книги / Основы технологии машиностроения

Характеристика технологических методов производства деталей машин 181

Л и т ь е в с т е р ж н е в у ю ф о р м у применяется для ответ­ ственных отливок сложной конфигурации (цилиндры двигателей, головки цилиндров, лопатки турбин и т. п.). Форма собирается из стержней по шаблонам и кондукторам и обеспечивает высокую

меняется для отливок как цветных, так и черных металлов. Стойкость форм при литье заготовок из легкоплавких сплавов

(цинк, алюминий, магний) достигает сотен тысяч отливок, при литье чугуна 1500—5000 отливок, при литье стали 600—700 мелких отли­ вок, 150—250 средних, 20—25 крупных [701.

Чтобы избежать образования твердой закаленной корки на поверх­ ности соприкосновения отливки с металлической формой, необходимо замедлить скорость остывания поверхностного слоя отливки; для этого внутренняя поверхность формы покрывается слоем облицовки толщиной 10—12 мм, на которую дополнительно наносится слой сажи; другим способом является предварительный подогрев формы до температуры 200—400° и покрытие рабочих поверхностей формы огнеупорной краской слоем около 0,1 мм.

Литье в постоянные формы дает значительные технико-экономи­ ческие преимущества по сравнению с отливкой в земляные формы: 1) повышается качество отливаемых заготовок (т. е. достигается более высокая точность отливок и чистота их поверхностей, улучшение структуры металла); 2) исключается процесс формовки, сокращается применение формовочных материалов и связанных с их переработкой и транспортированием агрегатов; 3) сокращаются производственные площади и 4) увеличивается производительность труда.

Заготовки, отливаемые в кокиль, должны допускать свободное удаление их из формы и не должны иметь резких переходов по тол­ щине стенок.

Для отливки в постоянные формы могут быть применены специаль­ ные машины. При этом упрощается работа и повышается производи­ тельность труда за счет механизации или автоматизации процессов открывания и закрывания формы, выемки стержней и удаления отливок. Машины могут быть одноместными и многоместными с кару­

как одну из разновидностей литья в металлическую форму. Сущ­ ность его заключается в том, что расплавленный металл непре­ рывно и равномерно поступает в охлаждаемую водой металлическую форму — кристаллизатор с одного конца и в виде затвердевшего слитка вытягивается с другого конца. Этим методом получают

поверхности [72]. Таким образом, этот метод может быть применен для литых деталей, аналогичных деталям, изготовляемым из проката специальных профилей.

тельностью и ограниченной областью применения (отливка втулок и других заготовок несложной формы).

Ли . т ь е м е т о д о м в ы ж и м а н и я осуществляется следую­ щим образом: расплавленный металл заливается в нижнюю часть металлической формы и при опускании пуансона выжимается, заполняя пространство между нижней частью формы и пуансоном. Применяется этот метод для тонкостенных крупногабаритных дета­

чаях, когда могут быть использованы центробежные силы для прида­ ния жидкому металлу формы изложницы. Центробежный метод при­ меняют чаще всего для тел вращения (втулки, трубы, гильзы) и для фасонных отливок, имеющих ось симметрии (фланцы, шкивы, колеса); ось вращения изложницы в этом случае совпадает с осью симметрии

и т. п.); в этих случаях ось вращения центробежной машины лежит вне отливок и центробежная сила используется лишь для заполнения формы металлом, а образование наружных и внутренних контуров отливки осуществляется формой.

Допуски на размеры отливок, полученных центробежным спосо­ бом, соответствуют 7—8-му классу точности; в связи с этим значи­ тельно сокращается последующая механическая обработка. Заго­ товки, полученные центробежным литьем, характеризуются мелко­ зернистым строением. Шлаковые включения, скопляющиеся на внут­ ренней поверхности отливки, удаляются при последующей механи­ ческой обработке.

Для центробежного литья применяют металлические и футеро­ ванные изложницы. Изложницы, изготовленные из легированных сталей (хромоникелевой или хромомолибденовой), обладают стой­ костью 2000—3000 отливок.

Л и т ь е п о д д а в л е н и е м является высокопроизво­ дительным методом получения точных отливок, последующая меха­ ническая обработка которых либо совершенно исключается, либо сводится к отдельным операциям.

