» » Конструирование деталей с отверстиями, накаткой и резьбой
23.04.2015

Конструирование деталей с отверстиями. Сверление отверстий — операция несложная, поэтому следует предпочесть сверление в тех случаях, когда изготовление литых отверстий усложняет форму. При получении готовых отверстий с помощью стержней на отливке остается облой, снятие и зачистка которого — процессы более трудоемкие, чем сверление.
Однако в значительном ряде случаев целесообразно отливать детали с готовыми отверстиями.
Вопрос о целесообразности получения готовых отверстий или их сверления в каждом отдельном случае решается исходя из конфигурации детали, количества отверстий и с учетом данных табл. 26 и 27.
В табл. 26 указаны способы изготовления отверстий в зависимости от их глубины, диаметра и других факторов.
При отливке деталей с глубокими отверстиями в утолщенных частях возможны затруднения при извлечении стержней, сильно обжимаемых металлом при его усадке.
Конструирование деталей с отверстиями, накаткой и резьбой

Конструирование деталей с отверстиями, накаткой и резьбой

Глубину отверстий надо, следовательно, ограничивать и принимать ее в зависимости от сплава и диаметра отверстия, делая поправки (в ту или другую сторону) на толщину стенок. Чем больше толщина, тем больше обжатие. Соответственно величине обжатия и нужно уменьшать глубину отверстия и увеличивать конусность.
Если несколько отверстий, выполняемых в утолщенных местах детали, расположены близко одно к другому, то суммарная величина обжатия стержней настолько затрудняет съем отливки, что приходится отказаться от изготовления некоторых отверстий литыми. Точно так же приходится отказаться от отливки детали с несколькими отверстиями, расстояние между которыми должно быть очень точным, поскольку расширение формы при ее нагреве или неравностенность усадки может эту точность нарушить. В подобных случаях часть отверстий делают литыми, часть — высверливают.
В табл. 27 приведены предельные размеры отверстий для деталей из различных сплавов в зависимости от глубины, выраженной числом, кратным диаметру отверстия.
Конструирование деталей с отверстиями, накаткой и резьбой

Во многих случаях, когда количество литых отверстий приходится ограничивать, вместо них отливают глубокие керны, в особенности когда это позволяют допуски на расстояние между центрами. Это делается часто для того, чтобы не ставить стержней в таких частях отливки (например, против питателей), где они могут вызвать завихрения и пористость.
Конструирование деталей с резьбой

