38 / 3 (67), 2012 The scheme of the development and establishment of tooling foundry technology for a wide range of products made of steel, cast iron, non-ferrous metals and alloys is studied. А. П. МЕЛьНИКОВ, М. А. САДОхА, Д. М. ГОЛуБ, Н. А. ЯЦЕВИч, ОАО «БЕЛНИИЛИТ» УДК 621.74 иЗготовление точной оснастки, ускорение ПоДготовки ПроиЗвоДства При освоении новой литейной ПроДукции Производство отливок можно рассматривать как получение заготовок деталей путем придания металлу определенной геометрии через техноло- гический передел, связанный с расплавлением ис- ходной шихты и заполнением расплавом рабочей полости литейной формы. Одним из основных элементов технологии является литейная формо- образующая оснастка, позволяющая придавать со- ответствующую геометрию форме и отливке. Принимая во внимание тот факт, что на литые заготовки в общем объеме производства автомоби- лестроения приходится 8–10%, тракторостроения – 15–18, сельхозмашиностроения – 15–20, двигате- ле- и станкостроения – 70–80%, вопросы сокраще- ния издержек при производстве отливок приобре- тают особую актуальность. Если рассматривать все переделы технологии получения отливки, то можно заметить, что подго- товка производства, ее технологическое оснаще- ние занимают достаточно много времени и требу- ют существенных материальных затрат. Одну из основных статей затрат составляет разработка и из- готовление оснастки. В настоящее время для ускорения процессов подготовки производства предлагается следующая схема разработки и создания литейной технологи- ческой оснастки (рис. 1): разработка чертежа от- ливки; создание 3D-модели отливки; разработка Рис. 1. Основные стадии разработки и изготовления литейной оснастки / 39 3 (67), 2012 технологии получения отливки и литейно-модель- ных указаний; моделирование процессов литья и оценка качества отливки; корректировка техно- логии с последующим моделированием; разработ- ка элементов формы и документации на оснастку; изготовление оснастки. Значительное ускорение процесс создания ос- настки получил при широком внедрении компью- терных технологий, которые в настоящее время позволяют осуществить фактически сквозной про- цесс от проектирования детали до изготовления литейной оснастки без разработки промежуточной документации на бумаге. Последняя необходима лишь для выполнения процедур согласования и кон- троля. На рис. 2 на примере отливки «Коллектор» показана технологическая цепочка изготовления ее модели. В современном литейном производстве для из- готовления модельной и стержневой оснастки на- ряду с традиционными материалами, такими, как дерево, черные и цветные сплавы, все чаще при- меняются новые современные материалы на осно- ве МДФ, полимеров (полиуретаны различного вида и др.) (рис. 3). а б в г д е Рис. 2. Порядок разработки и изготовления оснастки и получения отливки «Коллектор» для изготовления двигателя вну- треннего сгорания: а – деталь «Коллектор»; б – разработка управляющей программы для станка с ЧПУ при изготовлении модельной оснастки; в – черновая обработка модели; г – чистовая обработка; д – 3D-отливка «Коллектор»; е – полученная деталь 40 / 3 (67), 2012 При этом служебные свойства данных матери- алов во многом близки и даже превосходят тради- ционно используемые металлические. В частно- сти, они имеют минимальную адгезию ко многим связующим материалам, что обеспечивает получе- ние рабочих поверхностей форм и песчаных стержней высокого качества. При развитии современных «холодных» техно- логий изготовления песчаных стержней и форм от- крылись новые возможности для оптимизации и уде- шевления процессов изготовления соответствую- щей технологической оснастки. В частности, при создании стержневой оснастки для изготовления песчаных стержней по технологии «Cold-box-amin» начинает приобретать распространение комбини- рованный подход – металлический корпус с приме- нением вставок из полимеров (рис. 4, а) и изготов- ление оснастки полностью из полимеров (рис. 4, б). Вместе с тем, при изготовлении тяжело нагру- женной оснастки для крупногабаритных стерж- ней, а также при изготовлении оснастки с наличи- ем отъемных частей силовых элементов для их перемещения преимущественно используют спла- вы различных марок (рис. 5). а б Рис 3. Модельная оснастка, изготовленная из пластмассы на опытно-экспериментальной установке ОАО «БЕЛНИИЛИТ» для изготовления оснастки из дерева, МДФ и пластика (а); монтаж изготовленных моделей «Башмак» (б) а б Рис. 4. Стержневая оснастка для изготовления стержней по «холодным» технологиям: а – комбинированный металлополи- мерный ящик; б – полимерный ящик / 41 3 (67), 2012 а б в г д е ж з Рис. 6. Новые виды отливок с применением пластиковых моделей: а – стержневой ящик обкладного стержня для изготовле- ния отливки «Станина электродвигателя»; б – полученная отливка; в – 3D-модель детали «Картер маховика»; г – получен- ная деталь «Картер маховика»; д – модель отливки «Крыльчатка»; е – пластиковые модели отливок «Патрубок», «Коллек- тор», «Корпус масленого фильтра», «Крыльчатка», «Шкив»; ж – 3D-модель осваиваемого двигателя внутреннего сгорания производства ОАО «ММЗ»; з – пластиковая оснастка для изготовления корпуса насоса а б в Рис. 5. Примеры металлических стержневых ящиков: а, б – стержневой ящик и стержень для железнодорожной отливки «Рама боковая»; в – стержневой ящик с отъемными частями для изготовления стержней отливки «Блок цилиндров» 42 / 3 (67), 2012 В последние годы наиболее часто при постанов- ке на производство новых отливок, особенно имею- щих повышенную сложность, широкое применение нашла практика изготовления оснастки в две ста- дии. При этом на первой стадии изготавливают руч- ную пластиковую или деревянную модельную и стержневую оснастку, с ее помощью получают опытные партии отливок. Это позволяет оператив- но изготовить опытные отливки, провести их испы- тания и при необходимости доработку конструк- ции и технологии. После этого ведется изготовле- ние постоянной более дорогостоящей машинной оснастки для серийного производства отливок. За последнее время ОАО «БЕЛНИИЛИТ» успешно провел работы по освоению новых видов отливок чугунных станин электродвигателя и дви- гателей внутреннего сгорания (рис. 6). Проведена работа по освоению новых видов насосов совмест- но с ОАО «Бобруйский машиностроительный за- вод». Специалистами института были разработа- ны технология, оснастка, а также изготовлена пар- тия отливок. Оснастка передана на предприятия для дальнейшего освоения. ОАО «БЕЛНИИЛИТ» оснащено современным оборудованием для изготовления сложной модель- ной оснастки, на котором работают высокопро- фессиональные специалисты. Наше предприятие спроектирует и изготовит под заказ литейную ос- настку любых конфигураций. Мы предлагаем ос- настку для создания широкого спектра изделий из стали, чугуна, цветных металлов и сплавов, пласт- масс, дерева, полиуретанов, МДФ.