Литье под давлением осуществляется на специальных машинах с применением металлических форм, стойкость которых зависит от термических напряжений, возникающих в форме в процессе про­ изводства отливок; чем выше температура плавления отливаемого сплава, тем большие трудности возникают при отливке деталей этим сдособом. Поэтому литье под давлением применяется главным обра­ зом для цинковых, алюминиевых, магниевых и латунных сплавов

Характеристика технологических методов производства деталей машин 183

Производительность полуавтоматов для мелкого литья под давле­ нием (весом не более 300 г) достигает 300 циклов в час, автоматы для мелкого литья дают 500 и более циклов в час. Наиболее быстроход­ ные из современных машин этого типа достигают 1000 циклов в час; располагая по 6—8 деталей в форме, можно достигнуть производи­ тельности 6000—8000 отливок в час.

Для средних отливок (весом 0,3—3 кг) применяются обычно полуавтоматы, дающие 80—250 циклов в час. Машины для крупных отливок (весом 3—15 кг) дают 40—100 циклов в час.

Литьем под давлением возможно отливать армированные элементы машин путем установки в форму обработанных деталей из других сплавов (бронзы, чугуна, стали).

К заготовкам (деталям), отливаемым под давлением, предъяв­

Средняя стойкость форм для литья под давлением зависит от вида заливаемого сплава и определяется ориентировочно следующими дан­

няется для получения весьма точных форм и размеров отливок, не тре­ бующих механической обработки или ограничивающих ее лишь отделочными операциями. Этим методом можно получить отливки из различных металлов, а также из твердых сплавов, не поддающихся последующей механической обработке.

Технология изготовления литейной формы при этом методе литья не требует формовочных уклонов у модели и разъема формы.

Л и т ь е в о б о л о ч к о в ы е ф о р м ы основано на свой­ стве термореактивной смоло-песчаной смеси принимать форму подо­ гретой металлической модели с образованием сравнительно тонкой и быстрозатвердевающей оболочки.

Литье этим методом обеспечивает высокую точность отливок, отклонения размеров которых находятся в пределах 4—5-го класса точности для элементов заготовки, полученных в одной полуформе, и 7-го класса точности для элементов, полученных в обеих полуформах. Чистота поверхности отливок соответствует 4-му классу по ГОСТу 2789-51. В связи с высокой точностью отливок значительно уменьшаются припуски на обработку; вместе с тем сокращается расход металла на литники. Значительно уменьшается также тру­ доемкость очистки литья и последующей механической обработки отливок. Этот метод применим для литья как черных, так и цветных металлов.

Литье в оболочковые формы открывает широкие возможности автоматизации производства путем применения многопозиционных автоматов карусельного типа для изготовления форм, кольцевых вращающихся печей для подогрева моделей, автоматизации сушки форм и других процессов изготовления форм и их заливки.

удаления литников, прибылей, заусенцев, пригара, окалины и т. п. Литники и прибыли у чугунных отливок отбиваются. Литники и прибыли у стального и цветного литья удаляются на ленточных

или дисковых пилах, эксцентриковых прессах-зубилах и газовой резкой. Заусенцы, пригар и другие неровности удаляются с поверх­ ностей отливок пневматическими зубилами и абразивными кругами. Для удаления литников и облоя у отливок, изготовленных литьем под давлением, применяют обсечиые штампы.

Очистка поверхностей отливок производится на дробеметных уста­ новках с механической подачей дроби. Голтовка в барабанах и песко­ струйная очистка не рекомендуются по изложенным выше сообра­

Получение заданных форм, размеров и качества поверхностей деталей машин достигается обычно соответствующей обработкой заготовок.

Доминирующее значение в современном машиностроении все еще имеет обработка резанием (снятием стружки). Применяется и окон­ чательная обработка без снятия стружки — пластическим деформи­ рованием, а также способом дробеструйного наклепа.

Обработка снятием стружки является наиболее широко приме­ няемым в настоящее время способом обработки заготовок для дета­ лей машин. Наряду с механической обработкой на металлорежущих станках, используется также и слесарная обработка. Удельное зна­ чение слесарной обработки в массовом и серийном производстве ничтожно, но в единичном и мелкосерийном производстве, а также при ремонтных работах слесарная обработка достаточно широко применяется для пригонки сопрягаемых деталей машин 1.

