Рекомендации по технологичности самолетных конструкций - Лещенко С.М., Лесных С.И.

Автор: Лещенко С.М. Лесных С.И.

Теги: технология обработки без снятия стружки в целом: процессы, инструмент, оборудование и приспособления авиация и космонавтика летательные аппараты ракетная техника космическая техника машиностроение самолетостроение авиационная промышленность

Год: 1972

Похожие

Конструкция самолетов.

Основы конструкции самолета

Конструкции вертолетов. Для техникумов

Конструкция и прочность самолетов и вертолетов

Текст

Для служебного пользования
Экз. № 000221 V
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ САМОЛЕТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
i
I Издание третье
Под общим руководством и редакцией докт. техи. наук С. М. Лещенко
Научно-исследовательский институт технологии и организации производства Н И А Т
1972
УДК 621.7/.9.001 :629.735.33
Ответственный редактор доцент С. И. ЛЕСНЫХ
ПРЕДИСЛОВИЕ
В настоящих «Рекомендациях но технологичное!и самолетных конструкций» обобщен промышленным они г последних лет, учтены предложения конструкторских бюро и научных инсти|\тов по конструктивно-технологическим параметрам конструкции самолетов.
Рекомендации существенно переработаны и дополнены новым материалом, проверенным в производстве.
Из сборника исключен устаревший материал, вместе с том включены новые разделы. Например, книга дополнена главой «Задание поверхностей агрегатов планера», которая содержит комплекс рекомендаций по созданию теоретической поверхности агрегатов планера. Глава 3 части третьей дополнена рекомендациями но холодному объемному выдавливанию. Расширена и изменена глава 5 части третьей «Т ехнологич ноет ь дета л е й, обр а ба тыв а ем ы х снятием м ета л л а». В этой гл а ве значительное внимание уделено рекомендациям по рациональным методам и средствам изготовления деталей с малыми деформациями в процессе механической обработки; приведены новые сведения по упрочнению деталей, размерному травлению, электрохимической обработке, ультразвуковой очистке.
Предложения КВ о разработке рекомендаций по выбору рациональных заготовок, соединений и методов контроля в сборнике освещены в главе 1 второй, третьей, пятой частей.
Коллектив составителей выражает благодарность всем специалистам НИ АТ, заводов и конструкторских бюро, принимавших участие в подборе, обсуждении и разработке материалов.
СОДЕРЖАНИЕ
Стр.
Предисловие 5
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. ^Технологичность конструкций агрегатов и узлов планера 7
ЧАСТЬ ВТОРАЯ. Технологичность конструкций систем и узлов бортового оборудования 65
ЧАСТЬ ТРЕТЬЯ. Технологичность конструкций деталей из металлов . . . 127
ЧАСТЬ ЧЕТВЕРТАЯ. Технологичность конструкций деталей из неметаллов 443
ЧАСТЬ ПЯТАЯ. Технологичность конструкций соединений 459
ЧАСТЬ ШЕСТАЯ. Выбор методов и средств контроля . 595
ЧАСТЬ СЕДЬМАЯ. Техника безопасности и пром санитария при проектировании самолетных конструкций 639
ЧАСТЬ ВОСЬМАЯ. Оценка затрат на серийное производ-
( ство новых летательных аппаратов . • 659
www. vokb- la. spb. ru
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИЙ АГРЕГАТОВ И УЗЛОВ ПЛАНЕРА
7
www.vokb-la.spb.
Составители: М.М. БОГОМОЛОВА, канд. техн, наук Л. А. ГОЛОМИДОВА, Н. Н. ГУБИН, В. Г. ДАРЧИЕВ, Г. Д. КАТЫШЕВА, И. С. МЕРКУЛОВ, канд. техн. наук Ф. П. НЕКРАСОВ, В. А. СМИРНОВ, А. Н. ФРОЛЕНКОВА
СОДЕРЖАНИЕ
Стр.
Введение ...................... 9
ГЛАВА 1. Форма агрегатов и компоновка планера.................................11
ГЛАВА 2. Задание поверхностей агрегатов планера ...... . .19
ГЛАВА 3. Проектирование разъемов и стыков 35
ГЛАВА 4. Членение планера.................47
ГЛАВА 5. Технологические требования к конструкциям сборочных единиц . . 57
Литература.....................64
а
я (
й
8
www.vokb-la.spb.ru
Часть I. Технологичность конструкций агрегатов и узлов планера
Введение
Под технологичностью понимают комплекс свойств конструкции, позволяющих применить при ее изготовлении наиболее совершенные технологические процессы и обеспечить высокое качество при минимальных затратах труда и времени.
Под комплексом свойств самолета следует понимать
— простоту аэродинамических форм агрегатов;
— простоту форм всех входящих в конструкцию элементов;
— рациональное членение на агрегаты, панели и узлы;
— возможность обеспечения взаимозаменяемости узлов и агрегатов;
— рациональное использование в конструкции монолитных элементов: панелей, лонжеронов, шпангоутов, нервюр, получаемых методами точного литья, объемной штамповки, химическим травлением и другими методами;
— выбор рациональных заготовок;
— обрабатываемость материалов.
При проектировании необходимо учитывать и выполнять следующие общие технологические требования, предъявляемые к конструкции:
1. Использование принципа агрегатирования — метода создания новых изделий из унифицированных узлов и агрегатов, обладающих функциональной взаимозаменяемостью, при которой обеспечиваются не только возможность бесродгоночной сборки и замена при ремонте любых независимо изготовленных сопрягаемых деталей и узлов, но и нх экономически оптимальные служебные функции, то есть оптимальные эксплуатационные показатели работы изделия (мощность, точность, надежность, долговечность, к, п. д. и др.) с отклонениями, лежащими в заданных пределах.
Унификация сопровождается увеличением повторяемости одноименных элементов в конструкции, что приводит к повышению серийности их производства со всеми вытекающими отсюда преимуществами.
2. Обеспечение высокой преемственности конструкций.
Преемственность означает возможность использования при проектировании новой конструкции значительного количества деталей, узлов и агрега-
2 Зак. 290
тов предыдущих изделий и выполняемых по ранее освоенным технологическим процессам.
