Литейные базы. Базы механической обработки отливок

Литейной (черновой) базой называют ту из поверхностей или осей де­тали, по которой деталь базируют (устанавливают) при первой операции ее механической обработки. В связи с этим различают поверхностные и осевые базы (рис. 1.7).

За поверхностную литейную базу (на рис. 1.7 она обозначена зачернен­ным ромбиком) принимают необрабатываемую в последствии поверхность детали, параллельную или перпендикулярную к базе механической обра­ботки – поверхности детали, обрабатываемой при первой механической операции (на рис. 1.7 она обозначена светлым ромбиком).

Конфигурация и протяженность литейной базы должны обеспечивать не только удобную и устойчивую установку детали при ее механической обра­ботке, но и отсутствие повреждений базовой поверхности и коробления де­тали при ее силовом замыкании, гарантирующем неподвижность детали в процессе создания базы механической обработки. В противном случае тре­буется применение сложной и дорогостоящей технологической оснастки (станочных приспособлений), либо искусственное создание литейной базы путем ввода технологических приливов (прилив «m» на рис. 1.7, в), либо из­менение, соответствующим образом, конфигурации детали (рис. 1.7, г). По­этому выбор литейной базы, показанный на рис. 1.7, а, предпочтительнее выбора по рис. 1.7, б, а выбор по рис. 1.7, ж – выбора по рис. 1.7, з.

Для литейной базы нельзя использовать поверхность, подвергаемую ме­ханической обработке (например, самые верхние поверхности деталей, по­казанных на рис. 1.7).

 

Рис. 1.7. Литейные базы и базы механической обработки детали

В общем случае базирования детали литейных баз должно быть три – по одной для каждой из осей пространственной системы координат.

От литейной базы координируют все остальные литейные поверхности детали (размер h на рис. 1.7), а от базы механической обработки – все ос­тальные ее обрабатываемые поверхности (размер h’ на рис. 1.7). Базу меха­нической обработки выполняют с минимальным припуском, что обеспечи­вает более равномерное распределение припусков по остальным механиче­ски обрабатываемым поверхностям детали.

В качестве осевых баз используют оси отверстий приливов корпусных деталей (рис. 1.7,д-з; рис. 1.15,б). При наличии осевых литейной базы и базы механической обработки эти оси совмещают; общей осевой базой служит ось отверстия, избранного в качестве базового (на рис. 1.7,е;ж;з; рис. 1.15,б общая осевая база отмечена двойным ром ромбиком).

Осевое базирование (в обязательном сочетании с поверхностным) для корпусных деталей применяют, как правило, только в том случае, когда они представляют собой тела вращения, имеющие отверстия, оси которых сов­падают с осью вращения детали. Для базирования тел вращения достаточно только двух баз – осевой, совпадающей с их осью вращения, которая опре­деляет размеры детали в ее поперечных сечениях, и поверхностной, опреде­ляющей размеры детали вдоль этой осевой базы.

- Для картера редуктора (нижней части разъемного корпуса), в связи с вышеизложенным, в качестве литейных баз рекомендуется использовать три, расположенные по соответствующим осям пространственной системы координат, необрабатываемые поверхности его опорного фланца (опорных лап), а за базу механической обработки – принимать привалочную плоскость этого фланца, которой корпус редуктора опирается на подредукторную плиту или раму.

- Для крышки картера редуктора (верхней части разъемного корпуса) за литейные базы целесообразно принимать три, расположенные по соответст­вующим осям пространственной системы координат, необрабатываемые по­верхности ее стыковочного (с картером) фланца, а за базу механической об­работки – плоскость, по которой она стыкуется с картером редуктора.

- Если корпус редуктора не имеет разъема, то в этом случае за базы принимают те же поверхности, что рекомендуется выбирать для баз картера корпуса, имеющего разъем.