Обработка снятием стружки на металлорежущих станках произ­ водится лезвийными (резцы, фрезы, сверла, зенкеры, развертки, протяжки и др.) и абразивными (круги, бруски) режущими инстру­ ментами.

П р и о б р а б о т к е р е з ц а м и различают обдирочную обра­ ботку (обдирку), черновую, получистовую и чистовую обработку. В ряде случаев, в зависимости от точности выполнения черной заготовки, ограничиваются однократной обработкой лезвийными инструментами. Для получения точных размеров и высокой чистоты поверхности применяют тонкую обработку.

Обдирка применяется главным образом для заготовок, получен­ ной свободной ковкой, а иногда и для крупных отливок III класса точности. Обдирка производится с целью уменьшения пространст­

1 О слесарно-пригоночны х работах и их механизации см. в § 2 этой главы «Ха рактеристика технологических методов сборки».

Характеристика технологических методов производства деталей машин 185

венных отклонений и погрешностей формы черной заготовки. При обдирке могут быть выдержаны размеры: для поковок по 10—11-му и для отливок — по 9—10-му классам точности по ГОСТу 2689-54.

После обдирки допускается местная чернота заготовки. Обдирку крупных (тяжелых) заготовок целесообразно производить на заводах и в цехах, поставляющих заготовки. В этом случае поверхностные дефекты заготовки выявляются на месте ее производства, умень­ шается вес заготовки перед ее транспортированием и удлиняется срок вылеживания ободранной заготовки (естественного старения).

Черновую обработку применяют для заготовок, подвергавшихся обдирке, для крупных штампованных поковок третьей и второй групп точности и для крупных отливок III и II классов точности; в первом случае черновая обработка обеспечивает S—7-й класс точности, а во втором и третьем случаях 7—5-й класс точности по системе ОСТ.

Достигаемая при черновой обработке чистота поверхности нахо­ дится в пределах 1—3-го класса по ГОСТу 2789-51.

Получистовая обработка применяется, когда при черновой обра­ ботке не может быть удален весь припуск, либо когда предъявляются повышенные требования к точности геометрических форм обрабаты­ ваемой заготовки и пространственным отклонениям ее элементов.

При получистовой обработке размеры заготовки выдерживаются с допусками по 5 и 4-му классам точности; чистота поверхности обес­ печивается в пределах 2—4-го класса по ГОСТу 2789-51.

Чистовая обработка применяется либо как окончательная, либо как промежуточная под последующую отделку (тонкая обработка, шлифование). Чистовая обработка в зависимости от процесса пред­ шествующей обработки обеспечивает 4-й и За классы точности и 4—6-й класс чистоты.

Однократная обработка применяется для заготовок, полученных методами, обеспечивающими высокую точность их выполнения (штам­ повка по первой группе точности, литье в кокиль, литье По выплав­ ляемой модели и т. п.). Она выполняется по черной поверхности, но с режимами, близкими к чистовой обработке.

В зависимости от точности выполнения заготовки, однократная обработка обеспечивает 4—7 классы точности и 3—5 классы чистоты.

Если требующаяся точность не позволяет ограничиться однократ­ ной обработкой, то ее используют, как предварительную операцию под тонкую обработку или шлифование.

Тонкая обработка резцами применяется как метод окончательной отделки, заменяющий шлифование, и осуществляется при высоких скоростях резания, малых глубинах резания (0,05—0,5 мм) и малых подачах (0,05—0,15 мм/об).

Тонкое точение обеспечивает 2а—3 классы точности 7—8 классы чистоты.

Высокая точность и чистота поверхности при тонкой обработке достигаются благодаря специфическим условиям ее выполнения. Станки для тонкой обработки отличаются весьма высокими геомет­

166 Характеристика технологических методов производства

рической точностью и жесткостью, а режущие инструменты — высо­ кой износоустойчивостью.

Настройка инструмента и станка на размер выполняется при помощи микрометрических и индикаторных устройств с большой точностью.

Возникающие в процессе обработки с малыми глубиной резания и подачей силы резания незначительны и постоянны по величине, что в условиях жесткой системы станок — заготовка — инструмент сводит к минимуму величину колебания отжатий для партии заго­ товок.

Таким образом достигается уменьшение каждого из составляющих допуска на обработку.

