Проектирование и изготовление комплекта технологической оснастки занимает в настоящее время до 80% от общей трудоемкости подготовки производства.
Следовательно, на освоение технологии, доводку оснастки и проведение всех необходимых испытаний остается только до 20% времени. Очевидно, что снижение трудоемкости и сроков проектирования и изготовления технологической оснастки является одним из основных и решающих резервов. Имеющийся опыт в области разработки и внедрения нормализованной технологической оснастки показывает, что именно нормализация является центральным звеном в цепи вопросов, направленных на сокращение сроков и трудоемкости подготовки производства Сокращение сроков осуществляется главным образом за счет того, что часть деталей оснастки (стандартных и нормальных) получается со склада, так как они были изготовлены заблаговременно. Количество таких деталей в литейной оснастке доходит до 80 %.
Нормализация оснастки позволит также сократить на 30—35% трудоемкость ее проектирования за счет уменьшения количества вновь конструируемых деталей, а также за счет сокращения времени, необходимого на вычерчивание, контроль и копировку чертежей. С учетом преимуществ, которые дает нормализованная оснастка, можно считать, что общий цикл подготовки производства может быть сокращен на 25—40%.
Не останавливаясь на описании элементов оснастки, охватывающих все группы отливок, ограничимся только кратким ознакомлением с ними применительно к одной из основных групп, т. е. к группе А, являющейся наиболее характерной.
На фиг. 83 представлен чертеж литейной формы, предназначенной для отливки корпуса прибора. Из 32 деталей, входящих в конструкцию, 24 детали нормализованы, а 8 деталей подлежат конструктивной разработке. К числу вновь конструируемых деталей относятся правая и левая матрицы 1, правая и левая половинки тормозящего фильтра 2, центральная ступенчатая часть фильтра 3, формообразующий кольцевой набор, электронагреватель 4 и вставки 5, укрепляемые в формообразующем наборе.
Таким образом, количество нормализованных деталей составляет до 80% от общего их числа по спецификации. Сюда, конечно, не входят стандартные детали крепежа (болты, винты, шпильки, шайбы, гайки, шплинты и пр.). Проектирование в значительной степени облегчается руководящими техническими материалами, содержащими конструктивные элементы, которые являются общими для различных конструкций оснастки группы А.
На фиг. 84 показан фотоснимок литейной формы, предназначенной для отливки деталей группы А, но конструктивно отличной от представленной на фиг. 83.
Проектирование и изготовление производилось с применением нормализованных деталей.
Па фиг. 85 дан чертеж литой заготовки плиты. Материал плиты — аустенитный чугун типа «Номаг» (2,7% Собщ; 0,16— 0,20% Ссвяз; 2,5% Si; 5,0—6,0% Mn; не более 1,0% Р; не более 0,04 S; 9,5% Ni). Отклонения размеров по ГОСТу 1855-55 III класс. Литейные уклоны 2°. Припуски на механическую обработку учтены. После предварительной механической обработки (обдирки) необходимо произвести стабилизирующий отжиг при температуре t = 550° с выдержкой при этой температуре 12 час.
На фиг. 86 показан чертеж литой заготовки матриц створчатого типа для получения литых деталей группы А. Чертеж определяет конструкцию матриц и размеры, которые могут быть постоянными в том случае, если размер d не превышает 400 мм, а размер H — 600 мм. В свою очередь, размер d соответствует внешнему диаметру предполагаемой к отливке детали с учетом припуска на механическую обработку. По диаметру d величина припуска на сторону равна 5 мм и учтена в чертеже. Размеры (поясок для центровки тормозящего фильтра) и D (наружный диаметр матриц) получаются конструктивно после определения внутреннего диаметра d. Четыре прилива по размеру D+ 10 являются технологическими и предназначены для установки половинок матриц на стол фрезерного, шлифовального и расточного станков при обработке плоскостей стыка и при расточке торцов диаметра d.
Конструктору следует также предусмотреть и технологические отверстия для спаривания половинок матриц после шлифовки плоскостей разъема (на чертеже не показаны). В дальнейшем эти отверстия могут быть заделаны пробками, но технологические приливы следует оставить, так как надобность в них может возникнуть при исправлении каких-либо дефектов (коробление и пр.).
Рекомендуемый материал заготовок для матриц — чугун марки СЧ15-22 по ГОСТу 1412-54.
Прямоугольные окна на внешней стенке предназначены для монтажа электронагревателей.
