Машиностроительное производство (9 об.)

Почти все машиностроительные заводы в своих изделиях применяют отливки. Вес отливок, входящих в состав машин, составляет от 30 до 90% их общего веса. Так, например, вес отливок в тягаче достигает 55% его общего веса, в экскаваторе - 70%, в тяжелых станках - 85% и т. д.

Наше народное хозяйство требует значительного увеличения выпуска отливок и прежде всего улучшения их качества. Известно, что производственные потери и нарушение графика выпуска продукции происходят очень часто из-за дефектных отливок. Трудности и неполадки в работе литейных цехов часто вызываются неправильной, нетехнологичной конструкцией отливок. Известно также, что конструкторская разработка отливок является одной из наиболее трудных задач при проектировании новой машины.

Эти соображения подтверждают необходимость уделять особое внимание вопросам конструирования отливок, что должно найти отражение в научных работах, в издаваемой литературе, а также в программах технических высших и средних учебных заведений.

Как же обстоит дело в действительности? В учебниках «Детали машин» вопросы конструкций отливок обычно рассматриваются вскользь, о них едва упоминается даже тогда, когда речь идет о таких деталях, как подшипники, корпуса, трубопроводы и т. д. Техническая литература, посвященная конструкциям отливок, очень скудна. За восемнадцатилетний период на польском языке появились лишь две печатные работы на эту тему. Отставание в области конструирования отливок является тем значительнее, что благодаря огромному прогрессу литейного производства за последние десятилетия сильно возросли возможности использования отливок большой точности (литье под давлением, литье в кокиль, точное литье), а также отливок, изготовляемых из сплавов высокой прочности или из сплавов со специальными свойствами (чугун с шаровидным графитом, жаропрочная сталь, легкие сплавы). Необходимо подчеркнуть, что одновременно значительно повысились требования, касающиеся необходимости приспособить конструкции отливок к условиям массового или серийного производства как в литейных, так и в механических цехах.

При конструировании необходимо примирить противоречия, возникающие между требованиями, предъявляемыми потребителем, и возможностями изготовления отливок, устанавливаемыми технологом. Речь идет о том, чтобы уметь критически оценить эти противоречия и найти наилучшее решение, удовлетворяющее обе заинтересованные стороны. Эта задача становится тем сложнее, чем дальше идут требования потребителей и чем ниже должна быть стоимость изготовления отливок.

Чтобы получить наилучшие результаты, необходимо выработать такую методику, которая была бы полезна при составлении новых проектов, при критическом рассмотрении своих и чужих решений, позволяла бы учить молодых конструкторов. Эта методика должна помогать конструктору вскрывать существующие пробелы в собственном понимании вопроса и, кроме того, передавать свой опыт молодым обучающимся конструкторам.

Методика конструирования, как и любая другая методика, требует разделения сложного задания на частные, простые задачи. Частные конструкторские задачи, дающие в сумме полное задание, можно разделить на две группы:

а) задания эксплуатационные, устанавливаемые обычно потребителем. К ним относятся условия работы машины, потребление энергии, наблюдение за работой машины, ее ремонт, живучесть, вес, размеры, способ транспортирования и т. д.;

б) задания исполнительные, устанавливаемые технологами; они зависят от имеющегося оборудования, вида материала, требуемой точности изготовления и т. д.

Из многочисленных частных задач наиболее важны следующие четыре:

1) условия работы машины,

2) форма отдельных элементов,

3) выбор материалов,

4) способ изготовления отдельных деталей и монтаж всей машины.

Прежде всего на машиностроительном производстве, необходимо установить условия работы прибора или машины. Затем принять во внимание материалы, из которых будут изготовлены отдельные детали, а также требования, касающиеся живучести машины, потребления энергии, бесшумности работы, надежности действия, стоимости транспортирования, условий безопасности, местных механических условий (например, вибрации) и формы изделия.

Условия работы приобретают первостепенное значение, когда решается вопрос изготовления всей машины или прибора. Если же рассматривается только конструкция отливок, значение условий работы имеет уже ограниченный характер.

Подобным же образом можно проанализировать и остальные наиболее важные задачи конструирования.

Анализируя факторы, учитываемые при решении конструкторских задач, следует отметить, что форма отливки, зависящая главным образом от условий работы машины, выбирается таким образом, чтобы отливка имела наиболее простые геометрические очертания. Кроме того, важнейшими факторами, оказывающими влияние на форму отливки, являются свойства материала, величина и вес отливки, способ ее изготовления, возможность применения стандартизованных типовых деталей. Для изготовления этих деталей обычно имеются готовые чертежи, модели, оборудование и технологическая документация. На выбор материала влияют условия эксплуатации отливки, зависящие в свою очередь от условий работы машины, от конфигурации отливки, ее размера и веса, толщины стенок, от химического и теплового воздействия, от способа изготовления, возможности использования отходов, наконец, от существующих норм расхода материалов и их стоимости.

Если свойства материала являются более высокими, чем это требуется условиями эксплуатации отливки, то материал в такой конструкции не будет использован надлежащим образом. Такой материал может быть применен только в тех случаях, если при этом не возникает дополнительных расходов (например, допустимо применение какого-либо кислотоупорного сплава с повышенной прочностью, так как решающим свойством таких сплавов является сопротивляемость воздействию кислот, а повышенная прочность сплава не связана со специальным его легированием).

Способ изготовления отливок определяется в зависимости от их формы и размеров, количества и требуемой точности отливок, имеющейся модельной оснастки и оборудования, допускаемой длительности цикла изготовления, от квалификации рабочих, состава машинного парка для механической обработки, от материала отливок, от химического и теплового воздействия в процессе их работы, от требуемого качества поверхности и внешнего вида, а также от допустимой стоимости отливок.

Определяя исходные данные для конструирования отливок или анализируя уже готовые чертежи, конструктор должен, как указывалось выше, руководствоваться определенной методикой, которая наиболее приемлема на данном машиностроительном заводе.