- При наличии у корпуса редуктора двух разъемов (рис. 1.6) за литей­ные базы его промежуточной детали (вставки корпусной), имеющей два стыковочных фланца, принимают соответствующие «черные» поверхности более жесткого из них, а за базу механической обработки – стыковочную плоскость этого фланца. Для вставки корпусной редуктора, показанного на рис. 1.6, таким фланцем является ее верхний фланец, имеющий прилитые грузовые крюки, которые повышают его жесткость по сравнению с нижним стыковочным фланцем.

Для картера и крышки корпуса редуктора, имеющего два разъема, базы выбирают аналогично их выбору для картера и крышки корпуса с одним разъемом.

1.5. Рассеивание значений размеров отливки и его влияние на конфигу­рацию литых деталей

Основными причинами, вызывающими рассеивание значений размеров отливок, которые получают литьем в одноразовые песчаные формы, явля­ются:

- неизбежные отклонения от своего номинала размеров модельной ос­настки;

- возможное смещение (на величину зазора между штырями, центри­рующими опоки, и их отверстиями) одной опоки относительно другой, при­водящее к существенному изменению толщины стенок отливки;

- возможное смещение стержня (из-за неточностей его установки в ли­тейную форму и попадания грязи на поверхности стыков стержня с опоками и опок между собой);

- изменение размеров литейной формы, обусловленое выемкой из нее модели;

- изменение размеров стержней при сушке;

- рассыхание деревянных моделей при их хранении.

Отклонения (от номинальных значений) размеров отливок из серого чу­гуна и стали, а также величину припусков на механическую обработку их обрабатываемых поверхностей, регламентируют ГОСТ 1855 – 55 и ГОСТ 2009–55. В зависимости от величины допускаемых отклонений размеров отливок этими стандартами установлены три класса точности их исполне­ния. Наименьшие отклонения размеров имеют отливки, выполненные по 1-му классу точности.

На рис. 1.8,а–в показаны усредненные значения допускаемых отклоне­ний размеров чугунных и стальных отливок различных классов точности при литье в одноразовые песчаные формы в зависимости от наибольшего габаритного размера «А» отливок для различных расстояний «L» от их ли­тейной базы (выбор баз см. разд. 1.4). На рис. 1.8, г показаны допускаемые значения отклонений размеров отливок из силумина.

Величина припуска на механическую обработку «чистых» по­верхностей отливки зависит от класса точности отливки и ее размеров, но­минального расстояния от этих поверхностей до литейной базы отливки и от их положения именно при заливке металла в литейную форму (внизу, вверху, сбоку), вида материала отливки.

 

Рис. 1.8. Допускаемые отклонения размеров отливок: а – в – из чугуна и стали; г – из силумина

 

На рис. 1.9, а – в приведены усредненные значения припусков по ГОСТ 1855 – 55 на механическую обработку верхних обрабатываемых поверхно­стей отливок из серого чугуна в зависимости от наибольшего габаритного размера «А» отливок различных классов точности для различных расстоя­ний «L» от этих поверхностей до литейной базы отливки.

 

Рис. 1.9. Припуски на механическую обработку верхних поверхностей отливок из серого чугуна

 

Значения припусков на механическую обработку нижних и боковых об­рабатываемых поверхностей отливки выбирают на 20…30 меньше, чем у припусков на верхние поверхности. Это обусловлено тем, что скопление не­металлических включений, шлаков и других примесей, подлежащих устра­нению при механической обработке, происходит, главным образом, в верх­них поверхностях отливки.

Припуски для стальных отливок назначают на 25…40 больше, чем чу­гунных, так как стальные отливки более склонны к короблению и образова­нию усадочных раковин, трещин и других литейных дефектов.

Учет неизбежного рассеивания размеров отливки особенно необходим при разработке конфигурации внутренней полости корпуса редуктора, уча­стков сопряжения его «черных» поверхностей с обрабатываемыми поверх­ностями стыковочных фланцев и привалочных поверхностей.

