1. Конструкционные материалы и их классификация

Выбор материала и термообработки детали определяется конструктивными соображениями. Для изготовления деталей машин и механизмов широко применяются:

Стали – железоуглеродистые сплавы с содержанием углерода до 2 % (низкоуглеродистые – С ≤ 0,25 %; среднеуглеродистые – С=0,25…0,6 %; высокоуглеродистые – С > 0,6 %).

Для улучшения свойств сталей применяют легирующие присадки: фольфрам, марганец, медь, молибден, ванадий, алюминий. Применяется термическая обработка, отжиг, закалка, химико-термическая обработка.

Чугуны – железоуглеродистые сплавы с содержанием углерода С >2 %, которые в зависимости от структуры подразделяются на белые, ковкие и серые.

Медные сплавы – разделяют на латуни и бронзы.

Баббиты – сплавы на основе олова, свинца и кальция.

Алюминиевые сплавы – сплавы с кремнием силумины.

Магниевые сплавы – для изготовления деталей корпусов агрегатов.

Титановые сплавы.

Пластмассы – на основе органических соединений (смол).

2. Основы взаимозаменяемости и стандартизации

Взаимозаменяемостью называют свойство независимо изготовленных деталей занимать свое место в машинах без дополнительной механической или ручной обработки при сборке или ремонте. Взаимозаменяемость может быть полной или частичной.

Основные нормы взаимозаменяемости – это комплекс стандартов, регламентирующих нормальные геометрические параметры, их точность формы и расположения.

Стандартизация – это максимальное упрощение и удешевление производства путем использования наиболее целесообразных видов изделий, их конструктивных форм, размеров, технических характеристик и других показателей. Унификация является методом стандартизации. Стандарты делят на государственные, отраслевые и международные. В машиностроении стандартизированы терминология, обозначения технических величин и единиц измерения (СИ), (ЕСКД), (ЕСТД), рядом чисел, гаек, шайб, шпонок, формы и размеров ремней, муфт, подшипников качения и т.д. Геометрические параметры деталей количественно оценивают размерами.

Размер – числовое значение линейной величины. Размеры, проставленные на чертежах, называют номинальными. Максимальный и минимальный размеры, между которыми находится действительный размер, называются предельными размерами. Алгебраическая разность между действительными и предельными размерами называется отклонением.

Допуск – разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами. Допуск размера вала – IT=es-ei, а отверстия - IT=ES-EI. Поле допуска ограничено верхним и нижним отклонением и определяется числовым значением допуска и его положением относительно номинального размера. Стандартом установлено 19 квалитетов(степеней точности) 01, 0, 1, 2,…, 17. Величины верхних и нижних предельных отклонений указывают на чертежах. Посадка с зазором (подвижная посадка) характеризуется наличием зазора в соединении. Посадка с натягом (неподвижная посадка), в которой в сопряжении обеспечивается натяг. Переходные посадки, в которых соотношения действительных размеров отверстия и вала могут быть как с зазором, так и с натягом.

Существуют две системы образования посадок: система отверстия и вала. Система отверстия более распространена, так как при ее использовании сокращается ассортимент инструментов для обработки отверстий.

Стандартами установлены виды отклонений от формы и расположения поверхностей. Действительные поверхности деталей отличаются от номинальных наличием неровностей. Эти периодические неровности называют волнистостью и шероховатостью.

Усложнение конструкций, увеличение объема конструкторской информации потребовали от инженеров новых методов обработки информации – систем автоматизированного проектирования. Объектами САПР являются изделия (детали, узлы, комплексы), технологические процессы и организационно – технические системы для повышения уровня проектируемых объектов, сокращение сроков, уменьшение стоимости и трудоемкости проектирования.