Основы проектирования.Технологичность / Лекция 2_Основы проектирования.Технологичность

Технологичность

Удары стальных шариков увеличивают прочность деталей и сглаживают их поверхность.

Радиальная резьбонакатная головка

Технологичность

Электрофизическая и электрохимическая обработка. Достаточно трудоемка, но позволяет обрабатывать особо прочные и твердые материалы и детали сложной формы. Подвергаемые обработке материалы должны быть токопроводящими.

Упрочняемость – обобщенное название, под которым подразумевается возможность улучшения или изменения механических (прочность), физических (например, коэрцитивная сила) и химических (например, коррозионная стойкость) свойств материала всей или части детали. Это позволяет более полно использовать свойства материалов, хотя и требует специального оборудования и заметно увеличивает стоимость изделия. Упрочняемость достигается методами термической (ТО) и химико-термической (ХТО) обработки и обычно проводится для металлов.

Термообработка включает следующие наиболее распространенные виды:

отжиг, т.е. нагрев до определенной, свойственной конкретному материалу температуры с последующим медленным охлаждением с целью получения равновесной (устойчивой) структуры. Используется для уменьшения твердости материала и повышения его обрабатываемости, снятия внутренних напряжений, достижения однородности структуры. Длительность отжига составляет 10...20 часов;

Технологичность

нормализация, т.е. нагрев с последующим охлаждением на спокойном воздухе. Операция аналогична отжигу, но выполняется за более короткий срок. Структура материала не успевает полностью прийти в равновесное состояние. Механические характеристики – несколько повышенные по сравнению с отжигом;

закалка, т.е. нагрев и последующее быстрое охлаждение с целью получения неравновесной структуры материала. Обеспечивает высокие механические характеристики (прочность и твердость), но повышает и хрупкость материала. В зависимости от глубины зоны прокаливаемости закалку подразделяют на объемную (деталь или ее часть закаливаются практически по всему сечению) и поверхностную (закаливается до большой твердости поверхностный слой при, обычно, вязкой сердцевине);

Технологичность

улучшение, т.е. закалка с последующим высоким отпуском (нагрев до температуры ниже закалочной с последующим охлаждением). Снижает хрупкость закаленного материала. Получаемые механические характеристики выше, чем при нормализации, но ниже, чем при закалке;

старение, т.е. естественное или специально вызываемое изменение свойств материалов со временем, связанное с перестройкой структуры материала в более устойчивое состояние. Повышает прочность материала, но, в тоже время, и его хрупкость.

Химико-термическая обработка связана с насыщением поверхностных слоев деталей различными элементами. Это улучшает такие свойства, как поверхностная твердость, прочность, износостойкость и коррозионная стойкость. Обработка экономит дорогостоящие материалы, позволяя получить требуемые высокие характеристики у обычных материалов, сокращает номенклатуру используемых в конструкции материалов. Наиболее распространены следующие виды химико-термической обработки:

цементация, т.е. науглероживание поверхностного слоя глубиной от 0,5 до 2мм. Сопровождается последующей закалкой. Повышает твердость, износостойкость и предел выносливости. Процесс обработки достаточно трудоемкий и длительный, причем время обработки возрастает с увеличением глубины насыщения. При цементации возможно коробление детали, но достаточность толщины слоя насыщения допускает чистовую доводку;

Технологичность

азотирование, т.е. насыщение поверхностного слоя азотом. Толщина слоя незначительна, и незначительно коробление. При насыщении происходит небольшое увеличение размеров детали вследствие набухания поверхностного слоя. Обеспечивает очень высокую поверхностную твердость, снижает чувствительность детали в месте обработки к концентрации напряжений (прочностное азотирование), либо повышает коррозионную стойкость (антикоррозионное азотирование). Однако поверхностный слой весьма хрупок и не выдерживает больших контактных и ударных нагрузок. Процесс очень длительный и дорогой;

цианирование, т.е. насыщение поверхностного слоя одновременно углеродом и азотом в расплавленных солях цианистых соединений (дорогих и ядовитых). Сопровождается последующей закалкой. Толщина слоя до 0,3мм. Обработанные поверхности обладают высокой твердостью, прочностью и износостойкостью, но слегка коробятся и не допускают большого контактного давления;

нитроцементация, т.е. насыщение поверхностного слоя углеродом и азотом в газовых средах. Сопровождается последующей закалкой. Толщина слоя может достигать 1мм. Обеспечивает свойства материала, как и после цианирования.

Существует ряд других способов обработки, связанные с насыщением поверхностного слоя алюминием (алитирование), серой (сульфидирование), бором (борирование), хромом (хромирование), титаном и т.п. Диффузионная обработка применяется для повышения коррозионной стойкости, жаростойкости, износостойкости и твердости. Выбор способа, прежде всего, зависит от имеющегося оборудования, отпущенного времени и средств.

