Методы машинной формовки

ПРОЦЕСС ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ

Для изготовления форм, в которых делая отливки, используют разные методы:

1. Литье в песчаные формы. Подходит абсолютно для всех видов отливок, независимо от состава сплава и габаритов.

2. Литье в металлические формы. Подходит для отливок простой формы.

3. Центробежное литье. Производят отливки мелкого и среднего размера, которые имеют шарообразную (или другую вращающуюся) форму.

4. Литье в оболочковые емкости. В таких получаются точные детали с чистой поверхностью.

5. Литье по выплавляемым моделям. Используют для руднообрабатываемых сплавов.

6. Литье под давлением. Подходит для выплавки деталей из цинковых, алюминиевых и латунных сплавов.

7. Непрерывное литье. Применяют для длинных заготовок круглого и прямоугольного сечения.

8. Литье под разрежением или вакуумное всасывание. Этим методом производят полые и сплошные заготовки круглого сечения из цветных металлов.

СПОСОБЫ ФОРМОВКИ В ПРОЦЕССЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ

В них делают одну отливку. Изготавливают разовые емкости из смеси песка и глины. Данный способ выходит дешевле и быстрее, чем производство других видов форм, поэтому очень распространено. К таким формам относятся:

• Сырые. Используют для простых деталей весом 500 – 1000 кг. Плюсы: сокращают производственный цикл, удешевляют стоимость. Недостатки: высокая влажность, газотворность и недостаточная прочность приводит к различным дефектам готовых отливок.
• Сухие. Используют для отливок, которым после затвердевания необходима механическая обработка, а также деталей, прошедших испытание давлением.
• Подсушиваемые формы. Подходят для отливок из сплавов черных и цветных металлов весом более 5000 кг.
• Химически твердеющие. Такие емкости изготавливают из смесей, где в качестве крепителя выступает жидкое стекло. Они быстро затвердевают после обработки углекислым газом.

Полупостоянные.

Подходят для несложных отливок среднего размера. Их изготавливают из огнеупорной смеси.

Такие делают из чугуна и стали. Пользуются популярностью в масштабном производстве.

ИНСТРУМЕНТЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В ПРОЦЕССЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ

В процессе изготовления литейных форм пользуются разными приспособлениями.

Ниже представлен список инструментов:

В процессе изготовления литейных форм широко применяют опоки – рамки, которые заполняются формовочной смесью.

Главные критерии качества к ним: жесткость и легкость. Опоки делают из чугуна, стали с низким содержанием углерода, алюминия и магниевых сплавов.

Опоки бывают цельнолитые, сварные и свертные. Они могут быть прямоугольные, круглые или фасонные.

Следует учитывать, что слишком большие опоки расходуют много смеси и трудовых ресурсов на ее уплотнение, а слишком маленькие могут привести к браку отливок, так как металл продавливает низ формы и может уйти по разъему.

Для безопочной формовки по модельным плитам используют съемные конусные опоки из алюминия.

Спаривающие штыри для соединения частей опок. Штыри изготавливают из стали 40 – 45. Дополнительно закаливают и шлифуют. Штыри бывают съемные и постоянные.

Инструменты для шаблонной формовки. Состоит из подпятника (1), в который устанавливается шпиндель (2). Также имеется стопорное кольцо (3) и рукав (4), на котором крепится шаблон (5).

Рисунок. Приспособление для шаблонной формовки.

Жеребейки. Эти приспособления нужны, чтобы укрепить стержни в процессе сборки форм. Для отливок из стали и чугуна используют жеребейки из стали, для бронзовых – медные, а для алюминиевых отливок – жеребейки из алюминия.

ПРОЦЕСС ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ ВРУЧНУЮ

• Подготавливают модель. На данном этапе проверяют ее состояние, очищают от пыли и протирают ветошью, смоченной в керосине.
• Устанавливают модель и литниковую систему на специальную площадку.
• Заполняют модель формовочной смесью. Если необходимо – делают опоки.
• Крепят отдельные выступающие части формы железными крючками.
• Утрамбовывают формовочную смесь до необходимой плотности.
• Делают в форме вентиляционные каналы.
• Разъединяют форму и извлекают модель.
• Наносят на форму сухие или жидкие противопригарные составы.
• Соединяют полуформы, устанавливают литниковые чаши и наростки для выпоров и прибылей, скрепляют формы.

Формовка в почве.

Для отливок с плоской поверхностью, которым не нужна механическая обработка, используют открытую формовку. А для заготовок с фасонной поверхностью – формовку под опокой.

В процессе изготовления литейных форм для легких отливок используют мягкую постель, а для тяжелых – твердую.

На мягкой постели формуют мелкие опоки, стержневые каркасы, плитные настилы небольших габаритов и прочее.

Рисунок. Формирование каркасов в мягкой постели.1 – постель; 2 – направляющие рейки; 3 – отливки.

Рисунок. Формовка в твердой постелиа – чертеж детали; б – модель; в – собранная форма; г – отливка.1 – слой гари; 2 – газоотводная труба; 3 – литниковая чаша; 4 – обечайка.

Формовка в парных опоках.

Отливки, полученные таким методом, получаются очень точными.

Формовка по плитам.

Этот способ позволяет избежать прорезки вручную питателей и шлакоуловителей и сокращает объем работ по отделке формы. Модельные плиты многоразовые.