Особо следует отметить тонкую обработку широкими резцами, к которой относится тонкое обтачивание широким резцом и тонкое строгание широким резцом. Глубину резания при тонкой обработке широкими резцами принимают не более 0,5 мм, а подачу назначают в зависимости от ширины резца; обычно подача на оборот или двой­ ной ход составляет не более 0,8 ширины резца.

Тонкая обработка широкими резцами обеспечивает 3—2а классы точности и 6—8-й класс чистоты, а при индивидуальном получении заданных размеров 2-й и даже 1-й класс точности и 7—9-й класс чистоты.

Обработка резцами токаря-новатора В. А. Колесова дает высо­ кую производительность труда, обеспечивая чистоту поверхности 4—5-го класса при глубине резания до 4 мм, подаче до 3 мм/об и ско­

чистовое и чистовое фрезерование, а при обработке торцовыми фре­ зами также и тонкое фрезерование; в некоторых случаях ограничи­ ваются однократным фрезерованием.

Черновое фрезерование применяют как метод предварительной обработки отливок и поковок, припуск на предварительную обра­ ботку которых превышает 3 мм. Черновое фрезерование плоскостей обеспечивает 2—4-й класс чистоты и отклонение от прямолинейности 0,15—0,3 мм на 1 м длины.

Получистовое фрезерование применяют в тех случаях, когда погрешности черной заготовки обусловливают большую глубину реза­ ния. Стружку в этом случае делят между черновым и получистовым фрезерованием. Применяют получистовое фрезерование также с целью уменьшения погрешностей геометрических форм и простран­ ственных отклонений, так как каждый проход инструмента значи­ тельно снижает эти погрешности. Получистовое фрезерование обеспе­ чивает 3—5-й класс чистоты и отклонение от плоскости 0,1—0,2 мм на 1 м длины.

Чистовое фрезерование применяют либо как метод окончательной обработки после чернового и получистового фрезерования, либо как

Характеристика технологических методов производства деталей машин 187

метод промежуточной обработки после чернового фрезерования перед последующей отделочной обработкой.

Чистовое фрезерование обеспечивает 4—6-й класс чистоты и откло­ нение от плоскостности 0,04—0,08 мм на 1 м длины.

Тонкое фрезерование применяют как метод окончательной обра­ ботки плоских поверхностей торцовыми фрезами. Припуск под тон­ кое фрезерование оставляют в пределах 0;2—1 мм. Тонкое фрезеро­ вание обеспечивает 6—8-й класс чистоты поверхности и отклонение от плоскостности 0,02—0,04 мм на 1 м длины.

Однократное фрезерование применяют в тех случаях, когда погрешности черной заготовки обусловливают незначительный при­ пуск на обработку (менее 2 мм). Однократное фрезерование обеспе­ чивает 4—5-й класс чистоты и отклонение от плоскостности 0,06— 0,1 мм на 1 м длины.

Применяя скоростные режимы при фрезеровании, получают: при черновом 3—5-й, при получистовом 4—6-й и при чистовом фрезе­ ровании 5—7-й классы чистоты поверхности.

С в е р л е н и е применяется для получения отверстий в сплошном металле. Сверление обеспечивает 5—4-й класс точности и 5— 3-й класс чистоты поверхности. Этот метод обработки отверстий нахо­ дит широкое применение в качестве предварительной обработки точных отверстий.

Обработка грубых отверстий ограничивается весьма часто одним

выправляет погрешности, имеющиеся у просверленного отверстия, а именно увод оси отверстия и смещение осей координированных отверстий. Это достигается при направлении зенкера кондукторной втулкой. Во втором случае зенкер сообщает отверстию правильную форму и выправляет ось отверстия. При зенкеровании литых и про­ шитых отверстий в черных заготовках получают 5-й класс точности и 3-й класс чистоты. При зенкеровании после сверления получают 4-й класс точности и 4-й класс чистоты поверхности. Однократное скоростное с охлаждением зенкерование литых отверстий в отлив­

окончательной обработки либо как метод, предшествующий прити­ рочному шлифованию (хонингованию). Развертывание не исправляет увода и смещения оси отверстия и применяется для получения точного диаметрального размера.

В зависимости от предъявляемых к отверстию требований при­ меняют нормальное, точное и тонкое развертывание. Эти виды развер­ тывания различаются главным образом по допускам на диаметраль­ ные размеры разверток.