Электронагреватели матриц могут быть любой конструкции, например показанной на фиг. 87. В зависимости от металлоемкости матриц, размера поверхности отливаемой детали и необходимой температуры нагрева мощность отдельной секции нагревателя колеблется от 2 до 5 квт. Спирали навешиваются на фарфоровые ролики, в свою очередь укрепленные на панели, сделанной из жаростойкой стали толщиной 3—5 мм. Для получения на внешней поверхности отливаемой детали углублений различной формы глубиной не более 10—15 мм применяются подвижные вставки, одна из конструкций которых представлена на фиг. 88.
Предварительный подрыв вставки может быть выполнен посредством эксцентриковой скобы, размеры которой зависят от размера А. Если размер А находится в пределах от 50 до 80 мм, то соответственно Н = 200 мм, а Е = 25 мм.
В случае, если размер А больше 80 мм и меньше 160 мм, то размер Н=250 мм, а Е = 35 мм. Для больших размеров вставок и при большей глубине получаемых ими отверстий следует применять иные подрывные устройства более мощные, например винтовые.
В отличие от вставок, применяемых в обычных кокилях, при литье под низким давлением не допускается параллельность направляющих, так как в зазор, образуемый между направляющей частью вставки и гнездом для нее в матрице, может проникнуть металл и удалить вставку будет невозможно.
При литье под низким давлением направляющая часть вставок пригоняется к гнезду в матрице без зазора, с уклоном плоскостей или конуса в пределах 5°. Для предупреждения отжима вставки сплавом следует предусмотреть запирающий штырь, размеры которого показаны на чертеже.
На фиг. 89 показан конструктивный элемент тормозящего фильтра, где D — наружный диаметр отливаемой детали, a S — толщина кольцевого выпора-промывника. При высоте отливаемой детали более 500 мм высота фильтра увеличивается на один лабиринтный ход на каждые 150 мм избыточной высоты отливки.
Центровка средней съемной части фильтра по отношению к разъемным корпусам обеспечивается местными платиками, показанными на сечении А—А. Кольцевой, клиновидный выступ на торце съемной части предназначен для ликвидации зазора между съемной частью и песчаным стержнем. При наличии зазора съемная часть фильтра будет заполнена сплавом, что сделает невозможным ее удаление и закроет выход для газов, выделяющихся из стержня. Скопившиеся газы могут вызвать деформацию тонкостенной отливки.
Регулирование величины лабиринтного зазора, а отсюда и тормозящей способности фильтра можно осуществить установочными винтами, поднимающими съемную часть по отношению к корпусу на некоторую величину, определяемую опытным путем.
Для того чтобы матрица, нагреваемая до более высокой температуры, чем плита, не заклинивалась на направляющих, конструкцию шарнирного соединения следует выполнять с гарантированным зазором, как это показано на фиг. 90.
Точное взаимное положение створок матрицы (правой и левой) обеспечивается стальной, каленой втулкой, проходящей через отверстия в ушках створок с применением скользящей посадки. В собранном виде створки матрицы надеваются на колонну, укрепленную на основной плите, при этом необходимо,чтобы между колонной и втулкой имелся зазор по 0,75 мм на сторону.
При разной степени расширения матриц и плиты межосевое расстояние их будет меняться в пределах зазора, устраняя опасность заклинивания. Для того чтобы матрицы в результате давления сплава не могли подняться над плитой (что наблюдалось), в торец колонны устанавливается болт с шайбой, воспринимающей осевое давление матриц. Кольцо противоподъемное преследует ту же цель, препятствуя одной из половинок матрицы изменить свое положение относительно другой половинки за счет зазора, имеющегося между торцами прилитых ушек. Конструкция литниковой втулки при отливке алюминиевых сплавов показана на фиг. 91.
Втулка изготовляется из обычной углеродистой стали без последующей термической обработки. Утоньшать нижнюю массивную часть втулки не следует, так как это может отразиться на ее теплопроводности, в результате чего литниковый остаток, затвердевая более медленно, при удалении отливки отломится и, оставшись во втулке, потребует кропотливого труда для его удаления. Обычно в этом случае приходится приподнимать всю литейную форму вместе с плитой и выталкивать литниковый остаток снизу вверх.
Наличие зазора в шарнирном сочленении матриц (между втулкой и колонной) допускает осевой разворот матриц по отношению к плите, что может отразиться на точности совмещения координатных осей внешней и внутренней поверхностей получаемой в форме отливки. Устраняется этот недостаток тем, чго на противоположной колонне стороне плиты устанавливается ограничивающий штырь 6 (фиг. 92), а в правой и левой створках матрицы укрепляются стальные, износоустойчивые пластины 1 и 2.