Формовка в жакетах.

Этот способ подходит для отливок средних и крупных размеров сложной формы. Жакеты делятся на одноразовые, полупостоянные и постоянные.

Химически твердеющие емкости.

Емкости делают из смеси, где жидкое стекло выступает как основной элемент, способствующий затвердеванию формы.

Полупостоянные формы.

Подходят для отливок с несложными очертаниями: барабаны текстильных и бумагоделательных машин, изложницы, опоки.

Состав огнеупорных смесей для формовки

• Песок кварцевый – 25 %.
• Шамотная отработанная смесь – 19 %.
• Глина формовочная – 18 %.
• Вода (сверх 100%) – 6 – 7 %.

Рисунок. Схема изготовления полупостоянной формы.1 – литниковая чаша-грибок, внутренняя сторона (через нее осуществляется заливка формы); 2 – наружная часть чаши, через которую производится заливка формы; 3 – чугунное кольцо на верхней опоке; 4 – стержень из песчано-глинистой смеси.

Формовка по шаблону.

Данный процесс изготовления литейных форм используется для производства отливок, поверхности которых могут быть получены вращением какой-либо линии шаблона вокруг оси или при движении шаблона по направляющей линии.

ПРОЦЕСС ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ МАШИННОЙ ФОРМОВКОЙ

Машинная формовка делает проще самые трудоемкие операции: наполнение формовочной смесью, уплотнение и извлечение модели из полуформы.

Формы получаются высокого качества, точность отливок в таких формах выше, чем в емкостях, произведенных ручным способом.

Емкости изготавливают отдельно для верхней и нижней частей.

При массовом производстве металлические модели и элементы литниковой системы крепятся на односторонних чугунных строганых плитах, а при мелкосерийном производстве деревянные модели крепятся на координатных плитах или в плитах-рамках.

Рисунок. Виды плит.а – односторонняя плита для раздельной формовки верхней и нижней полуформ; б – координатная плита; в – наборные плиты-рамки;1 – основная плита; 2 – вкладная модельная плита; 3 – модель; 4 – шлакоуловитель; 5 – стояк; 6 – упорные винты.

Уплотнение формовочной смеси.

Различают 4 метода: прессовые машины с верхним и нижним прессованием, встряхивающие машины, встряхивающие машины с подпрессовкой и пескометные.

Как извлекают модель из емкости после застывания.

При машинной формовке для того, чтобы удалить модель из формы применяют пневматические вибраторы, которые крепятся на модельных плитах.

Существует несколько способов:

• Плита и модель неподвижны, а полуформа снимается штифтовым подъемом.
• Модель извлекают штифтовым подъемом через протяжную плиту.
• Применяют машины с поворотной плитой.
• Для извлечения модели используют машины с перекидным столом.

Процесс изготовления литейных форм выбирают, исходя из назначения готовых отливок, требования к их качеству и возможностей производства.

У компании  есть собственный цех литья, где мы применяем современные технологии в области изготовления стали, оборудования для металлообрабатывающей промышленности и запасных частей к нему.

У нас вы можете приобрести готовые дробеметные установки или заказать изготовление нестандартного оборудования по чертежам. Если нет чертежей – наши специалисты проведут исследование и предоставят присоединительные размеры перед изготовлением.

Машинная формовка применяется в массовом и серийном производстве мелких и средних отливок. Она облегчает труд формовщика, увеличивает производительность труда и точность отливок.

При машинной формовке механизированы следующие операции:

а) Наполнение опок формованной смесью. Для этого единая формовочная смесь подаётся транспортёром в бункер, расположенный под формовочной машиной, и дозатор выдаёт определённую порцию смеси в опоку;

б) Уплотнение формовочной смеси;

в) Удаление моделей из формы;

г) Сборка и транспортировка форм к месту заливки.

На рис.2.10 представлена классификация формовочных машин. Лучшим методом уплотнения является тот, при котором степень уплотнения σ по высоте опоки h равномерна или несколько больше около модели. Как видно из рис.2.10, наилучшее уплотнение форм получают на пескомётах, а худшее – на прессовых машинах. Прессовые машины часще применяют для уплотнения невысоких опок.

По характеру применяемой энергии для приведения машины в действие различают: ручные, пневматические, гидравлические, механические и электромагнитные.

Для машинной формовки стержней, которая применяется в серийном и массовом производствах, используют прессовые, встряхивающие машины, пескомёты, мундштучные, пескодувные и пескострельные машины. Работа прессовых и встряхивающих машин, а также пескомётов, ничем не отличается от работы машин, применяемых при изготовлении форм.

Рис.2.10. Классификация машин, применяемых для для изготовления литейных форм.

Мундштучные машины (рис.2.11, а) применяют для изготовления стержней простой формы (круглого, трубчатого сечения) с постоянным поперечным сечением по длине. Стержневая смесь вытесняется поршнем 2 через мундштук 1, вентиляционный канал получают с помощью иглы 3. Полученный стержень разрезают на части необходимой длины. Недостаток мундштучных машин – невозможность применения каркасов, поэтому максимально изготовляемый диаметр стержней 50 мм.

Рис.2.11. Машинная формовка стержней.

