Колебания размеров отливок и их влияние на конструкцию

Колебания размеров отливок

Детали, отливаемые в песчаные формы, подвержены значительным колебаниям размеров, которые возрастают с увеличением габаритов отливки и с повышением ее сложности.

ГОСТ 1855-55 и ГОСТ 2009-55 устанавливают три класса точности на размеры отливок из серого чугуна и стали. На рис. 485, а—в приведены усредненные значения допускаемых отклонений для чугунных и стальных отливок при литье в песчаные формы и зависимости от наибольшего габаритного размера А отливок для различных расстояний L от базы. На виде (г) приведены допускаемые отклонения размеров отливок из цветных сплавов.

При литье в песчаные формы по деревянным моделям и при формовании стержней в деревянных ящиках можно получить точность не выше 3-го класса.

Допускаемые отклонения размеров отливок

Наименьшие отклонения размеров отливки дает формовка в одной опоке. При формовке в двух или нескольких опоках возникают отклонения в результате смещения одной опоки относительно другой.

Верхняя опока (рис. 486) может сместиться относительно нижней на зазор (а) между отверстиями и центрирующими штырями с соответствующим смещением всех вертикальных поверхностей, формуемых в верхней опоке, в результате чего номинальная толщина стенок может существенно изменяться.

Неточности при отливке в двух опоках

Поверхности, формуемые стержнями, могут сместиться относительно поверхностей, формуемых моделью, из-за неточной установки стержня в форме (смешение b на рис. 486). Наибольшие смещения наблюдаются в верхней полуформе, где суммируются смещения полуформ и стержня.

В неблагоприятном случае (смещения стержня и полуформ направлены в противоположные стороны) колебания толщины вертикальных стенок в верхней полуформе, равные ±(а+b), превышают отклонения в нижней полуформе ±b примерно в 2 раза.

Отклонения горизонтальных поверхностей происходят в результате неточной установки стержней в вертикальном направлении, попадания грязи на поверхности стыка опок и стержней и т. д.

Как правило, поверхности, формуемые в нижней опоке, точнее поверхностей, формуемых в верхней опоке; поверхности, формуемые моделью, точнее поверхностей, формуемых внутренними стержнями.

Другие причины неточностей: отклонения размеров модельного комплекта от номинала; изменение размеров стержней при сушке, рассыхание моделей при хранении; изменение размеров формы, обусловленное выемкой модели и т. д. Величина припуска определяется в зависимости от класса точности отливки, размеров отливки, номинального расстояния поверхности от базы, положения поверхности при заливке (внизу, вверху, сбоку), типа литейного сплава.

На рис. 487, а—в приведены усредненные значения припусков по ГОСТ 1855-55 для серых чугунов для различных классов точности, в зависимости от наибольшего габаритного размера А отливки для различных расстояний L поверхности от базы.

Припуски на обработку отливок

На графиках приведены припуски для верхних поверхностей типа m (рис. 488), имеющие максимальные значения, поскольку точность таких поверхностей меньше главным образом из-за скоплений в верхних припусках неметаллических включений, шлаков и других примесей, подлежащих удалению при механической обработке. Значения припусков для нижних n и боковых о поверхностей на 20—30% меньше припусков для верхних поверхностей. Припуски для стальных отливок на 25—40% больше, чем чугунных.

Определение величины припусков отливки

Колебания размеров отливки имеют особое значение на участках сопряжения черных стенок с поверхностями, подвергающимися механической обработке. Точность механической обработки во много раз выше точности литейных размеров. Литую деталь можно схематически рассматривать как жесткий остов из поверхностей механической обработки, окруженный «плавающей» оболочкой необработанных поверхностей.

Обозначим величину возможных смещений черных поверхностей через k.

При конструировании отливок необходимо соблюдать следующие правила:

1) выступающие обрабатываемые поверхности должны быть расположены выше черных поверхностей на величину k (рис. 489, a), предупреждающую врезание инструмента в соседние необработанные поверхности (вид б);

Сопряжение обработанных и черных поверхностей

2) углубленные обрабатываемые поверхности следует располагать ниже черных поверхностей на величину k (вид в), предупреждающую недоход инструмента (вид г) и образование черновин;

3) толщина стенок, прилетающих к обрабатываемым поверхностям (вид д), должна быть больше конструктивно необходимой толщины m на величину k. Иначе при смещении литых поверхностей может наступить недопустимое утонение стенки (вид е).

Сопряжение обработанных и черных поверхностей

На рис. 490 приведены примеры применения указанных правил для ступиц (виды а), бобышек (виды б, в) и фланцев (виды г, д).

Стыковые плоскости следует соединять с ближайшими черными стенками поверхностями, перпендикулярными к плоскости обработки. высотой не менее k (рис. 491), иначе возможно искажение контура стыка.

Сопряжение стыковых поверхностей

Привалочные поверхности на корпусных деталях (рис. 492, а) следует во избежание свисания устанавливаемой детали (вид б) выполнять с запасом k по контуру (вид в).

Форма привалочных плоскостей

Величина k зависит от точности литья, габаритов отливки, расстояния данного элемента до базы литейных размеров и базы размеров механической обработки и определяется в общем случае расчетом размерных цепей. Практическое конструирование нуждается в более простом методе.

Для нахождения А можно воспользоваться припусками на механическую обработку (рис. 487), поскольку последние определяются теми же параметрами, что и k (наибольший габаритный размер отливки, расстояние от литейных баз, класс точности литья). Во избежание подсчета расстояний до баз можно брать верхние пределы припусков (штриховые линии на рис. 487), что пойдет в запас надежности. Учитывая, что на графиках даны максимальные значения припусков (для верхних поверхностей), следует ввести понижающий коэффициент 0,7.

На рис. 493, а, б приведены подсчитанные таким образом значения k для чугунных и стальных отливок в зависимости от размера А. Значения k можно непосредственно использовать для определения удаления обрабатываемых поверхностей от черных.

Koleb razm otlivok 9

Толщину стенок бобышек проще определять из соотношения S = а·s, где s — средняя толщина стенок отливки; а — коэффициент, равный для I, II и III классов точности соответственно 1,5; 1,7; 1,8. Эти соотношения практически гарантируют от чрезмерного уменьшения толщины стенок.