Это в свою очередь обеспечивает высокое качество и низкую трудоемкость продукции, так как технико-экономические показатели технологических процессов заметно повышаются по мёре их освоения.
3. Обеспечение простоты аэродинамических форм агрегатов, входящих в конструкцию, и уменьшение количества сопрягаемых размеров.
4. Выбор рационального конструктивно-технологического членения, обеспечивающего расширение фронта работ при изготовлении агрегатов и возможность механизации и автоматизации способов соединения элементов конструкции.
При этом следует соблюдать функциональную независимость и конструктивную законченность подсборок (секций, панелей, узлов).
5. Наличие удобных подходов к местам соединений (разъемных и неразъемных), обеспечивающих возможность их выполнения, а также раздельную и механизированную обработку плоскостей и отверстий.
6. Наличие в конструкции узлов и агрегатов технологических компенсаторов, позволяющих осуществить сборку агрегатов без подгонки деталей по месту.
7. Максимальное использование в конструкции деталей материалов, обладающих наилучшими технологическими свойствами (свариваемостью, обрабатываемостью резанием, штампуемостью и др.).
8. Ограничение количества применяемых марок материалов.
9. Рациональность требований, предъявляемых к точности, шероховатости поверхности и взаимозаменяемости элементов конструкции, обеспечивающих качество, снижение трудоемкости и удешевление процессов изготовления изделия.
10. Возможно боле.е широкое применение в конструкции нормализованных и стандартизированных элементов. Их можно производить на специализированных предприятиях, где даже при небольших размерах производственной программы самолетостроительных заводов элементы конструкций цен-
9
www. vokb- la. spb. ru
Часть I. Технологичность конструкций агрегатов и узлов планера
трализованно изготавливаются с применением высокомеханизированных технологических процессов крупносерийного и массового производства. В результате обеспечиваются высокое качество и низкая себестоимость продукции.
11. Обеспечение легкости, точности и быстроты методов контроля размеров и качества неразъемных соединений (клепки, сварки, склейки, пайки), герметичности топливных и воздушных отсеков, автономного и комплексного контроля и испытания систем самолетных конструкций.
Технологичность не является абсолютным свойством конструкции. Конструкция, технологичная в одних условиях производства, часто оказывается нетехнологичной в других: тот или иной технологический процесс является оптимальным лишь в определенных условиях производства. В общем случае технологические процессы, связанные с широким применением специализированных средств механизации настроенного типа, обладают наилучшими показателями в условиях крупносерийного производства. Соответственно конструкции, ориентированные на такие процессы, оказываются технологичными при их выпуске крупными сериями. В условиях мелкосерийного производства наиболее технологичны конструкции, рассчитанные на изготовление с использованием универсального оборудования и оснастки.
Понятие «технологичность» также теряет определенность, если его рассматривать безотносительно к конкретному уровню развития техники и технологии производства. В связи с бурным развитием технологии частные технологические требования к конструкциям быстро меняются. Конструкции, высокотехнологичные в определенный период времени, через несколько лет в связи с появлением новых высокоэффективных технологических процессов могут оказаться нетехнологичными. Поэтому при оценке технологичности целесообразно ориентироваться
на ближайшие перспективы развития технологии. Более того, во многих случаях оказывается правильным признать технологичной конструкцию, для серийного изготовления которой в момент ее проектирования технологические процессы еще не созданы. Важно лишь, чтобы имелась уверенность в возможности создания необходимых технологических процессов в достаточно короткие сроки и в том, что технико-экономические показатели этих процессов будут превышать ранее достигнутый уровень.
Освоение серийным производством принципиально новых технологических процессов, как правило, связано с определенными трудностями. Чрезмерно большой объем новых процессов, заложенных в конструкцию самолета, иногда приводит к значительному удлинению сроков подготовки серийного производства. В этой связи заслуживает внимания тенденция ряда ОКБ первоначально вводить новые технологические процессы лишь для отдельных элементов конструкции. При постановке производства таких изделий серийное предприятие имеет возможность сконцентрировать на освоении новых процессов необходимые силы и ресурсы.
На различных этапах проектирования предопределяются различные черты будущего технологического процесса изготовления самолета. Поэтому материал последующих глав изложен применительно к этапам проектирования.
Принимая очередное решение, конструктор должен дать четкий ответ на три основных вопроса:
выполнены ли общие технологические требования к конструкции;
допускает ли создаваемая конструкция применение технологического процесса, оптимального в предполагаемых условиях производства;
соответствует ли конструктивная форма проектируемого объекта особенностям и возможностям выбранного технологического процесса.
ГЛАВА 1
ФОРМА АГРЕГАТОВ И КОМПОНОВКА ПЛАНЕРА
11
2*
www.vokb-la.spb.ru
Гл. 1. Форма агрегатов и компоновка планера
Форма агрегатов и компоновка планера самолета выбираются в зависимости от его назначения и требований аэродинамики. Компоновку и назначение самолета в свою очередь определяют
— внешние обводы агрегатов;
— схема планера;
— конструктивно-эксплуатационные разъемы;
— расположение силового набора.
Простота форм и удобство компоновки агрегатов планера существенно снижают стоимость его изготовления, объем и стоимость оснащения производства.
ВНЕШНИЕ ОБВОДЫ ПЛАНЕРА
Технологичность самолета в значительной степени определяется рациональным выбором внешних доводов агрегатов планера. Основные требования, эедъявляемые к обводам:
1. Максимальное применение поверхностей оди--арной кривизны, то есть поверхностей с прямоли--ейными образующими, которые
Рис. 1. Графическое построение промежуточного сечения конической поверхности агрегата:
I — плаз совмещенных сечений; II— плаз плановой проекции; I, 4 — процентная линия в плановой и совмещенной проекциях агрегата; 2 — концевое сечение; 3 — промежуточное сечение; 5 — корневое сечение.
обеспечивают простоту и высокую точность выполнения всех плазовых работ. В случае линейчатой поверхности, заданной двумя ее плоскими сечениями, контуры всех промежуточных сечений могут быть определены простейшим расчетом или графическим построением на одной проекции (рис. 1);
предельно упрощают обработку и контроль рабочих поверхностей объемной контрольно-эталонной и технологической оснасток. В данном случае обработка сводится к обеспечению прямолинейности образующих между двумя базовыми сечениями, контроль — к проверке прямолинейности образующих с помощью линейки;
обеспечивают возможность изготовления обшивок на универсальном оборудовании, в то время как обшивки двойной кривизны требуют применения значительно более дорогостоящего процесса — формования со специальной оснасткой. Тонкие линейчатые обшивки обычно подают на сборку без предварительной гибки; требуемую форму обшивке придают при ее установке в сборочное приспособление или на каркас агрегата;
устраняют необходимость гибки деталей продольного силового набора (лонжеронов, стрингеров). Это снижает трудоемкость их изготовления и обеспечивает повышение качества.
Следует заметить, что указанные преимущества линейчатых поверхностей имеют место лишь в том случае, если такая поверхность распространяется на всю длину листа обшивки, секции или отсека (рис. 2).
2. Возможно более широкое применение цилиндрических поверхностей (рис. 3). Из числа линейчатых поверхностей находят практическое применение круглые и. некруглые цилиндры. В техно-
13
www. vokb- la. spb. ru
Часть I. Технологичность конструкций агрегатов и узлов планера
логическом отношении предпочтительнее круглые цилиндрические поверхности. Основное их достоинство — постоянство поперечных сечений по длине, что обеспечивает в дополнение к преимуществам, отмеченным в п. 1,
а) упрощение плазовых работ, так как для всей поверхности достаточно построить один контур поперечного сечения;
Технологично
Рис. 2. Агрегаты самолета с полной (технологичный вариант) и частичной (менее технологичный вариант) линейчатой поверхностью.
Рис. 3. Самолеты с большим количеством линейчатых поверх-востей с круглым (а) н некруглым (б) цилиндрическим фюзеляжем.
б) увеличение количества однотипных деталей поперечного силового набора агрегатов (шпангоутов, нервюр) и, как следствие, сокращение номенклатуры шаблонов, заготовительной оснастки, рубильников, сборочных приспособлений, приспособлений для сборки плоских узлов и каркаса и др.
3. Максимальное применение поверхностей вращения. По степени технологического совершенства поверхности вращения можно расположить в следующем порядке (начиная с наилучшей):
— круглые цилиндры;
— круглые конусы;
— поверхности вращения с криволинейной образующей.
К числу технологических достоинств агрегатов, имеющих форму тела вращения, относятся
а) дальнейшее упрощение плазовых работ, связанное с простотой построения сечений;
б) возможность широкого применения простейших станков токарной группы для обработки шаблонов, оправок, ложементов сборочных приспособлений, небольших макетов, эталонов и механообра-батываемых деталей самолета;
в) возможность изготовления поясов шпангоутов и листов обшивки на гибочных станках с постоянной настройкой;
г) возможность использования одной и той же оснастки (рис. 4) и приспособлений (рис. 5) для изготовления и сборки различных по размерам и форме деталей узлов, то есть возможность группового изготовления и сборки узлов.
Рис. 4. Изготовление двух обшивок по одной болванке.
Рис. 5. Стапель для сборки однотипных клепаных панелей, различных по размерам и форме:
1 — сменный упор с диском, имеющим установочные отверстия.
14
www.vokb-la.spb.ru
Гл. 1. Форма агрегатов и компоновка планера
Основными достоинствами простых поверхностей вращения обладают и сложные поверхности, состоящие из различных простых поверхностей вращения «рис. 6).
ляющий отношение площадей участков простейших поверхностей к общей площади поверхности планера:
Ряс. 6. Фюзеляж, ограниченный комбинацией поверхностей вращения.
Примеры образования поверхностей узлов сочетанием плоских поверхностей с поверхностями вращения приведены на рис. 7.
Одним из технологических показателей, объективно оценивающих преимущество внешних обвс-юв планера, является коэффициент Л, представ-
Го
Величина Л должна стремиться к единице. В настоящее время для большинства самолетов К=0,8 и 0,9.
Рис. 7. Обтекатель силовой установки.
СХЕМА ПЛАНЕРА
Схема планера определяется эксплуатационными технологическими требованиями, предъявляемыми к самолету:
1. При выборе схемы планера, если это особо не : говорено в тактико-технических требованиях на данный самолет, наиболее целесообразно иметь среднее или нижнее расположение крыла и оперения. При сборке самолета это потребует более простую технологическую оргоснастку.
Высокое расположение крыла и оперения усложняет как применяемую оснастку, так и нивелировочные работы.
2. При расположении двигателей в хвостовой части фюзеляжа с забором воздуха в носовой ча
сти фюзеляжа целесообразно воздухозаборники конструктивно располагать как отдельные агрегаты или отдельные узловые подсборки. Наличие внутренних воздухозаборников усложняет конструкцию деталей, панелей и узлов, процессы увязки, сборки и стыковки отдельных подсборок, а также механизацию этих процессов.
3. Схема планера должна предусматривать простое технологическое членение агрегатов, возможность выноса герметичных элементов конструкции в самостоятельную сборочную единицу. В противном случае затрудняется механизация процесса герметизации и обеспечение контроля герметичности.
КОНСТРУКТИВНО-ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ РАЗЪЕМЫ (КЭР)
Расположение конструктивно-эксплуатационных разъемов' (КЭР) определяет членение самолета на отдельные агрегаты и агрегатов на секции (или отсеки).
Основной критерий рациональности расположения КЭР — удобство производства и транспортировки агрегатов и секций (отсеков) и удобство обслуживания в эксплуатации.
В производстве, как правило, этих разъемов недостаточно, поэтому необходимо введение технологических стыков, членящих агрегаты и секции на еще более мелкие сборочные единицы — панели и узлы.
Выбор расположения КЭР имеет важное значе- * ние, так как от этого зависят
габаритные размеры агрегатов и секций;
возможность объединения узлов и деталей в агрегаты и секции, характеризуемые единой спецификой технологических процессов сборки и испытания;
способы обеспечения взаимозаменяемости агрегатов и секций.
При выборе КЭР необходимо учитывать
1) целевое назначение секции, требующее применения специфических технологических процессов сборки и испытания (например, необходимо выделять в отдельные секции герметические кабины лет-
15
www. vokb- la. spb. ru
Часть I. Технологичность конструкций агрегатов и узлов планера
швов, пассажирские кабины, топливные отсеки Т- и.);
однородный характер образования внешних обвей® секции (рис. 8);
12 3 Ь 3 2 5
Ж
8. Членение фюзеляжа на секции с однородным характером поверхностей:
/ 5 — поверхность вращения; 2—коническая поверхность; 3— энверхвостъ двойной кривизны; 4 — цилиндрическая поверхность.
применяемые специальные материалы (жаро-«рючные стали, пластмассы, радиопрозрачные материалы и др.); .
4} способы соединения (клепка, сварка, склейка т. д.). В пределах секции или узла преобладающим способом соединения должен быть один из указанных;
5) законченность агрегатов и секций, ограниченны! КЭР. Конструкция агрегатов и секций должна предусматривать удобства и возможность монтажа оборудования, коммуникации, проверку и испытание их, отработку шасси и других систем, контроль герметичности и т. д.
Для обеспечения стыковки без специальных стапелей конструкция агрегатов и секций должна быть достаточно жесткой, а стыкуемые элементы взаимно увязаны.
С точки зрения обеспечения взаимозаменяемости все КЭР желательно располагать в плоскостях, перпендикулярных оси фюзеляжа или плоско-'Cj сти хорд крыла. В этом
। случае обеспечивается
п I наибольшая простота
Il I контрольно - эталонной
П I оснастки> сборочных и
разделочных приспо-
1 I соблений.
liP'C fill Все средства обеспе-
L-J чения взаимозаменяе-
ЩЯ мости усложняются, ес-
ли КЭР выполнен не-
D„„ о г плоским (рис. 9). По-
Рис. 9. Самолет с непло-
ским конструктивно-эксплуата- этому неплоские КЭР ционным разъемом. нетехнологичны.
Обеспечение взаимозаменяемости становится крайне сложной задачей, если конструкция предусматривает соединение более двух агрегатов или секций с одним конструктивно-эксплуатационным разъемом. На рис. 10 показаны примеры КЭР кил# с фюзеляжем.
Рис. 10. Примеры выполнения конструктивно-эксплуатационных разъемов киля с фюзеляжем.
При соединении двух агрегатов через третий нарушается расположение их стыковочных баз, а разъем становится нетехнологичным. В отдельных случаях стыковка может быть облегчена введением размерных компенсаторов между какими-либо двумя из трех стыкуемых агрегатов, но это обычно утяжеляет конструкцию.
РАСПОЛОЖЕНИЕ СИЛОВОГО НАБрРА
При проектировании агрегатов необходимо учитывать следующие технологические требования к расположению силового набора:
1) детали поперечного силового набора (шпангоуты и рамы) должны располагаться в плоскостях, перпендикулярных оси симметрии агрегата (рис. 11, 12);
2) стрингеры и другие детали продольного силового набора должны располагаться в диаметральных плоскостях .(рис. 11,6).
В агрегатах, ограниченных некруглыми цилин-дрическими поверхностями, детали продольного силового набора должны располагаться по образующим цилиндра;
16
Гл. 1. Форма агрегатов и компоновка планера
3) малки всех деталей силового набора должны быть постоянными вдоль контуров. Выполнение этого требования существенно упрощает обработку деталей и изготовление заготовительной и сборочной оснастки.
5) при выборе дистанций между элементами силового набора необходимо принимать во внимание возможность механизации процесса сборки;
6) расстояние между последовательными элементами поперечного набора должно быть кратным
Рис. 11. Схема расположения силового набора:
а — расположение деталей поперечного силового набора в плоскостях, перпендикулярных оси симметрии (ПМ — участки с постоянной малкой; а, р — углы отклонения отсеков фюзеляжа от оси); б — расположение продольного силового набора.
Рис. 12. Расположение деталей силового набора в агрегате с цилиндрической поверхностью.
При расположении лонжеронов и стрингеров по линиям равных процентов хорды (по образующим некруглого конуса) обеспечивается постоянство их малки, но требования взаимной параллельности заклепочных или сварных швов оказываются невыполненными (рис. 13, с).
Эти требования выполняются, если детали силового набора расположены по схеме, показанной на рис. 13, б (при расположении лонжеронов и стрингеров параллельно друг другу).
Для агрегатов с незначительным сужением в плане предпочтительнее схема, приведенная на рис. 13, б, так как в данном случае изменение малки по длине стрингеров весьма невелико и может не учитываться при изготовлении стрингеров;
4) при определении расположения поперечного силового набора в агрегатах, имеющих прямолинейные образующие, но состоящих из цилиндрических И конических секций, необходимо предусматривать расположение шпангоута или рамы на стыке в цилиндрической части секции;
Рис. 13. Схемы расположения деталей силового набора крыла.
50; углы а между всеми смежными диаметральными плоскостями, в которых расположены стрингеры, должны быть равны между собой (рис. 14).
3 Зак. 290
17
www. vokb- la .spb. ru

Часть I. Технологичность конструкций агрегатов и узлов планера
Рас. 14. Схема расположения элементов поперечного и продольного наборов фюзеляжа.
Кратность расстояний между всеми шпангоутами (или нервюрами) упрощает монтаж сборочных приспособлений в плаз-кондукторах и инструментальных стендах, координатные линейки которых имеют отверстия с шагом 50 мм, а набор фитингов к ним — отверстия, кратные 25 мм.
Расположение стрингеров с равным угловым шагом позволяет собирать панели в групповых стапелях без сменных рубильников.
- а,.
www. vokb- la .spb. ru
ГЛАВА 2
ЗАДАНИЕ ПОВЕРХНОСТЕЙ АГРЕГАТОВ ПЛАНЕРА
з*
19
www.vokb-la.spb.ru
Гл. 2. Задание поверхностей агрегатов планера
Двенадцать-пятнадцать лет назад под заданием поверхности понимали формулировку некоторых условий, обеспечивающих графическое построение сечений поверхности на плазе, игравшем роль основного размероносителя. Так, в книге-В. А. Андреева и др. «Расчет и построение контуров самолета на плазе» (М.., Оборонгиз, 1960) дается следующее определение задания: «Задать поверхность агрегата самолета — значит сформулировать в геометрической или аналитической форме условия, необходимые и достаточные для построения совокупности кривых, определяющих поверхность агрегата».
