Постановка вопроса

Приступая к анализу конструкции отливки, необходимо прежде всего рассмотреть возможные преимущества, которые могла бы дать замена отливки сварной, кованой или штампованной деталью, деталью из пластической массы или прессованной деталью из порошка. Такие вопросы рассматриваются в дальнейших разделах этой части книги. Особенности, обусловленные применением специальных способов литья, анализируются в седьмой части.

Изучая условия работы отливки и ее свойства, следует также рассмотреть возможность замены материала, обычно используемого для данного типа отливок, иным, который больше соответствовал бы конструкции, технологии и экономичности производства. Актуальность этого вопроса связана с введением в производство новых материалов, таких как чугун с шаровидным графитом, кремнистая бронза и т. п. Во многих случаях выбор материала предопределяет технологический процесс изготовления детали.

Выбранный технологический процесс должен обеспечить получение заготовки, как можно более близкой к размерам готовой детали. Вот почему требование точности размеров отливки и экономных технологических припусков на обработку также является одним из основных факторов, определяющих выбор того или иного технологического процесса.

Кроме припусков на механическую обработку, к технологическим припускам, применяемым в зависимости от особенностей литейной технологии, относятся ребра, предохраняющие отливку от деформации и от трещин при ее остывании, термической обработке и очистке; дополнительные припуски, компенсирующие деформацию или затрудненную усадку в известных направлениях (применяемые наиболее часто в стальных отливках); припуски, необходимые для крепления отливки во время обработки, для заполнения впадин и отверстий (отливаемых закрытыми) и т. п. Величина припусков зависит от способа литья, конструкции модели, способа обработки и т. д.

Выбор технологического процесса изготовления отливки должен производиться с учетом всего производственного цикла-: процессов механической и термической обработки, монтажа, технологических и экономических условий производства.

Так, например, решение применять литье под давлением часто диктуется желанием получить экономию на механической обработке. Однако конструктор должен подумать и о способе разъема металлической формы, в которой будет изготовлена отливка. Как известно, отливки, полученные в одной половинке формы, имеют большую точность, чем полученные в двух половинках или с помощью стержней.

Выбор технологического процесса зависит от количества изготовляемых .деталей. Чтобы проиллюстрировать, какое влияние оказывает это количество на стоимость одной детали, на Рис. 1 дано сравнение стоимости вилок, изготовленных различными способами и из различных материалов, при различном количестве готовых изделий.

Стоимость материала на единицу продукции почти не зависит от количества изделий. Однако необходимо обратить внимание на статьи стоимости, зависящие от времени изготовления (заработная плата рабочих, административные расходы) и изменяющиеся в значительной степени от количества продукции. Зависимость времени изготовления от количества изготовленных деталей можно выразить формулой:

t_N = t₁· N^-x

где t₁ - время изготовления одной детали при установленном количестве продукции;

t_N - время изготовления одной детали при количестве продукции в N раз большем;

х - показатель степени, зависящий от технологического процесса. Для механообрабатывающего производства х равен приблизительно 1/3. Для литейного производства достоверных данных еще нет; по неполным данным показатель х колеблется в пределах от _1/3 до 1/₄.

Необходимо учитывать, что уменьшение веса отливки, например, с G до g вызывает приблизительно пропорциональное уменьшение стоимости необходимого для отливки материала.. Рабочее время (а следовательно, и стоимость рабочей силы и административных расходов) также уменьшается, причем если сохраняется геометрическое сходство отливок и применяется тот же технологический процесс, отношение времени Т (необходимого для изготовления отливки весом G) к времени t (необходимому для изготовления отливки весом g) может быть выражено как

Т/t = (G/g)^х

где х = 2/3 - 3/4

Интересно отметить, что это уравнение может быть применено и для механической обработки. В этом случае обычно принимают х = ²/₃.

Следует подчеркнуть, что необходимым условием применения приведенной формулы является «технологическое» сходство отливок, т. е. обе отливки должны быть изготовлены с помощью одинаковых технологических процессов, а отношение веса Gig не должно быть очень большим. Результаты расчетов следует рассматривать как приблизительные.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _