5.5.1 Описание детали и метод получения заготовки
Материалом для изготовления детали “Крышка стартера со стороны привода” является алюминиевый сплав марки АК12М2 ГОСТ1583-93
Отверстие вкладыша (база Б) является самым точным элементом детали. Это вызвано тем, что, как упоминалось выше, вкладыш представляет собой подшипник скольжения, служащий опорой для вала якоря. Во время работы вал испытывает динамические нагрузки, передаваемые на вкладыш. Относительно базы Б предъявляются требования соосности с поверхностями В (несоблюдение этого требования вызовет биение вала якоря, а следовательно более быстрый износ шестеренок. Требования перпендикулярности предъявляются к поверхности Б по отношению к базам Г и Д (несоблюдение вызывает соответственно разрушение вкладыша, быстрый износ шестерни и, как следует, ухудшает качество работы всего узла). Относительно поверхности В предъявляются требования соосности расположения диаметров отверстий 12,5мм (если условие не будет соблюдаться, то через эти отверстия не будут проходить крепежные болты).
Рассмотрю назначение остальных элементов детали.
- три отверстия 6,4 для крепления реле винтами;
- два резьбовых отверстия для резьбовых концов стяжных болтов;
- ось рычага включения привода представляет собой винт, головка которого расположена в отверстии крышки 14,2мм, а резьбовой конец ввинчен в отверстие М6.
Заготовку детали “Крышка стартера со стороны привода” можно получить только литьем из-за сложности конструкции. На заводе БАТЭ принято получение заготовки литьем в металлические формы.
Заготовки в машиностроении бывают четырех видов – бунтовые (проволока или лента, свернутые в бунт), прутковые (прутки, полосы, тяги), штучные (отливки, поковки, штучные из прутков) и порошковые (пресс-порошки, гранулы, таблетки) для получения пластмассовых, металлокерамических и керамических деталей.
Из бунтовых заготовок большой длины можно получить очень большое число деталей, меньшее число – из прутковых заготовок и только одну деталь – из штучной заготовки. Небольшие по размерам и массе детали целесообразно изготавливать из бунтовых и прутковых заготовок. Для получения высокого коэффициента использования материала необходимо применять штучные заготовки, по форме и размерам близкие к готовой детали. Из порошков и гранул получают штучные заготовки или готовые детали, дальнейшая обработка которых почти не требуется.
Основные способы изготовления заготовок приведены на рисунке 5.5.1
Правильно выбрать способ получения заготовки – означает определить рациональный технологический процесс её получения с учётом материала детали, требований к точности её изготовления, технических условий, эксплуатационных характеристик и серийности выпуска.
Машиностроение располагает большим количеством способов получения деталей.
Максимальное приближение геометрических форм и размеров заготовки к размерам и форме готовой детали – главная задача заготовительного производства.
Рисунок
5.5.1 Классификация заготовок
Наиболее широко для получения заготовок в машиностроении применяют следующие методы:
литье;
обработка пластическим деформированием;
резание;
сварка;
а также комбинация этих методов.
Каждый из методов содержит большое число способов получения заготовок.
Литье – получение заготовок путем заливки расплавленного металла заданного химического состава в литейную форму, полость которой имеет конфигурацию заготовки.
Обработка пластическим деформированием – технологические процессы, которые основаны на пластическом формоизменении металла.
Сварка – технологический процесс получения неразъемных соединений из металлов и сплавов в результате образования атомно-молекулярных связей между частицами соединяемых заготовок.
Резание – получение заготовки из проката, полученного пластическим деформированием, отрезкой или вырезкой.
При выборе метода необходимо ориентироваться в первую очередь на материал и требования к нему с точки зрения обеспечения служебных свойств изделия (литье – чугун, стали с обозначением Л и т.п.).
Наиболее широко для получения заготовок в машиностроении применяют следующие методы:
литье;
обработка пластическим деформированием;
резание;
сварка;
а также комбинация этих методов.
Каждый из методов содержит большое число способов получения заготовок.
Литье – получение заготовок путем заливки расплавленного металла заданного химического состава в литейную форму, полость которой имеет конфигурацию заготовки.
Обработка пластическим деформированием – технологические процессы, которые основаны на пластическом формоизменении металла.
Сварка – технологический процесс получения неразъемных соединений из металлов и сплавов в результате образования атомно-молекулярных связей между частицами соединяемых заготовок.
Резание – получение заготовки из проката, полученного пластическим деформированием, отрезкой или вырезкой.
При выборе метода необходимо ориентироваться в первую очередь на материал и требования к нему с точки зрения обеспечения служебных свойств изделия (литье – чугун, стали с обозначением Л и т.п.).
Литье в песчаные формы (литье в землю) – процесс получения отливок путем свободной заливки расплавленного металла в форму, изготовленную из песка с добавлением глины, воды и небольшого количества специальных добавок.
Литьем в землю получают крупногабаритные отливки.
Модельный комплект – это совокупность технологической оснастки и приспособлений, необходимых для образования в форме полости, соответствующей контурам отливки. модельный комплект включает модели, модельные плиты, стержневые ящики и другие приспособления.
Литейная модель (Рисунок 5.5.2, а) – приспособление, с помощью которого в литейной форме получают полость с формой и размерами, близкими к конфигурации получаемой отливки. Модели бывают неразъемные, с отъемными частями и др.
