Литейная модель: усадка, припуск и уклон

Коротко

Литейная модель задаёт геометрию формы, а не готовой детали. Размер модели корректируют на линейную усадку, формовочные уклоны, припуски на механическую обработку и технологические добавки.

Расчётная структура размера

Lм ≈ Lдет + Δусад + Zмех + Δтехн.

Знак и величина поправок зависят от наружного или внутреннего размера и от того, формируется ли поверхность моделью или стержнем. Для внутренней расточки ошибка знака особенно опасна.

Уклоны и припуски

Уклон нужен для извлечения модели без разрушения формы. Припуск назначают только на обрабатываемые поверхности. Избыточный припуск увеличивает массу заготовки, машинное время и отходы.

ISO 8062-3:2023 задаёт современную систему общих допусков и припусков на обработку для отливок. Фраза «3 мм на все поверхности» без класса и процесса — слабое техническое решение.

Практический пример

Номинальный обработанный диаметр расточки — 100 мм. Поверхность формируется стержнем, затем растачивается. Сначала определяют припуск на диаметр, затем компенсацию усадки и только после этого — размер стержневой оснастки. Если просто увеличить внутренний размер «на усадку», можно получить противоположный результат.

Проверка модели

Параметр	Почему важен	Ошибка
Разъём	извлечение и смещение	поднутрения
Уклон	сохраняет форму	осыпание
Радиусы	снижают локальные концентрации	трещины/пригар
Припуски	дают металл под мехобработку	лишний металл/брак
Маркировка	идентификация оснастки	перепутывание деталей

Материал оснастки

Деревянная модель дешева для единичного и мелкосерийного производства, но быстрее изнашивается. Металлическая или полимерная оснастка дороже, зато обеспечивает лучшую повторяемость в серии. Оценивать нужно стоимость на жизненный цикл, а не только цену изготовления.

Типовые ошибки

применять один процент усадки ко всем направлениям без проверки технологии;
добавлять припуск на необрабатываемые поверхности;
не учитывать радиусы и технологические уклоны;
не проверять совместимость модели и стержневого ящика;
считать оснастку неизменной при переходе на другой способ формовки.

Три геометрические поправки

Для наружного размера готовой детали 100 мм с обработкой двух поверхностей условный припуск 2 мм на сторону даёт размер отливки 104 мм. Если подтверждённая усадка определена как s=(Lм−Lотл)/Lм=0,012, размер модели равен 104/(1−0,012)=105,263 мм. При коэффициенте относительно размера отливки формула иная; определение записывают рядом с размером. Для внутреннего диаметра 100 мм с припуском 2 мм на сторону литое отверстие, наоборот, равно 96 мм. Свободная усадочная модель дала бы 97,166 мм, но для полости со стержнем это нельзя переносить на ящик без учёта сдерживания усадки. При высоте стенки 80 мм и условном уклоне 1° изменение размера одной стороны составляет 80 tan(1°)=1,396 мм. На чертеже указывают сохраняемый размер в плоскости разъёма.

Какие размеры передают в изготовление оснастки

Нужны отдельные чертежи готовой детали, отливки и оснастки. На первом задан результат обработки, на втором — литая геометрия и припуски, на третьем — компенсации процесса. Необрабатываемую поверхность нельзя автоматически увеличивать на припуск. Если диаметр базируется по обработанным отверстиям, проверяют наличие материала после возможного смещения стержня. Общий допуск отливки не обеспечивает соосность готовых расточек после раздельного базирования. ISO 8062-3 относится к указанным размерам и согласованным общим допускам; он не задаёт коэффициент усадки модели для любой марки. При смене направления разъёма меняются уклоны и положение размеров, поэтому простое масштабирование старой модели недостаточно.

Связанные материалы FitsCalc

При назначении точности по российской документации учитывают применимость ГОСТ Р 53464-2009: он охватывает допуски размеров, формы, расположения, массы и припуски. Требуемые классы и условия выбирают по полному тексту стандарта и чертежу изделия.