Появление электронновычислительной техники, внедрение воспроизводящего оборудования с программным управлением для изготовления оснастки и деталей положили начало ликвидации плазово-шаблонного метода производства.
В настоящее время плаз не является основным размероносителем; вся информация для обеспечения автоматизированного воспроизведения обводообразующей оснастки и деталей получается в результате расчета на ЭЦВМ, геометрических параметров аналитически заданной поверхности. Поэтому сейчас под заданием понимают не.условия для построения, а процесс нахождения аналитического описания поверхности. Наиболее точно отражает сущность этого процесса определение, данное канд. техн, наук В. А. Осиповым (Курс лекций по начертательной геометрии. МАТИ, 1971): «Аналитическим заданием поверхности называется процесс создания математической модели, которая единст-зенным образом определяет поверхность».
Исходя из геометрических свойств заданных поверхностей и формы графического или аналитического их описания, все существующие" в самолетостроении способы задания поверхностей условно делятся на каркасные и кинематические.
Каркасным способом называется способ задания поверхности совокупностью лежащих на ней линий. Однозначное определение точки поверхности возможно лишь на линии каркаса. Каркасные способы основаны на приемах построения, применяемых в начертательной геометрии, а также на способах задания и аппроксимации плоских обводов методами аналитической геометрии. К таким способам задания поверхностей относятся
графический способ батоксов и горизонталей;
основные недостатки этого способа:
большая трудоемкость графической увязки;
низкая точность плазовой увязки обводов агрегата, а следовательно, неоднозначность задания поверхности;
неточность данных плазовой таблицы, неизбежно возникающая в результате ошибок измерения ординат по батоксам и горизонталям, что создает многочисленные неувязки при обмене плазовой информацией между ОКБ и серийными заводами. Поэтому в настоящее время применение графических способов задания поверхностей не рекомендуется;
аналитический способ аппроксимации поверхностей;
различные способы задания поверхностей дискретно заданными сечениями.
Кинематические способы задания поверхностей состоят из математического задания граничных поперечных сечений отсеков поверхности (образующих) с последующим определением и представлением в виде аналитических зависимостей линий связи (линий-носителей параметров поверхности).
Линии-носители параметров устанавливают связь между образующими отсеков. Таким образом, каждая точка заданной поверхности определяется однозначно. К кинематическим способам относятся
— способ кривых второго порядка;
— способ трансцендентных уравнений;
— способ степенных уравнений и другие.
Внедрение аналитического задания внешних форм агрегатов планера создает предпосылки для автоматизации процессов вычерчивания плазов и разметки шаблонов с помощью координатографов с программным управлением, причем трудоемкость в результате этого снижается в 18—20 раз; резко повышается точность воспроизведения;
автоматизации изготовления шаблонов и оснастки на станках с программным управлением, что, помимо значительного сокращения трудоемкости их изготовления, уменьшает количество шаблонов в 1,5—2 раза.
Аналитическое задание поверхностей и расчет их геометрических параметров открывают возможности для последовательного сокращения количества оснастки заменой ее носителями числовой информации.
Автоматизация и механизация изготовления пла-зово-шаблонной оснастки оказывают существенное влияние на сокращение всего цикла подготовки про-
21
www.vokb-la.spb.ru
Часть I. Технологичность конструкций агрегатов и узлов планера
изводства, повышают качество изготовления летательных аппаратов, улучшают культуру производства.
Линейчатые поверхности, в частности поверхности типа крыла, вполне определяются, если заданы контуры исходных профилей y=fi{x)', y~fn(x); величина, определяющая угол стреловидности, как правило, по передней кромке а;
абсолютные величины хорд bj, Ьц исходных профилей;
угол геометрической крутки ю;
проекция расстояния между исходными параллельными профилями на горизонтальную плоскость (размах Н) (рис. 1) или при непараллельных плоскостях исходных профилей — проекция расстояния от точки концевого профиля на задней кромке до плоскости корневого профиля (в этом случае задаются углы наклона плоскости концевого профиля относительно плоскости корневого профиля ф, у).
Величины a, bJt Ьц, со, Н, у, ф назначаются на стадии проектирования поверхности.
Аналитическое описание контуров исходных профилей в большинстве случаев определяется на стадии задания поверхности, так как в настоящее время основным способом проектирования аэродинамических профилей является практический способ, при котором контур профиля представляется в виде некоторого конечного числа точек. Однако нередко этого количества точек бывает недостаточно для точного воспроизведения контура.
Задание криволинейных поверхностей вызывает значительные затруднения, поэтому подлежит более подробному рассмотрению.
Рис. 1. Задание линейчатой поверхности.
Как при каркасных, так и при кинематических способах задания поверхностей последние определяются формой и взаимным расположением некоторого числа линий (контуров).<Следовательно, совершенство способов задания поверхностей во многом зависит от способов задания контуров.
СПОСОБЫ ЗАДАНИЯ КОНТУРОВ
На практике существуют три способа задания контуров: графическое, точечное и аналитическое.
Графическое задание контура применяется при использовании классического плазового способа батоксов и горизонталей; форма каждого контура сечения поверхности определяется последовательными приближениями путем многократных графических построений. Затем линия контура вычерчивается на плазе с помощью линеек, реек и лекал.
Точечное задание контура в основном находит свое применение при задании исходных профилей крыльевых поверхностей. Необходимое количество точек для воспроизведения контура определяется различными расчетными интерполяционными способами, причем в качестве опорных точек используются исходные точки контура профиля. Координаты точек, задающих контур, записываются в специальную таблицу. Точечное задание иногда называют табличным заданием, но такое задание нельзя смешивать с заданием графической линии таблицей координат точек контура, замеренных с помощью специальных линеек на плазе.
Аналитическое задание контуров — новый прогрессивный способ, который в последнее десятилетие вытесняет графическое и точечное задание.
