3. Основы конструирования технологической оснастки и эксплуатации.

Кроме рассмотренных вопросов, при разработке технологического процесса изготовления отливок технолог решает вопросы конструирования оснастки. Но совместная работа конструктора и технолога по совершенствованию технологической конструкции приносит наибольший эффект, если с самого начала литая деталь проектируется для конкретного способа литья. При этом появляются широкие возможности максимально учесть особенности этого способа и использовать преимущества литейного сплава, той или иной литейной технологии и создать такую конструкцию, которая в полной мере будет отвечать тем требованиям, предъявляемых к литой детали. Одна из главных задач совместной работы конструктора и технолога максимально приблизить форму и размеры отливки к готовой детали. Рассмотрим последовательность разработки технологического процесса изготовления отливки.

Чертеж детали и ТУ

(исходные данные)

Анализ технологичности детали

Разработка чертежа отливки

Возможная корректировка чертежа

Выбор поверхности разъема и положения отливки в форме

Выбор способа литья

Выбор баз (литейных и для механической обработки)

Конструирование литейной формы

Выбор материалов для изготовления формы (формовочные и стержневые смеси, металлы)

Выбор технологического оборудования

Конструирование оснастки

Изготовление и испытание оснастки

Изготовления отливки и контроль качества

Оформление технологической документации

После этапа разработки чертежа отливки следующим этапом является конструирование литейной формы. Конструирование литейной формы начинается с выбора положения отливки в форме при заливке и с определения плоскости разъема формы. Оно включает в себя так же обоснование конструкции и размеров всех элементов формы, рассмотрения вопросов конструирования литейной оснастки (моделей, стержневых ящиков, опок, кокиля, пресс-формы, оснастки для заливки форм и др.), которые решаются после выбора технологии изготовления форм. При определении положения отливки в форме нужно руководствоваться несколькими правилами, подтвержденных многолетней практикой.

1. Наиболее ответственные рабочие части, плоские поверхности большой протяженности, места, подлежащие к механической обработке, нужно, по возможности, располагать внизу, в крайнем случая – вертикально или наклонно. При вынужденном расположении обрабатываемых поверхностей вверху нужно обеспечить такие условия, при которых песчаные и газовые раковины могли бы образовываться только удаляемых при обработке частях отливки;

2. Формы для отливок, имеющих конфигурацию тел вращения (гильзы, барабаны и др.) с обрабатываемыми наружными и внутренними поверхностями, лучше заливать в вертикальном положении или центробежным способом. Иногда целесообразно формовку выполнять в одном положении, а заливать форму в другом;

3. Для отливок, имеющих внутренние полости, образуемые стержнями, выбранное положение должно обеспечивать возможность проверки размеров полости формы при сборке, а так же надежное крепление стержней;

4. Для предупреждения недоливов тонкие стенки отливки следует располагать в нижней части формы, желательно вертикально или наклонно, причем путь прохождения жидкого металла от литниковой системы до тонких стенок должен быть кратчайшим;

5. Отливки из сплавов с большой усадкой располагать в положении, удобном для питания их металлом верхних или боковых отводных прибылей;

6. Формы для станин, плит и других отливок с большим числом ребер должны быть при заливке расположены так, чтобы имелась возможность направить металл вдоль стержней и выступов формы.

Важным является определение оптимальное число отливок в форме. В условиях единичного и мелкосерийного производства отливок в песчаных формах желательно в форме размещать одну отливку. Для повышения металлоемкости формы практикуется размещение в ней нескольких различных по конфигурации и размерам отливок. При крупносерийном и массовом производстве изготовления песчаных форм на машинах, а так же при использовании специальных способов литья (ЛПД, литье в кокиль и др.) необходимо стремиться к максимальной металлоемкости формы. Металлоемкость форм влияют правильный выбор и рациональное размещение элементов питания отливки.

Выбор поверхности разъема формы подчинен выбору положения формы при заливке. При определении поверхности разъема формы необходимо руководствоваться следующими положениями:

- форма и модель, по возможности, должны иметь одну поверхность разъема, желательно плоскую горизонтальную, удобно для изготовления и сборки формы;

- модель должны свободно извлекаться из формы, а при литье в кокиль или ЛПД – свободный съем отливки из формы;

- всю отливку, если позволяет ее конструкция, нужно располагать в одной полуформе в целях исключения перекосов;

- при формовке в парных опоках следует стремиться к тому, чтобы общая высота формы была минимальной;

- при машинной формовке и ЛПД выбор поверхности разъема формы зависит так же от типа оборудования (тип формовочной машины, модели машины литья под давлением).

После выбора положения отливки в форме и поверхности ее разъема определяются контуры стержней, необходимых для выполнения всех полостей отливки и элементов наружной её поверхности. При этом необходимо стремиться к уменьшению числа стержней. При замене стержней болванами необходимо учитывать возможность их извлечения из модели при выемке ее из формы. При А/h_б≤1 внутренние поверхности отливки следует выполнять стержнем. При определении числа стержней нужно учитывать следующие положения:

- стержень должен надежно фиксироваться в форме;

- стержень должен быть достаточно прочен в сыром состоянии;

- желательно, чтобы стержень имел равную поверхность для установки его на арильную плиту при сушке. При невозможности выполнения этого условия, сушку проводят на фасонных плитах, повторяющих контур стержня или на мягкой песчаной подушке.

- поверхность стержня должны способствовать использованию несложных стержневых ящиков с минимальным количеством отъемных частей и вкладышей;

- стержень должен иметь небольшую высоту для предотвращения его осадки во время транспортировки и сушки;

- при делении стержня на несколько частей необходимо, чтобы плоскость сечения проходила в местах определенных чертежными размерами, а каждый из стержней должен оформлять участок поверхности отливки с вполне определенной геометрической формой без образования на отливке ломаной поверхности на стыках стержней.

При определении границы стержня необходимо обеспечить надежное фиксирование его в форме. Наиболее надежно фиксировать стержень можно непосредственно в нижней полуформе на знаках независимо от фиксирования.