Более широко применяют пескострельные машины (рис.2.11, в). Они отличаются от пескодувных более быстрым впуском сжатого воздуха в пескострельный резервуар 15. Резервуар имеет множество узких щелей 16. Через клапан 17 и сквозь щели воздух подаётся в резервуар и подобно выстрелу выбрасывает смесь в стержневой ящик 19. прижатый к плите 18 пневмостолом 20.

В качестве примеров, характеризующих специальные методы машинной формовки, можно сослаться на формовку с использованием жидких самотвердеющих смесей (ЖСС), процесс изготовления безопочных кассетных форм и др.

Формовка с использованием ЖСС. Процесс изготовления полуформы начинается с залива смеси в опоку. После 30—40 мин выдержки, когда смесь затвердеет, извлекают модель из формы, окрашивают рабочую поверхность формы противопригарной краской. Для упрочнения слоя краски форма после окраски подсушивается, а затей направляется на сборку.

Большим преимуществом этого специального метода машинной формовки является отсутствие процессов уплотнения смеси в опоке и ее дополнительного упрочнения, что обусловливается составом самотвердеющей смеси.

Изготовлен и е безопочных кассетных форм. В последние годы была создана установка для производства безопочных форм размером 500X400 мм с одновременным объединением их в кассеты. Производительность установки составляет 4—5 форм/мин. Процесс начинается с надувки смеси из резервуара 1 в объем, ограниченный боковыми модельными плитами 2 и 3 (рис. 145, а). После допрессовки со стороны плиты 3 (рис. 145, б) левая поворотная плита 2 откидывается, а готовая часть формы передвигается и плотно прижимается к ранее изготовленным (рис. 145, в), образуя кассету 4 форм. После отхода плиты 3 вправо плита 2 возвращается в исходное положение, что является импульсом для начала нового цикла формовки. Такой метод позволяет получать отливки без заливов с допусками на размеры ±0,1 мм.

Приведенными примерами не исчерпывается перечень специальных методов машинной формовки, к которым также относятся процессы изготовления оболочковых песчано-смоляных форм, а также форм для производства специфических отливок (водопроводные и канализационные трубы, радиаторы и др.).

Рис. 145. Схема машинного изготовления и сборки сырых безопочных кассетных форм:
а — надувка смеси в опоку, б — допрессовка смеси, в — сборка безопочных форм в горизонтальную стопку; 1 — резервуар со смесью, 2, 3 — модельные плиты, 4 — кассета форм

Формы изготавливаются вручную, на формовочных машинах и на автоматических линиях.

Приемы ручной формовки: в парных опоках по разъемной модели; формовка шаблонами; формовка в кессонах.

Формовка шаблонами применяется для получения отливок, имеющих конфигурацию тел вращения в единичном производстве

Шаблон – профильная доска. В уплотненной формовочной смеси вращением шаблона 1, закрепленного на шпинделе 2 при помощи серьги 3, оформляют наружную поверхность отливки и используют ее как модель для формовки в опоке верхней полуформы. Снимают шаблон 1, плоскость разъема покрывают разделительным слоем сухого кварцевого песка, устанавливают модели литниковой системы, опоку, засыпают формовочную смесь и уплотняют ее. Затем снимают верхнюю полуформу. Далее устанавливают шаблон 4, к-рым оформляют нижнюю полуформу, снимая слой смеси, равный толщине стенки отливки. Снимают шаблон и устанавливают верхнюю полуформу

Формовка в кессонах. Формовкой в кессонах получают крупные отливки массой до 200 тонн.

Кессон – железобетонная яма, расположенная ниже уровня пола цеха, водонепроницаемая для грунтовых вод.

Механизированный кессон имеет две подвижные и две неподвижные стенки из чугунных плит. Дно из полых плит, которые можно продувать (для ускорения охлаждения отливок) и кессона. Кессон имеет механизм для передвижения стенок и приспособлен для установки и закрепления верхней полуформы.

Машинная формовка используется в массовом и серийном производстве, а также для мелких серий и отдельных отливок.

Повышается производительность труда, улучшается качество форм и отливок, снижается брак, облегчаются условия работы.

По характеру уплотнения различают машины: прессовые, встряхивающие и другие.

В машинах с верхним уплотнением уплотняющее давление действует сверху. Используют наполнительную рамку. При подаче сжатого воздуха в нижнюю часть цилиндра 1 прессовый поршень 2, стол 3 с прикрепленной к нему модельной плитой 4 с моделью поднимается. Прессовая колодка 7, закрепленная на траверсе 8 входит в наполнительную рамку 6 и уплотняет формовочную смесь в опоке 5. После прессования стол с модельной оснасткой опускают в исходное положение. У машин с нижним прессованием формовочная смесь уплотняется самой моделью и модельной плитой.

Песок – основной компонент формовочных и стержневых смесей.

Глина является связующим веществом, обеспечивающим прочность и пластичность, обладающим термической устойчивостью. Широко применяют бентонитовые или каолиновые глины.

Формовочные и стержневые смеси должны обладать рядом свойств.

Огнеупорность – способ-ть смеси и формы сопротивляться размягчению или расплавлению под воздействием темпер-ры расплавленного Ме.

Прочность – способность смеси обеспечивать сохранность формы без разрушения при изготовлении и эксплуатации.

Поверхностная прочность (осыпаемость) – сопротивление истирающему действию струи металла при заливке,

Пластичность – способность воспринимать очертание модели и сохранять полученную форму,

Податливость – способность смеси сокращаться в объеме под действием усадки сплава.