Технологичность

Соединяемость.

Как правило, изделие состоит из нескольких деталей. Возможность их взаимного соединения и способы соединения зависят и от свойств материала, из которого эти детали изготовлены. Необходимо учитывать следующие основные факторы:

чувствительность материала к концентрации напряжений, что важно при выполнении отверстий (например, под болты), пазов и т.п.;

поверхностная контактная прочность при нормальном давлении и сдвиге

(определяет допустимое давление по соединяемым поверхностям);

допустимость нагрева или охлаждения. Характеризуется диапазоном рабочих температур, скоростью нагрева или охлаждения, порогом хладноломкости. Учитывается при тепловой сборке, сварке, работе в специальных условиях;

Технологичность

Соединяемость.

адгезионные свойства, обеспечивающие свариваемость, паяемость и склеиваемость деталей из однородных и разнородных материалов;

химическая совместимость материалов контактирующих поверхностей деталей. Проявляется в возможности образования парой материалов в условиях эксплуатации или хранения гальванических элементов и, как следствие, появления электрохимической коррозии.

Соединяемость также является характеристикой технологичности конструкции, которая закладывается на этапе проектирования – назначение форм соединяемых поверхностей, удобство захвата деталей, наличие направляющих элементов и др. Но в значительной мере соединяемость определяется свойствами материала.

Технологичность

Обеспечение экономических требований к конструкции.

Экономические требования определяют целесообразность использования того или иного материала. Они неразрывно связаны с функциональными и технологическими требованиями и учитывают следующие основные затраты:

затраты на материал с учетом функциональной эффективности от его применения в изделии;

затраты на изготовление детали заданной формы, с требуемыми точностью размеров и качеством поверхностей, физико-механическими и физико-химическими свойствами. Связано с таким понятием, как обрабатываемость материала. Обычно эти затраты составляют наибольшую долю в общей стоимости изделий;

затраты на сборку изделия (косвенно определяются массо-габаритными характеристиками деталей и узлов изделия);

затраты на обеспечение сохраняемости изделия, т.е. неизменяемости его характеристик и свойств составляющих его материалов при длительном хранении и транспортировке (затраты на предохранение от климатических воздействий, вибраций и толчков при перевозке и т.п.).

Понятие экономичности, как и технологичности, – относительное. Так, на стоимость материалов влияют его доступность, затраты на транспортировку, конъюнктура и т.п. Выбор способа изготовления и сборки определяется имеющимся оборудованием, квалификацией работников и т.п. И то, что может быть осуществимо на одном предприятии, не всегда реализуемо на другом. По этим причинам конструирование и, в том числе, выбор материала деталей, должны всегда быть привязаны к конкретной ситуации и производству.

Основы метрологии. Допуски ипосадки

!Понятие стандартизации и унификации.

Стандартизация – установление и применение правил с целью упорядочения деятельности в определенной области на пользу и при участии всех заинтересованных сторон для достижения оптимальной экономии при соблюдении норм безопасности.

Комплекс стандартов ГСС РФ (ГОСТ Р1.0, ГОСТ Р1.1, ГОСТ Р1.2 и др.) представляет собой систему взаимоувязанных правил и положений, определяющих цели и задачи стандартизации, организацию и методику проведения работ по стандартизации во всех производственных отраслях России. ГСС устанавливает порядок разработки, оформления, согласования, утверждения, издания, обращения стандартов разных уровней стандартизации и других нормативных документов, а также контроля за их внедрением и соблюдением.

Нормативный документ – это документ, устанавливающий общие принципы, правила или характеристики, касающиеся различных видов деятельности. Термин

«нормативный документ» охватывает такие понятия, как стандарты и иные нормативные документы по стандартизации, нормы, правила, своды правил, регламенты и другие документы, соответствующие основному определению. Ранее применялся термин «нормативно-технический документ», который допускается к применению до окончания их срока действия или пересмотра, когда он будет изменен на предпочтительный термин «нормативный документ».

Цели стандартизации – это обеспечение:

-безопасности продукции, работ и услуг для окружающей среды (экосистемы), жизни, здоровья и имущества человека,

-повышение эффективности общественного производства материальных ценностей, экономии всех видов ресурсов

-оптимального качества продукции, работ, услуг,

-технической и информационной совместимости частей сложных

-систем и их взаимозаменяемости,

-единства измерений,

-обороноспособности и мобилизационной готовности страны,

-международного экономического и технического сотрудничества.

Основы метрологии. Допуски ипосадки

Понятие стандартизации и унификации.

Системы стандартизации

ГОСТ

ISO

МЭК

ARINC API ASTM CMMI