Из легкоплавких сплавов, например, из цинковых, можно изготовлять детали с наружной и внутренней резьбой в многогнездных формах. По окончании заполнения, до извлечения отливки из формы одновременно вывинчиваются при помощи различных видов механизации и автоматизации все резьбовые стержни. Это производится с применением зубчатых передач, приводимых в движение отдельным электродвигателем с редуктором или с использованием обратного хода машины.
При изготовлении отливок из магниевых или алюминиевых сплавов механизация удаления резьбовых стержней из отливки непосредственно на машине не применяется.
При изучении вопроса об отливке деталей из алюминиевых сплавов с готовой резьбой и причин, затрудняющих ее получение, следует отдельно рассматривать отливку с наружной и внутренней резьбами.
Наружная резьба. Наружная резьба изготовляется двумя способами: а) с помощью кольцевых вставок, оформляющих резьбу, обычно выталкиваемых вместе с отливкой и свинчиваемых с нее за пределами формы, и б) оформлением резьбы по разъему формы с помощью разъемных вставок-плашек, представляющих собой негативное изображение резьбы.
При применении резьбовых вставок отливка получается без шва, однако калибровка не исключается, ибо (при литье алюминиевых сплавов) необходима конусность в 0,02 мм на диаметр для беспрепятственного свинчивания вставки-пробки и во избежание выкрашивания острых граней резьбы.
Для механизации свинчивания резьбовых вставок необходимы специальные одношпиндельные или многошпиндельные приспособления.
При применении разъемных плашек получается резьба без конусности с цельным, хорошо сохранившимся зубом, но с наличием шва (следов) в плоскости разъема, что требует специальной калибровки.
При подобном методе отливки должны быть плотно закрыты обе половинки формы, в противном случае (при отдаче формы) отливка может иметь эллиптичность по резьбе.
Метод находит практическое применение при резьбах с шагом не менее 1,5 мм.
Внутренняя резьба. Внутренняя резьба может быть изготовлена только с применением резьбовых пробок-стержней, вывинчиваемых из отливки по удалении ее из формы.
Вывинчивание резьбовых пробок из алюминиевого литья представляет значительную трудность и сопровождается значительным браком. Причины этого заключаются в следующем:
а) резьбовая пробка сильно обжимается сплавом при его усадке. Обжатие имеется по всей окружности (радиальное), а также между зубьями (в продольном направлении). При больших усилиях, необходимых для вывинчивания пробок из такой отливки, вершины углов резьбы выкрашиваются. Получается рваная, дефектная резьба;
б) помимо фактора обжатия, снятие отливки со стержней затрудняется также реакцией между сплавом и металлом резьбовой пробки;
в) необходима калибровка для снятия конусности (0,02—0,03 мм на диаметр).
Дефекты резьбы, как показывает опыт, зависят не от литейных свойств сплавов, ибо все алюминиевые сплавы хорошо заполняют острые углы рабочей полости, а исключительно от их механических и физических свойств. В процессе свинчивания резьбовых вставок усилия, необходимые для преодоления радиальных и продольных обжатий и контакта между металлом формы и сплава, настолько значительны, что отливка (в острых гранях) не выдерживает напряжений и разрушается.
Находящие широкое применение при литье под давлением деталей с центральной полостью сплавы типа силумин (AЛ2), пластичные при высоких температурах, имеют малую пластичность при температурах низких и выкрашиваются при нарезке или калибровке резьб.
Для изготовления деталей с резьбой необходимо применять алюминиевые сплавы, имеющие более высокую пластичность, чем сплав AЛ2, и лучше поддающиеся резанию, например, сплав AЛ11 с коррективами согласно АМТУ-310 в отношении уменьшения содержания цинка и кремния. Для увеличения пластичности содержание цинка должно быть в пределах 8—11%, а кремния в целях увеличения стойкости инструмента должно содержаться в количестве 6—8%.
При выборе технологии получения резьб у деталей, литых под давлением, необходимо руководствоваться следующим: а) производительностью, б) качеством резьбы, в) количеством брака в процессах литья и механической обработки, г) износоустойчивостью резьбовой поверхности.
Для уточнения этих вопросов было обследовано шесть заводов, накопивших значительный опыт по литью алюминиевых резьбовых деталей.
Некоторые из этих заводов изготовляют наружные резьбы исключительно с применением резьбовых свинчивающихся кольцевых вставок; у других преобладает отливка в разъемных плашках, а резьбовые кольцевые вставки применяются только при малом шаге резьбы (до 1,5 мм). На третьих мелкие резьбы получаются исключительно методом механической обработки.
Литые внутренние резьбы на заводах сейчас не изготовляют и они получаются исключительно методом механической обработки литья «по-черному» с припуском 0,2—0,3 мм по диаметру.
Для определения оптимальной технологии изучалась отливка гаек с мелкой резьбой на машине № 511, производимая как с готовой резьбой, получаемой путем применения резьбовых кольцевых вставок, так и без литой резьбы.
При первом способе: производительность машины при одном рабочем (который сам производил вывинчивание) в четырехгнездной форме составляет 400 шт. в смену, при двух рабочих производительность достигает до 700—800 шт.; качество резьбы (в отношении цельности всех острых граней) уступает резьбе, полученной методом механической обработки; брак по дефектам резьбы составляет 15—20%; по своей износоустойчивости литая резьба выше.
При таком способе калибровка не исключается, так как конус не укладывается в допуск.
При втором способе: производительность машины при одном рабочем и при одинаковом количестве гнезд достигает свыше ‘2500 шт. в смену; качество резьбы выше; брак при литье не превышает 3%; износоустойчивость обработанной резьбы ниже.
Суммарный брак при литье без резьбы (изготовляемый методом механической обработки) значительно ниже, чем брак при литье с готовой резьбой.
Механическая обработка. Изготовление резьбовых деталей состоит из следующих операций:
а) свинчивание резьбовой кольцевой вставки с отливки;
б) калибровка готовой резьбы для снятия конусов или для удаления шва;
в) нарезка резьбы по черной отливке (без предварительной проточки). Раньше эти операции производились метчиками и плашками; в настоящее время широко применяется резьбофрезерование.
Производительность при резьбофрезеровании составляет около 700 шт. за смену.
Операции свинчивания, калибровки и резьбофрезерования незначительно отличаются по затратам времени, поэтому применение нарезки резьб не вызывает дополнительных затрат времени, литейные же операции при этом осуществляются с увеличенной в 3—4 раза производительностью и с минимальным браком.
Таким образом, наиболее целесообразным является:
а) изготовление внутренних резьб и наружных резьб с малым шагом методом механической обработки по черному на резьбофрезерных станках;
б) изготовление наружных резьб с более крупным шагом литыми в разъемных плашках (с последующей калибровкой) для обеспечения высокой стойкости благодаря сохранению литейной корочки.
Резьба без выемки во фланце (фиг. 135, а) не может быть доведена до торца вследствие того, что резьба на торце переходит в острый заусенец, который необходимо притупить во избежание поломки. Выемка во фланце (фиг. 135, б) позволяет доводить нарезку до самого фланца и устраняет необходимость проточки канавки для выхода резьбы.
Конструирование деталей с отверстиями, накаткой и резьбой

В табл. 28 приводятся предельные размеры резьб, получаемые в литье.
При изготовлении отливок с накаткой последняя должна быть прямолинейной по высоте цилиндра.
Рифленые поверхности, надписи и различные знаки необходимо конструировать выступающими, рельефными, а не углубленными в отливку. Выступающие рельефы можно получить во вставке гравировкой, тогда как изготовление углубленных рельефов представляет собой сложную операцию. Углубленные рельефы применяются только в тех случаях, когда они имеют самые простые контуры и могут быть изготовлены станочным способом; тогда их фиксируют в форме во вставке.
Конструирование деталей с отверстиями, накаткой и резьбой