Текучесть – способность смеси обтекать модели при формовке, заполнять полость стержневого ящика.

Термохимическая устойчивость или непригарность – способность выдерживать высокую температуру сплава без оплавления или химического с ним взаимодействия.

Негигроскопичность – способность после сушки не поглощать влагу из воздуха.

Долговечность – способность сохранять свои свойства при многократном использовании.

По характеру использования формовочные смеси разделяют на облицовочные, наполнительные и единые.

Облицовочная – используется для изготовления рабочего слоя формы. Содержит повышенное количество исходных формовочных материалов и имеет высокие физико- механические свойства.

Наполнительная – используется для наполнения формы после нанесения на модель облицовочной смеси. Приготавливается путем переработки оборотной смеси с малым количеством исходных формовочных материалов.

Облицовочная и наполнительная смеси необходимы для изготовления крупных и сложных отливок.

Единая – применяется одновременно в качестве облицовочной и наполнительной. Используют при машинной формовке и на автоматических линиях в серийном и массовом производстве. Изготавливается из наиболее огнеупорных песков и глин с наибольшей связующей способностью для обеспечения долговечности.

Машинная формовка

Машинную формовку применяют для производства отливок в массовом и серий­ном производствах. При формовке на ма­шинах формы изготовляют в парных опоках с использованием односторонних металли­ческих модельных плит.

Рис. 8.1 – Схемы способов уплотнения литейных форм при машинной формовке.

а – уплотнение прессованием: 1 – нижняя часть цилиндра; 2 – прессовый поршень; 3 – стол машины; 4 – модельная плита; 5 – опока; 6 – наполнительная рамка; 7 – прессовая колодка; 8 – траверса.

б – прессование многоплунжерной колодкой: 1 – многоплунжерная колодка; 2 – поршень; 3 – плунжеры; 4 – стол машины.

в – уплотнение встряхиванием: 1 – нижняя часть цилиндра; 2 – поршень; 3 – стол машины; 4 – модельная плита; 5 – опока; 6 – наполнительная рамка; 7 – выхлопные окна; 8 – торец цилиндра; 9 – канал встряхивающего поршня; 10 – впускное окно.

г – уплотнение пескометом: 1 – метательная головка; 2 – ковш; 3 – ленточный канвейер; 4 – кожух метательной головки; 5 – ротор; 6 – вал электродвигателя; 7 – пакет смеси; 8 – опока; 9 – модель; 10 – модельная плита.

д – вакуумно-пленочная формовка: 1 – модельная плита; 2 – модель; 3 – опока; 4, 6 – пленка; 5 – сухой кварцевый песок; 7 – воздушная коробка.

Машинная формовка механизирует уста­новку опок на машину, засыпку формо­вочной смеси в опоку, уплотнение смеси, удаление моделей из формы, транспорти­рование и сборку форм.

Машинная фор­мовка обеспечивает более высокую гео­метрическую точность полости формы, чем ручная формовка, повышает произво­дительность труда, исключает трудоемкие ручные операции, сокращает цикл изготовления отливок. При машинной фор­мовке формовочную смесь уплотняют прессованием, встряхиванием, пескоме­том, вакуумной формовкой и др.

Для достижения равномерной плотно­сти формовочной смеси в опоке исполь­зуют многоплунжерные прессовые колод­ки (рис. 8.1, б). При прессовании стол 4 машины движется в сторону многоплун­жерной прессовой колодки 1. Вследствие различной степени сопротивления формо­вочной смеси в форме плунжеры 3 под действием давления масла на поршень 2 прессуют находящиеся под ним участки формы независимо от соседних.

Встряхиванием уплотняют формы высотой до 800 мм. Для уплотнения верхних слоев формы встряхиванием совмещают с прес­сованием. Это обеспечивает высокую и равномерную плотность форм.

Пескомет является высокопроизводи­тельной машиной, поэтому его применяют для уплотнения крупных литейных форм. Управление работой пескомета автомати­зировано.

Импульсное уплотнение формовочной смеси(рис. 8.2) осуществляется в сле­дующей последовательности: на модель­ную плиту 1 с моделью устанавливают опоку 2 и засыпают формовочную смесь 3, на опоку накладывают плиту-рассекатель 4 с большим числом отверстий. Сверху плиты располагают импульсную головку 5 с пусковым клапаном 6. Головку, плиту-рассекатель и опоку плотно прижимают друг к другу.

Этот способ уплотнения формовочной смеси позволяет изготовлять формы с высокой и равномерной плотностью, высо­копроизводителен, не имеет движущих частей (плунжеров, диафрагм т.д.).

Рис. 8.2 – Схема уплотнения формовочной смеси воздушным импульсом: 1 – модельная плита с моделью; 2 – опока; 3 – формовочная смесь; 4 – плита–рассекатель; 5 – импульсная головка; 6 – пусковой клапан.

Автоматическую формовку исполь­зуют в серийном и массовом производст­вах отливок, при этом литейная форма передается последовательно с одной пози­ции на другую. Этот переход осуществля­ется автоматически различными конвейе­рами, кантователями, толкателями и дру­гими устройствами. Для автоматической формовки используются формовочные автоматы, формовочные машины для безопочной формовки и автоматические формовочные линии.