При разработке конфигурации участков сопряжения «черных» поверхно­стей корпуса редуктора с его механически обрабатываемыми поверхностями необходимо соблюдать следующие правила:

- выступающие обрабатываемые поверхности корпуса должны быть расположены выше черных поверхностей на величину «k» (рис. 1.10, а), достаточную для предупреждения врезания режущего инструмента в сосед­ние необрабатываемые поверхности (рис. 1.10, б);

- углубленные обрабатываемые поверхности необходимо располагать ниже черных поверхностей на величину «k» (рис. 1.10, в), необходимую для предотвращения недохода инструмента (рис. 1.10, г) и образования черновин;

- толщина стенок, прилегающих к обрабатываемым поверхностям (рис. 1.10, д), должна быть больше ее конструктивно необходимой величины «m» на величину «k», достаточную для предупреждения появления недопусти­мого утонения стенки (рис. 1.10, е).

 

Рис. 1.10. Сопряжения обрабатываемых и черных поверхностей отливки

 

На рис. 1.11 приведены примеры использования указанных правил при разработке конфигурации приливов (рис. 1.11, а), бобышек (рис. 1.11, б,в) и опорных фланцев (рис. 1.11, г,д) корпусных деталей редуктора.

Стыковые плоскости с ближайшими черными стенками отливки необхо­димо соединять поверхностями, перпендикулярными к обрабатываемой плоскости, высотой не менее «k» (рис. 1.12), иначе из-за рассеивания разме­ров отливки возможно искажение контура стыка.

Рис. 1.11. Рекомендуемая конфигурация некоторых элементов корпуса: а – приливов; б,в – бобышек; г, д – опорных фланцев

(k – возможное смещение литых поверхностей; m – минимальная конструк­тивно-допустимая толщина стенок отливки)

 

0

Рис. 1.12. Рекомендуемые формы стыкуемых поверхностей литых корпусов

 

Разрабатывая конфигурацию внутренней полости корпуса редуктора, не­обходимо учитывать следующее обстоятельство: зазор между поверхно­стями вращающейся детали редуктора и литыми поверхностями внутренней полости его корпуса должен быть не менее некоторой величины «k», ком­пенсирующей неизбежную неточность положения этих поверхностей в от­ливке.

Привалочные поверхности корпуса редуктора, во избежание свисания устанавливаемых на них деталей, также необходимо выполнять с запасом «k» по всему их контуру.

Величина «k» зависит от точности литья, габаритов отливки, расстояния от данного элемента до литейной базы и базы механической обработки и определяется в общем случае расчетом соответствующих размерных цепей. Однако практическое конструирование нуждается в более простом методе определения необходимого значения величины «k».

Для нахождения «k» воспользуемся припусками на механическую обра­ботку (рис. 1.9), поскольку последние определяются теми же параметрами, что и «k» (наибольшим габаритным размером отливки, расстоянием до ли­тейных баз, классом точности литья). Во избежание определения базовых расстояний «L», принимаем верхние пределы припусков (штриховые линии на рис. 1.9), что пойдет в запас надежности. Учитывая, что на графиках даны максимальные значения припусков (для верхних поверхностей), введем по­нижающий коэффициент 0,7.

Подсчитанные таким образом значения «k» для чугунных и стальных от­ливок в зависимости от их класса точности и наибольшего габаритного раз­мера «А», приведены на рис. 1.13.

 

Рис. 1.13. Графики для определения необходимого значения величины k: а – чугунных отливок; б – стальных отливок

 

Непосредственное использование значений «k» целесообразно только при опре­делении необходимого удаления обрабатываемых поверхностей от черных.

Толщину S стенок бобышек и приливов проще определять по соотношению S=a∙ , где ∙ – 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 бобы­шек и приливов.

Однако рассеивание размеров отливок оказывает влияние не только на расположение и конфигурацию элементов литых деталей.

Его наличие не­обходимо учитывать и при нанесении размеров на рабочих чертежах (см. разд. 1.6).