Такая конструкция гарантирует створкам строгое взаимное положение относительно оси симметрии плиты. Независимо от того, что колонна имеет противоподъемное приспособление в виде болта с шайбой, употребляется и прихват 2, показанный на фиг. 93, устанавливаемый на основной плите. При закрывании створок стальные пластинки правая 1 и левая 2 заходят под выступающую часть прихвата, что является дополнительной гарантией того, что створки не будут приподняты давлением сплава в конце заполнения им полости формы. Предварительный разъем (подрыв) створок матрицы существенно облегчается, если прихват, показанный на фиг. 93, использовать в качестве упора для рычага, конец которого производит давление на выступ створки матрицы.
На фиг. 94 показан типовой замок подвижных створок матрицы. Прилитые ушки замка увеличены по высоте (размер 128) и доходят до плоскости основания. Сделано это для того, чтобы создать надежную опору для инструмента, которым осуществляется «подрыв» створок перед их раскрыванием. Положение инструмента 6 при этой операции показано тонкой линией.
Подобное же устройство необходимо сделать и для последовательного раскрывания половинок корпуса тормозящего фильтра, иначе, раскрыв одну половинку, вторую придется освобождать от отливки ударами молотка, что недопустимо.
Винт замка имеет трапецеидальную резьбу — Трап З0Х6-п. Материал винта — сталь марки 45 по ГОСТу 1050-57. Термообработка до твердости RC 33—38. Существенно, чтобы резьба была свободной, т. е. чтобы винт в гайке имел осевой и радиальный люфт в пределах 0,2—0,3 мм. Отсутствие люфта можег вызвать заклинивание резьбы, после чего замок придется выбросить. Рекомендуемые размеры L—100, 125, 150, 175 и 200 мм. Размер l не должен быть менее 60 мм с тем, чтобы между ушком и упором был просвет, равный 15 мм для инструмента, применяемого при подрыве.
Подрыв отливки из плиты литейной формы удобно выполнять небольшими ломиками, упирающимися в специально сделанные приливы на внешней поверхности литникового коллектора.
Схематически это показано на фиг. 95, где D — наружный диаметр центральной вставки в плите литейной формы, a d — наружный диаметр коллектора. Конструктивные размеры формообразующего углубления на поверхности матриц приведены на фиг. 96.
Согласованным усилием двух ломиков или специального вилкообразного захвата отливка даже при сильном зажиме ее на литниковой системе легко приподнимается вверх.
Пробки вентиляционные устанавливаются в тех участках рабочей поверхности формы, где возможно скопление воздуха или газов, а удаление их затруднено. При установке пробок необходимо учитывать возможность и легкость их удаления для очистки, так как воздухоотводные каналы часто засоряются, и пробка в этом случае перестает работать. На фиг. 97 показаны три типа пробок. Тип первый применяется для установки с внешней стороны матрицы, причем крепление пробки производится винтами к специально обработанному платику.
Тип второй применяется в том случае, когда тело матрицы или другой детали, куда устанавливается пробка, имеет большую толщину, или когда подход к винтам, крепящим пробку, невозможен. Недостаток пробки второго типа — быстрая потеря посадочного размера при повторных удалениях пробки из гнезда.
Тип третий отличается значительно большей пропускной способностью, причем рабочим является не только кольцевой поясок, но и вся поверхность пробки. Сквозные прорези шириной 0,15—0,20 мм обрабатываются электроискровым или электро-эрозионным способами. Пробка может иметь и фланцевое крепление, как показано пунктиром. В табл. 2 приведены рекомендуемые размеры пробок с указанием площади газоотводных каналов. Необходимо иметь в виду, что пробки с большим рабочим сечением следует устанавливать в верхние горизонты литейной формы, а с меньшим — в нижние, где металл имеет наиболее высокую температуру и обладает поэтому большой жидко-текучестью.
Приведенное выше описание типовых узлов и деталей технологической оснастки для литья под низким давлением является первыми шагами в этом направлении.
Несомненно, что при дальнейшем внедрении этого прогрессивного метода литья появятся новые группы деталей и новые конструктивные решения.
Необходимо только, чтобы каждый завод уделял вопросу нормализации должное внимание и путем широкого обмена опытом делал свои достижения достоянием других.