Формовочные автоматы, используе­мые для изготовления литейных форм, выполняют все технологические операции без участия человека. Формовочные авто­маты используют, как правило, в составе автоматических линий.

Автоматическую безопочную фор­мовку используют при изготовлении форм для мелких отливок из серого, ковкого и высокопрочного чугунов и стали в серий­ном и массовом производствах. Изготовле­ние литейных форм осуществляется на вы­сокопроизводительных пескодувно-прессовых автоматических линиях (рис. 8.3).

Рис. 8.3 – Схема процесса изготовления безопочных литейных форм на автомати­ческих машинах: 1, 3 – модельные плиты; 2 – головка машины; 4 – плунжер; 5 – полость формы; 6 – ковш; 7 – отливка.

В резуль­тате получается непрерывный ряд форм, которые заливают расплавленным метал­лом из ковша 6. После затвердевания и охлаждения отливок формы подаются на выбивную решетку, где отливки 7 осво­бождаются от формовочной смеси. Смесь поступает на переработку и повторное использование, а отливки – в обрубное отделение.

Рис. 8.4 – Схема автоматической формовочной линии: механизм съема верхней опоки; 2 – механизм подачи нижней полуформы с отливкой; 3 – механизм удаления смеси и отливки; 4 – автомат изготовления нижних полуформ; 5 – щетки для очистки тележек конвейера; 6 – тележка конвейера; 7 – позиция установки нижней полуформы на конвейер; 8 – кантователь; 9 – позиция спаривания полуформ; 10 – рольганг; 11 – тележка для смены модельных плит; 12 – автомат для изготовления верхних полуформ; 13 – позиция; 14 – собранная литейная форма; 15 – участок заливки; 16 – конвейер.

На позиции 1 специаль­ным механизмом снимается верхняя опо­ка, которая без формовочной смеси пере­мещается на позицию 13, нижняя полу­форма с формовочной смесью и отливка­ми конвейером 16 с позиции 1 направля­ется на позицию 2, а затем к механизму 3, где нижняя опока освобождается от смеси и отливок. Отливки направляются в обруб­ное отделение, а формовочная смесь – на переработку. Опоки, очищенные от формо­вочной смеси, подаются к формовочным автоматам: верхняя – на автомат 12, нижняя – на автомат 4. Смена модельных плит производится с помощью тележек 11.

Нижняя полуформа, изготовленная на формовочном автомате 4, кантователем 8 переворачивается на 180° и на позиции 7 устанавливается на предварительно очи­щенную специальными щетками 5 тележ­ку 6 литейного конвейера 16 и подается к механизму спаривания полу форм. Верхняя полуформа, изготовленная на автомате 12, по роликовому конвейеру 10 перемещает­ся к позиции 9, где спаривается с нижней полуформой. Собранная литейная форма 14 по конвейеру транспортируется на уча­сток 15 заливки. Установка стержней в литейную форму осуществляется во время продвижения ее по конвейеру от позиции 7 к позиции 9. Для увеличения продолжи­тельности охлаждения отливок в залитых формах конвейер выполнен с дополни­тельной петлей на двух уровнях.

Технология машинной формовки

Корпусные
заготовки изготовляют литыми или
сварными. Конструкции литых заготовок
(чугунных или стальных)
– корпусных
деталей должны отвечать требованиям
машинной формовки, т. е. толщина стенок
в разных сечениях не должна иметь резких
переходов. Конструкции корпусных деталей
из цветных сплавов должны обеспечивать
возможность их литья в постоянные
металлические формы.

Механическая
обработка корпусных заготовок сводится
главным образом к обработке плоскостей
и отверстий, поэтому технологические
требования, обусловливающие наименьшую
трудоемкость обработки, определяют
следующими основными условиями:

–
форма корпусной детали должна быть
возможно ближе к правильной геометрической
форме, например в поперечном сечении
предпочтительнее форма четырехугольника;
форма корпусной детали должна также
предусматривать возможность ее полной
обработки от
одной
базы: от
плоскости и двух установочных отверстий
на этой плоскости;

–
обработка плоскости и торцов отверстий
по возможности должна выполняться на
проход, для чего плоскости и торцы не
должны иметь выступов; торцам отверстий
необходимо придавать удобную форму для
обработки их торцевой фрезой или
цековкой;

–
корпусная деталь не должна иметь
поверхностей, не перпендикулярных к
осям отверстий как на входе, так и на
выходе сверления;

–
точно растачиваемые отверстия не должны
иметь внутренних выступов, препятствующих
растачиванию на проход; диаметры
обрабатываемых отверстий внутри
корпусной детали не должны превышать
диаметров соосных им отверстий в наружных
стенках детали;

–
в корпусных деталях следует избегать
многообразия размеров отверстий и
резьб.

Корпусную
деталь следует изготовлять без спаривания
с другой корпусной деталью и по возможности
избегать пришабривания отдельных
плоскостей или отверстий.

На
диаметральные размеры основных отверстий
задают допуски в пределах
6 
8-го квалитетов. Допуски на межосевые
расстояния основных отверстий и
перпендикулярность осей отверстий
задают в соответствии с назначением
корпусных деталей: например для корпусов
зубчатых и червячных передач
– в пределах
0,04 
0,06 мм
и выше.