Модельная плита (Рисунок 5.5.2, б) – металлическая плита с закрепленными на ней моделями и элементами литниковой системы. Ее применяют, как правило, при машинной формовке.
Стержневой ящик (Рисунок 5.5.2, в) – приспособление, служащее для изготовления стержней. Стержневые ящики бывают цельные, разъемные, вытряхные и др.
|
1 – центрирующие шипы; 2 – стержневые знаки; 3 – центрирующие штыри; 4 – металлическая плита; 5 – модели отливок; 6 – модели элементов литниковой системы |
Рисунок 5.5.2 Модельный комплект |
а – литейная модель; б – модельная плита; в – стержневой ящик для корпуса вентиля |
Исходным документом для разработки чертежа модельно-литейных указаний является чертеж детали (Рисунок 5.5.3, а), на котором указаны разъем модели и формы, положение отливки в форме при разливке, припуски на механическую обработку, формовочные уклоны, число стержней, размеры стержневых знаков, границы стержней и т. п. Оформление чертежей элементов литейной формы и отливки осуществляется по ГОСТ 3.1125- 88.
|
Рисунок 5.5.3 Чертежи: а – детали; б – элементов литейной формы для корпуса вентиля |
Поверхность разъема модели и формы должна обеспечивать свободное извлечение модели из формы при минимальном числе стержней и отъемных частей. При этом обрабатываемые поверхности отливки должны находиться преимущественно в нижней полуформе, что гарантирует получение плотной обрабатываемой части отливки.
На чертеже поверхность разъема модели и формы обозначают линией МФ и стрелками направления верха В и низа Н (Рисунок 5.5.3, б).
Припуск на механическую обработку – слой металла, удаляемый в процессе механической обработки отливки с ее обрабатываемых поверхностей для обеспечения заданной геометрической точности и качества поверхностей детали. На чертеже отливки припуск на механическую обработку изображают сплошной тонкой линией.
Формовочные уклоны служат для удобства извлечения модели из формы без ее разрушения и для свободного удаления стержня из стержневого ящика. Уклоны выполняют в направлении извлечения модели из формы. Величину формовочных уклонов выбирают по ГОСТ 3212–92 и указывают на чертеже.
Сопряжения стенок в отливках выполняют скруглениями для облегчения извлечения модели из формы, предотвращения появления трещин и усадочных раковин в отливках. Для получения отливки с заданными размерами ее модель должна быть больше отливки на величину усадки.
Модели и стержневые ящики для единичного и серийного производства изготовляют деревянными, а для массового производства – из чугуна, алюминиевых сплавов, пластмассы. модели монтируют на заранее подготовленных плитах.
Металлические модельные плиты и стержневые ящики используют в массовом и крупносерийном производствах. Они более долговечны, точны, имеют малую шероховатость поверхности и не деформируются при хранении. Изготовление литейных форм с применением металлических модельных плит и стержневых ящиков обеспечивает большую точность и хорошее качество поверхности отливок.
На рисунке 5.5.4 показана форма в сборе перед заливкой металла.
|
1 – стержень; 2, 4 – верхняя и нижняя опоки; 3 – штырь; 5 – выпор; 6 – канал для отвода газов; 7 – литниковая чаша; 8 – стояк; 9 – шлакоуловитель; 10 – питатель |
Рисунок 5.5.4 Литейная форма в сборе |
|
Формовочную смесь, состоящую из песка (80…90 %), глины (12…8 %) и других компонентов, добавляемых в небольших количествах, увлажняют водой и засыпают в формовочные приспособления – опоки. Затем в опоку укладывают половину модели, засыпают формовочной смесью и утрамбовывают на вибpoмашинах или прессах. После извлечения модели получается полуформа. Аналогично изготовляют и вторую полуформу, используя другую половинку модели. В верхней полуформе предусматривают систему литниковых каналов 7, 8, 9, 10 (Рисунок 5.4) для заливки металла, а также выпор 5 для выхода газов из полости формы.
После установки стержня I производят сборку полуформ, устанавливая верхнюю опоку 4 на нижнюю 2 и фиксируя центрирующими штифтами 3.
Для лучшей вентиляции (газопроницаемости) формы в ее обеих половинках делаются наколы.
После заливки формы и затвердевания отливки литейную форму разрушают, извлекают отливку из опоки и освобождают ее от формовочной смеси.
Отрезку элементов литниковой системы (стояков, выпоров, питателей и др.) выполняют на фрезерных, шлифовальных станках или газовой резкой.
Для экономии материалов отработанную формовочную смесь и обрезки металла регенерируют.
Технологический процесс получения формы:
|
|
|
Модельная плита |
Установка модели на плите |
Установка нижней опоки |
|
|
|
Засыпка песчаноглинистой смеси |
Уплотненна смесь |
Установка верхней модели |
|
|
|
Установка литниковой системы |
Засыпка и уплотнение смеси |
Система перед заливкой металла |
|
|
|
Заливка металла |
Полученная отливка |
Готовая деталь после механообработки |
Рис 5.5.5
Основные достоинства процесса – низкая стоимость технологической оснастки, возможность получать любые по массе и размерам отливки.
Недостатки: низкая точность размеров (14…16 квалитеты); большая шероховатость поверхности (Rz 320 и грубее); крупнозернистая дендритная структура отливки с невысокими механическими свойствами.
Основными причинами низкой точности размеров и формы являются:
наличие разъема в форме;
осыпание формовочной смеси при транспортировке и заливке;
расталкивание модели при выемке;
податливость формы.