22
При аналитическом задании графическая линия контура, определяемая конечным числом точек, с помощью некоторых приемов заменяется совокупностью аналитических зависимостей, то есть подвергается кусочной аппроксимации. В точках стыка смежных аналитических кривых добиваются соблюдения условия первого (иногда второго) порядка гладкости.
При аналитическом задании контура применяются различные способы, такие как
— способы кривых второго порядка;
— способ степенных уравнений;
— способы полиномов;
— способ трансцендентных уравнений и другие.
Наиболее распространенными являются способы кривых второго порядка.
ИНЖЕНЕРНЫЙ СПОСОБ ЗАДАНИЯ КОНТУРА КРИВЫМИ ВТОРОГО ПОРЯДКА
Инженерный способ задания контура кривыми второго порядка рекомендуется применять в процессе задания поверхностей сложной формы.
Как известно, для определения кривой второго порядка необходимо и достаточно пять геометрических условий. Этими условиями могут быть: пять
www. vokb- la .spb. ru
Гл. 2. Задание поверхностей агрегатов планера
-: -:ек кривой, пять касательных, любая комбинация точек и касательных при условии, что их общее гло равно пяти. В число условий может также з ттдить радиус кривизны, заданный в определенной - • -ке. и другие геометрические условия.
5 большинстве случаев кривая второго порядка сдается тремя точками (начальной А, промежу--:>=ной Е и конечной С) и двумя касательными (в -ача.тьной и конечной точках) (рис. 2).
Рис. 2. Исходные данные для задания кривой второго порядка.
Этот способ получил название инженерного и за--лючается в следующем.
В крайних точках А, С графической кривой, имеющей постоянный знак кривизны и проходящей через
критические точки конструируемого контура, с по
мощью линеек определяют направления касатель-
ных и проводят последние до точки их пересече--ия В; соединяют крайние точки А и С прямой линей. Таким образом конструируемый контур за-лючается в треугольник АВС.
Из вершины В треугольника АВС проводится ме-лиана BD.
ED
Изменяя дискриминант кривой /=-^-или уточ-
-=я направления касательных (изменяя координа-~ы точки В), подбирают задающую кривую, прохо-1-щую вблизи критических точек конструируемого
- энтура на расстояниях, не превышающих установ-*енный допуск б.
Задающая кривая вполне определяется координации вершин треугольника АВС и значением ди-криминанта f, который заменяет собой промежу-лчную точку Е:
ХЕ^ХО-(ХО-ХвУ^ Уе^Уо~(Уо~Ув>/-
Имея значения координат вершин А (хл; уА),
В\хв, ув), С(хс; ус) треугольника АВС и дискри-
, ED
чинант - / = —
' BD
легко определить коэффициенты
равнения кривой второго порядка.
Запишем уравнение кривой второго порядка в вцде
а(х — хл)2 + 2 b (х — хл) (у — уА) + с(у — уА)2 +
+ 2d(x — xA) + 2e(y-yA) = 0. (2)
Тогда
А = -*В ~ ХА'
/2 — хс хв;
~ ХС ХА’
mi = у в - ул;
/П2 = ус - ув, (3)
тз = ус - уА;
q = lz Ulf — m2i
xE = -^l^-f)+lJ-, (4)
УЕ = -^тз(1 +
yE) (m3 xE — If ~yE) + q k =----------—--------------- (5)
{т3хЕ — 13уЕ)*
и коэффициенты уравнения (2)
а — mt т2 — k т\;
b = km3l3 —(mtl2 + If m2);
— kPz\ (6)
d = ^-qm.-,
» 2 —
Приведенные формулы действительны и в том случае, когда дискриминант кривой второго порядка заменен координатами соответствующей ему промежуточной точки у£ (см. рис. 2), причем она может быть не связанной с медианой BD и находиться в любом месте контура, при этом два последних равенства (4) будут соответственно
Хр = х_ — х.\
(7) Уе^Уе-Уа-
Коэффициенты уравнения кривой второго порядка, разрешенного относительно у,
у=[Р (х—хА) + Q] ± У R (х — хл)2 + S (х — хл) + Т
(8)
23
www.vokb-la.spb.ru

Часть I. Технологичность конструкций агрегатов и узлов планера
определяются по формулам
₽=-4
2. Величина радиуса кривизны в любой точке М эллипса (рис. 5)
(Ю)
где I—величина сопряженного полудиаметра;
Ло — расстояние по перпендикуляру между I и касательной в точке М.
5 = 2
Сложный контур, имеющий точки перегиба и прямые участки, задается несколькими кривыми второго порядка (рис. 3), причем точки перегиба и конечные точки прямых являются граничными точками стыкующихся участков контура. В этих точках обеспечивается гладкость первого порядка.
Рис. 3. Задание сложного контура кривыми второго порядка.
ЗАДАНИЕ КОНТУРА
СОПРЯЖЕННЫМИ ДУГАМИ ЭЛЛИПСОВ (БЕЗДИСКРИМИНАНТНЫЙ СПОСОБ)
Бездискриминантный способ рекомендуется применять в случаях, когда требуется выполнить условие высокого порядка гладкости на стыках кривых, образующих контур.
Бездискриминантный способ базируется на двух предложениях.
1. Дуга эллипса, ограниченная концами двух сопряженных полудиаметров, имеет постоянный дискриминант 2—1 (рис. 4).
Рис. 4.
Ниже излагается сущность бездискриминантного способа на примерах решения некоторых задан.
Задача 1. Нахождение аналитического описания контура первого порядка гладкости по четырем заданным точкам (графическое решение).
Заданы своими координатами точки А, В, С, D и известны направления касательных задающей кривой в этих точках.
Требуется построить кривую, проходящую через точки А, В, С, D (рис. 6).
Рис. 6.
Решение. Через точку А проводится прямая, параллельная tB, через точку В проводятся две прямые: одна параллельно tA, другая — tc. Через точку С проводятся две прямые: одна параллельно tB, другая — tD, из точки D проводится прямая, параллельная tc- Таким образом, получены центры эллипсов Оь О2, Оз и полуоси сопряженных диаметров OtA и О [В, О2В и О2С, О3С и О3Т>.