Отклонения
от соосности отверстий принимают в
пределах половины допуска на диаметральный
размер соосных отверстий.

Для
базирования заготовок корпусных деталей
совмещают установочную, измерительную
и сборочную базы. Для обработки базирующих
поверхностей за первичную базу следует
принимать черные основные отверстия
детали, что обеспечивает наиболее
равномерное распределение припусков
при последующей обработке отверстий.
В ряде случаев в качестве первичных баз
предусматривают специальные приливы
и бобышки.

При
совмещенных установочной и измерительной
базах не бывает погрешности базирования,
и погрешность установки определяют
погрешностью закрепления. При переменных
базах погрешность базирования определяют
построением размерной цепи.

Пространственные
отклонения как в литых, так и в сварных
конструкциях заготовок характеризуются
смещением и уводом осей основных
отверстий, возникающими в процессе
литья или сварки. Кроме того, в процессе
механической обработки заготовок,
особенно после черновых операций,
возникают деформации в результате
перераспре­деления внутренних
напряжений в связи с удалением верхних
слоев металла. Пространственные
отклонения заготовок уменьшаются в
процессе механической обработки, но
оказывают влияние после выполнения
черновых и чистовых операций.

Таким
образом, пространственные отклонения
в процессе механической обработки
заготовок представляют собой совокупность
остаточных пространственных отклонений
заготовки и деформаций, возникающих в
процессе ее обработки.

К
наиболее распространенным корпусным
деталям относятся: корпуса редукторов
подъемно-транспортных машин и оборудования,
станины кузнечно-прессового оборудования
и металлорежущих станков и другие
подобные детали, характеризующиеся
наличием плоско­стей с заданным
расположением различных поверхностей,
отверстий и предназначенных для
соединения и координации взаимного
положения основных узлов машины,
агрегата, станка.

Обработку
корпусных деталей выполняют в следующем
порядке: вначале обрабатывают базирующие
поверхности и крепежные отверстия,
которые могут быть использованы при
последующей установке; затем
– все плоские
поверхности и после них
– основные
отверстия. При этом для корпусов нежесткой
конструкции применяют повторную
(проверочную) обработку базовых
поверхностей после черновой обработки
всех плоских поверхностей и основных
отверстий.

Однократно
обрабатывают весьма жесткие конструкции
корпусов при точных методах выполнения
заготовок.

Окончательную
обработку
– шлифование
или другие отделочные операции производят
в том же порядке: сначала обрабатывают
плоские поверхности, а затем – основные
отверстия. Этот способ обработки
называется обработкой
от плоскости.
При использовании в ка­честве
установочной базы отверстия и прилегающего
к нему торца процесс называется обработкой
от отверстия.
Целесообразность обработки от плоскости
или от отверстия зависит от ряда условий,
а именно: точности заготовки, требуемой
точности обработки, производственной
программы (допустимой сложности
приспособлений), действующего парка
оборудования и др.

Для
средних и малых размеров корпусных
деталей, где перестановки их в процессе
обработки не вызывают трудностей,
понятие обработки «от плоскости» или
«от отверстия» теряют свое значение.
Здесь целесообразней следовать принципу
совмещения конструкторских и установочных
баз.

Сварные
конструкции корпусов, выполненные из
элементов, не под­вергавшихся обработке,
проходят черновую, получистовую и
чистовую обработки. При этом в зависимости
от объема производства и точности
выполнения сварочных работ корпуса
обрабатывают в приспособлениях или по
разметке. Поверхности сварных корпусов,
выполненные из пред­варительно
обработанных элементов, подвергают
только чистовой обработке без разметки,
так как такие корпуса сваривают в
приспособ­лениях, обеспечивающих
достаточную точность взаимного положения
их элементов. При этом установку
крупногабаритных корпусов про­изводят
с выверкой по обработанным до сварки
поверхностям, а уста­новку корпусов
небольших габаритов
– в
приспособлениях.

Плоские
поверхности корпусов в серийном
производстве обраба­тывают на
продольно-фрезерных или продольно-строгальных
станках, а в массовом
– на протяжных
станках, фрезерных станках непрерывного
действия с карусельными столами или с
барабанными устрой­ствами. Последние
типы станков позволяют применять
параллельно-последовательный метод
черновой и чистовой обработки.

Плоские
поверхности корпусов больших размеров
обрабатывают на портально-фрезерных
станках фрезерными головками,
перемещаю­щимися относительно
заготовки, установленной на неподвижной
плите станка.

Базовые
поверхности корпусных деталей небольших
размеров обрабатывают на обдирочно-шлифовальных
станках с вертикальной осью вращения.

Плоские
поверхности корпусов окончательно
обрабатывают шлифо­ванием на
плоскошлифовальных станках, тонким
строганием широким резцом, тонким
фрезерованием и шабрением.

Основные
отверстия корпусных деталей обрабатывают
на универ­сальных горизонтально-расточных
станках или на агрегатных многошпиндельных
станках.

Диаметральные
размеры отверстий получают обработкой
соответствующим мерным инструментом
(развертки, расточные блоки и расточные
головки), установленным на расточных
оправках или борштангах, а также
односторонне расположенными резцами
с точной регулировкой на размер.