Задача 2. Нахождение аналитического описания контура первого или второго порядка гладкости по трем заданным точкам (графическое решение).
В точках А и С (рис. 7) известны касательные tA и tc- Задана точка Е, занимающая произвольное положение между точками А и С (необязательно лежащая на медиане треугольника АВС).
24
www. vokb- la .spb. ru
Гл. 2. Задание поверхностей агрегатов планера
I i г
Требуется построить кривую, проходящую через точки А, Е, С.
Решение. Строится треугольник АВС с вершинами А, С и В (точки пересечения касательных tA и tc), затем проводится касательная tE, параллельная АС. Через точку Е проводятся две прямые: одна параллельно tA, другая — tc.
В результате имеем центры эллипсов Оь О2, а также полуоси сопряженных диаметров О]А и OtE, О2Е и О2С.
Задача 3. Нахождение аналитического описания контура второго порядка гладкости, проходящего через п заданных точек (графо-аналитическое решение).
Задан своими координатами ряд точек, произвольно расположенных на плоскости ABCDE (рис. 8).
Рис. 8.
Построить кривую второго порядка гладкости, проходящую через эти точки.
Решение. Попарно соединяются прямыми точки А и С, В и D. Отрезки АС и BD делятся пополам. Через середину Р отрезка АС и точку В проводится прямая; аналогично через середину Q отрезка BD проводится прямая QC, затем через точки В и С проводятся прямые, соответственно параллельные
АС и BD. Точка пересечения tc с направлением РВ соединяется с точкой А, а точка пересечения tB с направлением QC — с точкой D. Из точки В проводятся две прямые: одна параллельно tA, другая — /с; из точки С проводятся прямая, параллельная tB, и прямая, параллельная tD. В результате имеем центры эллипсов 01, О2, О3, а также полуоси сопряженных диаметров OiA и О\В, О2В и О2С, О3С и ОзО; в точках сопряжения дуг эллипсов обеспечена гладкость второго порядка. Далее, согласно предложено2
нию 2: pD=~----. условие гладкости второго поряд-
Лоа
ка в точке D выражается равенством
(О3 Q2 (О4£)2
hoa ho.
На основании этого равенства находим О4Е и откладываем на прямой, проходящей через Е параллельно tD. Итак, находим центр эллипса О4 и ве- -личины полуосей O4jD и О^Е.
Аналогично определению О4, ОД) и О4Е находятся О5, О5Е, О5Г и т. д.
Как видно, решение третьей задачи в отличие от первых двух (решенных графически) является гра-фо- аналитическим.
Бездискриминантный способ имеет также и аналитический аппарат.
Задача 4. Нахождение аналитического описания контура второго порядка гладкости, проходящего через п заданных точек (аналитическое решение) .
Задан ряд точек А (хА; уА)-, В (хв, ув); С (хс; ус) ... (рис. 9) в системе прямоугольных координат. Углы наклона касательных ф и <р в точках А и В могут меняться в процессе задания.
Уравнение эллипса с центром Oi в системе уох находится в виде
У — 4± 4 VE-(x-cr + d, (12) С, с
где с и d— координаты точки Оь
А — sin 2 <р + sin 2 ф;
В = ах bt sin (<р — ф); (13)
Е = Й!2 cos2 <р + &!2 cos2 <р;
«1 и bi — полудиаметры эллипса.
Координаты центра эллипса Oi(c, d) находятся решением системы
kzx — у = k2xA — yA, kiX-y = klxB-yB,
(14)
где &,=^ф; &2=tg<p;
с =
хаЬ-Уа< -1
XBk\ —ув, 1
IА3 — 11
^2хА Ув ki, kiXB — yA
4 Зак. 290
25
www. vokb- la .spb. ru
Часть I. Технологичность конструкций агрегатов и узлов планера
¥
у
О
С
Рис. 9.
ЗАДАНИЕ КОНТУРА СОПРЯЖЕННЫМИ ДУГАМИ ОКРУЖНОСТЕЙ
Данный способ рекомендуется применять для задания внешних форм агрегатов планера, которые могут быть образованы из стыкующихся цилиндрических или циклических поверхностей..
Рассмотрим сущность способа на примере задания контура поперечного сечения корпуса летательного аппарата (рис. 10).
Задание заключается в определении величин радиусов сопрягаемых дуг окружностей и определении координат их центров.
В качестве исходных данных заданы
Величины полудиаметров определяются как
а, = Ot А = /(хд - с)2 + (уА - d)2; (Jg) bl = В = / (xB-c)2 + (yB-rf)2.
Отрезок «2 на касательной tB для построения касательной в точке-С определяется из условия равенства радиусов кривизны на стыке эллипсов Ш\ и тг
__ д,2 _ я22
Рв ftOi ho2 ’ откуда
четыре критические точки сечения:
X А (хА; уА) — верхний нулевой батокс;
D (xD‘, yD) — нижний нулевой батокс;
В (хв; ув) — линия полушироты;
O(xG; уо) — любая промежуточная точка.
где hOi
Й2 —
a^ho2 ЛО!
=h-A — расстояние от точек Oi или А сательной tB,
k3(c — xB) — (d — yB)
^О] —’ hA~
К*аа+1
= йс— расстояние от точек Ог или С сательной tB, ^(хс-хв) — (ус — ув)
— h,.
до ка-
Цв)
до ка-
(17)
~ V4a+1
Угол наклона касательной tc к оси абсцисс находится как
tg 1 = kt = . О8)
хс хт2
Рис. 10.
где хт; ут<— координаты точки Т2;
хт2 = хв — а2 cos <?;
Уг2 = Ув-аг81п?-
(19)
Согласно схеме на рис. 10, имеем PC.LGB и PG=—GB; EFLAG и ЛГ=—AG.