Точность
межосевых расстояний, параллельность
и перпендикулярность осей и другие
требования к расположению отверстий
обес­печивают обработкой отверстий
с направлением инструмента в кон­дукторе
или обработкой отверстий без направления
инструмента, с использованием универсальных
способов координации положения
инструмента.

В
массовом и крупносерийном производствах
основные отверстия корпусных деталей
обрабатывают на многошпиндельных
станках одновременно с двух или трех
сторон заготовки. Положение отверстий
определяют соответственно расположенными
в головках агрегатных станков шпинделями
и инструментом, направляемым кондукторными
втулками установочного приспособления.

Основные
отверстия корпусов неболь­ших
габаритных размеров могут быть об­работаны
на вертикально-сверлильных станках с
применением кондукторов и многошпиндельных
головок и на радиально-сверлильных
станках с применением поворотных
кондукторов.

В
серийном производстве основные от­верстия
в корпусных деталях обрабатывают на
универсальных горизонтально-расточ­ных
станках с направлением инструмента по
кондуктору. Межосевые расстояния и
параллельность осей отверстий
обеспечи­вают перемещением стола и
направлением расточной скалки оправки
по кондуктору, а перпендикулярность
осей
– поворотом
стола станка с закрепленной на нем
заго­товкой.

Чтобы
повысить производительность труда при
работе на расточных станках, применяют
многошпиндель­ные расточные головки
для одновременной обработки нескольких
отверстий с параллельными осями.

Обработку
с направлением инструмента по кондукторным
втул­кам ведут на агрегатных станках
и на универсальных расточных станках
при установке обрабатываемых корпусов
в кондукторе на уста­новочные пальцы
по двум базовым отверстиям, расположенным
на плос­кой поверхности основания.

Для
обработки отверстий, расположенных на
разной высоте, шпиндель устанавливают,
перемещая шпиндельную бабку по колонне
станка.

В
тяжелом машиностроении, кроме расточных
станков с подвиж­ным столом, применяют
расточные станки с неподвижным столом,
у которых все необходимые рабочие
движения совершает шпиндель­ная
бабка. Расточные операции, производимые
на этих станках, обычно не разделяют на
предварительные и чистовые, а выполняют
при одной установке. После выполнения
всех переходов и по достижении заданных
размеров и чистоты поверхностей
переходят к обработке отверстий на
следующей оси.

В
тяжелом машиностроении применяют
переносные станки и агрегатные установки
(расточные, сверлильные, фрезерные и
др.) для одновременной обработки корпусных
деталей.

Производство больших серий однотипных отливок способами ручной формовки становилось нерациональным и дорогим. Необходимо было максимально механизировать технологию изготовления форм. В 1851 г. на Всемирной выставке в Лондоне была показана первая формовочная машина для формовки труб. Это время можно считать началом машинного производства отливок. Однако надо отметить, что механизация формовочных работ развивалась очень медленно.

В начале XX в. во многих промышленно развитых странах еще существовали примитивные формовочные машины, на которых формы набивали вручную. В ряде стран начали применять гидравлические прессовые машины. После первой мировой войны появился новый способ изготовления форм встряхиванием, и встряхивающие формовочные машины получают быстрое распространение. В эти же годы для ускорения процессов формовки и заливки форм начали устанавливать литейные конвейеры. Появились первые поточно-механизированные линии, оснащенные встряхивающими машинами с механизированной подачей формовочной смеси; литейные формы уже транспортировали по конвейеру, выбивка форм после заливки была механизирована, установку опок на машину, снятие полуформ с машины и сборку форм осуществляли с помощью грузоподъемных механизмов. Но при всем этом оставалось еще множество ручных операций.

Развитие механизации литейного производства в царской России значительно отставало от уровня промышленно развитых стран Европы и США. Годовая мощность самых крупных литейных цехов не превышала 10 тыс. т литья (современные литейные цеха в нашей стране имеют годовую мощность 100 тыс. т и более отливок).

Процесс автоматизации формовочных работ в нашей стране можно разделить на три этапа. До 1941 г. — период индустриализации, бурный рост промышленности, строительство новых литейных цехов в составе крупных заводов с высокой степенью механизации формовочных работ, создание поточных и конвейерных линий производства отливок. Мощность литейных цехов достигает 100 тыс. т годных отливок в год. В этот же период начинаются интенсивные научные работы по исследованию и созданию новых способов машинного уплотнения литейных форм.

Второй период охватывает 1945—1950 гг., когда наряду с восстановлением народного хозяйства в нашей стране была создана отрасль литейного машиностроения, появились заводы по выпуску формовочных и других литейных машин, были созданы новые способы уплотнения литейных форм, такие, как пескометная формовка, внедрены пескострельные и пескодувные машины для получения литейных форм.

Период развития литейного производства после 1950 г. связан с развитием комплексной механизации и автоматизации технологических процессов производства отливок и в первую очередь с созданием формовочных полуавтоматов и автоматических формовочных линий для серийного и массового производства отливок массой до 300—400 кг. Этот период характеризуется созданием высокопроизводительных формовочных автоматических линий на основе применения комбинированных способов уплотнения формовочной смеси, таких как пескодувно-прессовый, встряхивание с подпрессовкой, дифференцированное прессование многоплунжерной головкой.

Следует особо выделить этап в развитии литейной технологии, начиная с 70-х годов по настоящее время. Эти годы характерны созданием принципиально новых технологических процессов производства литейных форм как для индивидуального, так и для массового получения литья. Подобные процессы — физические методы уплотнения — совершенно не похожи на традиционные способы формовки как по механизму уплотнения, так и по свойствам и составу формовочных смесей. Физические методы получения литейных форм в настоящее время находятся в стадии развития и становления. Можно ожидать, к концу нашего столетия и в начале будущего века они получат широкое применение.

Рассмотрим современные, наиболее распространенные способы получения литейных форм на машинах: прессование и встряхивание.

На рис. 26,а показана схема так называемого верхнего прессования форм. Модельную плиту 1 с укрепленной на ней моделью 2 ставят на стол формовочной машины. На подмодельную плиту устанавливают опоку 3, а на нее — наполнительную рамку 4. После заполнения опоки и наполнительной рамки формовочной смесью поднимают стол машины, и смесь уплотняется. Уплотнения можно достичь также опусканием траверсы 6 с колодкой 5. В том и в другом случае смесь уплотняется на высоту колодки 5. Затем колодка возвращается в  исходное положение, и специальный механизм снимает полуформу с подмодельной плиты.

Рис. 26. Прессовая формовка

На рис. 26,б показана схема нижнего прессования, при котором модель запрессовывается в формовочную смесь. Остальные операции идентичны.

На рис. 27 показан способ уплотнения смеси встряхиванием. Подмодельную плиту 1 с установленной на ней моделью 2 и опокой 3 устанавливают на стол формовочной машины 4 (положение I). Опоку засыпают формовочной смесью. Стол машины поднимается на определенную (30—100 мм) высоту при помощи поршня 5, передвигающегося в цилиндре 6 (положение II), и затем падает вниз вместе с опокой, ударяясь о преграду 7 (положение III), вследствие чего и происходит уплотнение смеси. Для того чтобы уплотнить форму встряхиванием, нужно провести в некоторых случаях до 100 ударов, и хотя время удара составляет долю секунды, способ уплотнения встряхиванием более продолжителен по времени, чем прессование. Специальный механизм снимает готовую полуформу со стола формовочной машины, после чего форма поступает на сборку.

Рис. 27. Формовка встряхиванием

Так как чистого прессования не всегда достаточно для достижения необходимого уплотнения формовочной смеси вокруг модели, а встряхивание не уплотняет верхние слои смеси в опоке, то на практике часто используют машины, на которых формы уплотняются встряхиванием, а затем доуплотняются прессованием. Такой способ уплотнения смеси получил название встряхивания с подпрессовкой.

По степени механизации и автоматизации формовочные машины подразделяются на машины с ручным управлением, полуавтоматы и автоматы. В первом случае формовщик машинной формовки устанавливает вручную или подъемным механизмом (электроталью, краном) опоку, из бункера засыпает в опоку формовочную смесь и затем последовательно включает механизм уплотнения смеси и извлечения модели  из полуформы. Простановку стержней и сборку формы выполняют либо вручную (в зависимости от габарита опок и их массы), либо с помощью подъемных механизмов. Формы под заливку устанавливают на пол литейного цеха или на непрерывно движущийся конвейер. В данном случае формовщик полностью освобожден от изготовления полуформ.

На полуавтоматах операции подачи опок на формовочную машину, заполнения опоки смесью, уплотнения смеси, извлечения-модели из полуформы происходят в автоматическом цикле. Формовщик участвует лишь в сборке формы. На автоматах все операции изготовления формы, включая сборку полуформы, осуществляются в автоматическом режиме. Формовщик, работающий на автоматах, становится оператором, который следит за правильной работой автомата. В настоящее время даже простановку стержней в форму автоматизируют с помощью применения специальных машин, называемых роботами.

Роботизация формовочных работ — одно из основных направлений автоматизации литейного производства в нашей стране. Роботом называют механизм, имитирующий деятельность человека и способный заменить рабочего. Первые роботы в литейных цехах появились несколько лет назад, их использовали для заливки форм на машинах литья под давлением. В настоящее время роботы придают к формовочным автоматам для сборки форм, простановки стержней, а так– же различных других операций формовки.

Наряду с опочной формовкой, в последние годы получили применение автоматические линии безопочной формовки. Принципиальная схема такой формовки представлена на рис. 28. Формовочная смесь поступает в бункер 1, из которого она подается сжатым воздухом в рабочий резервуар 2. С одной стороны резервуара находится подвижная модельная плита 4, передвигаемая штоком 3 поршня цилиндра, с другой стороны — поворотная плита 5. Боковые стенки ограничены стенками кассеты. Формовочная смесь уплотняется в результате передвижения модельной плиты 4. После уплотнения формы рамка 6 вместе с поворотной плитой 5 отодвигается, и модель извлекается из полуформы. Модельная плита 5 поднимается вверх. Затем уплотненная полуформа 7 передвигается штоком 3, в результате чего образуется безопочная стопка 8, 9. Шток 3 вместе с подвижной плитой 4 возвращается в исходное положение и извлекается из полуформы. После этого все операции повторяются. Такая формовка применяется для получения мелких и средних отливок (максимальный габарит формы 1000X900X600 мм); производительность автоматических линий безопочной формовки достигает 600 форм в час. Линии безопочной формовки нашли широкое применение в нашей стране и успешно работают на многих заводах.

Рис. 28. Безопочная формовка