2 .2
26
www. vokb- la .spb. ru
Гл. 2. Задание поверхностей агрегатов планера
Определим величину радиуса RE и координаты zE, Уе центра Е окружности
Тогда
Из подобия прямоугольных треугольников EFA и FQA получим
или, подставив значения m и f,
р = го +(Уа-Уо)д
Е 2(уд-уо)
(20)
Координаты точки Е: ze = Q\ Уе — Уа~ Re-Г
. Определим величину радиуса /?с и координаты zc и ус центра С окружности. Из треугольника GPC находим
ос = -^-, COS <р
где <р = е + а;
. ZO~ZB
tg s =-----— ;
ё Уо
Тогда
СР = ^]/Г(го--2вУ‘ + (Уо-Ув')2 и
/ (*о - zbF + (Уо - УвГ 2 cos у • (21)
Координаты точки С: EC=Rc—Re; zc — =ЕС sin а = (/?с —/?£) sin а; ус=0.
Определим величину радиуса Rv и координаты zV', yv центра U окружности.
Приравняв левые и правые части двух первых равенств системы
UO = V UC2-z2c}
UO^h—R^, Rc = Rv+UC, (22)
подставим в полученное выражение (23) Rr из третьего равенства значение
h -R^V UC2-z2c- (23)
Ru^Rc-UC- (24)
h — Rc~UC=y UC2-z2c. (25)
где Rc ~h — d.
Имея h~yD—yc, получим d—Rc—yc—yD.
Величина радиуса окружности
d^ + гЕ
Rv=Rc~UC=Rc----------(26)
Координаты точек центра окружности определяются как ги — 0; уи — yD — RL,.
АНАЛИТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ КОНТУРА КРИВЫМИ ВТОРОГО ПОРЯДКА
ПО МЕТОДУ НАИМЕНЬШИХ КВАДРАТОВ
Этот способ рекомендуется применять при автоматизации процессов задания контуров с помощью ЭЦВМ.
Запишем уравнение кривой второго порядка в виде
.ax2A-‘2bxy + cy2 + ^dx + 2eyA-f — Q. (27)
Конструируемая кривая задана конечным числом точек хр, yt(x0y0‘, х1У1-, х2у2-, . . . ; хпу„).
Требуется найти наиболее, вероятные величины коэффициентов уравнения (27) a, b, с, d, е, f—такие, чтобы исходные точки конструируемой кривой имели наименьшие отклонения от задающей кривой.
Согласно принципу наименьших квадратов, наиболее вероятными коэффициентами a, b, с, d, е, j уравнения (27) будут такие, при которых наименьшая сумма квадратов отклонений
Ф == S et2 ~ min. (28)
За величину отклонения при данном способе принимается величина, получаемая при подстановке в уравнение (27) заданных координат точек контура
ах? + 2 b xt + су? 4- 2rfxl+ 2е_у£ +f= sj-
Тогда
\ "
d>~^l(axi2A-2bxiyi~^cyi2 + 2dxiA-
+ 2eyi+/) = min. (29)
Так как условие минимума функции определяется равенством нулю первой производной по независимой переменной, то, считая a, b, с, d, е, f независимыми переменными, найдем по каждой из них частные производные и приравняем их к нулю:
4^ = 2^(ах? + ЪЬх^ 4- cy? + 2dXi + да j_i
+ 2ey,-+/)(xt2) = 0;
~ = 2 £ (a x? + 2 b xt yt + c y? + 2dXi + o b i=l
+ 2^yt-+/)(2x(-yz) = 0;
(30)
www.vokb-la.spb.ru
Часть I. Технологичность конструкций агрегатов и узлов планера
4^ =2^(ах£2 + 2bx;yl-\-cyi2 + 2dx{ +
ОС |„1
+2еу1-+/)(у?) = 0;
-^4 = 2 S (а xt + 2 b xt yt + с у? + 2 dx£ + + 2eyt+ /)(2лг) = 0;
— = 2S(axt-2 + 2Ьх£у£ + су? + 2dxt-\-
+ 2е у£+/Н2уг) = 0.
Решение системы (30) дает наиболее вероятные коэффициенты уравнения задающей кривой второго порядка.
ЗАДАНИЕ КОНТУРА СТЕПЕННЫМИ УРАВНЕНИЯМИ ВИДА z/=[4x( 1—х)]'" (31)
Данный способ рекомендуется применять, как правило, при задании контуров продольных сечений агрегатов летательных аппаратов.
Сущность способа степенных уравнений заключается в подборе такого значения показателя степени т, при котором задающая кривая соответствовала бы конструируемой в пределах установленного допуска.
Рассмотрим пример, задания контура продольного сечения агрегата (рис. 11).
Контур задается (в данном примере) двумя уравнениями, одно из которых описывает часть контура от начала до миделя, другое — часть контура от миделя до конечной точки. Система координат выбирается такой, чтобы начальная точка контура совпадала с началом координат, а конечная точка лежала на оси абсцисс. При отыскании уравнения замидельной части контура начало координат переносят в конечную точку контура. Исходными данными при подборе показателя степени уравнения контура являются координаты точки миделя (Л4) и координаты некоторой промежуточной точки К.
Показатель степени т находится путем логарифмирования уравнения (31)
Igy = /nlg[4x(l -x)J,
откуда
т =------(32)
lg [4x(l - х)1
y = -^; х —2L — 2xM.
Умакс 2L М
Заменив выражения единичных координат действительными, получим уравнение контура
У[ Умакс У— Умакс ИХ 0 Х )] —
Умакс
2XixM— Х?\™
= Умакс --2--
\ХМ
При неудовлетворительности задания выбирают новый показатель степени, больше или меньше расчетного (в зависимости От величины и знака погрешности), и с помощью введения в уравнение коэффициента масштабности А
У[ = A[4XZ(1 -^)Г Умакс
делают следующее приближение.
ЗАДАНИЕ КОНТУРА СПОСОБОМ ПОЛИНОМОВ
Указанный способ удобно применять при использовании настольной вычислительной техники.
Сущность способа заключается в определении коэффициентов уравнения такого полинома, который проходит через все заданные критические точки конструируемого контура:
у = а^ а, х -f- а2х2 -}-. . . апхп. (33)
При этом получается так называемый интерполяционный полином, степень которого п определяется количеством заданных исходных критических точек.
Для определения коэффициентов уравнения (33) используются координаты (xof/oi х2у2- хпуп) заданных точек. Подстановкой каждой пары координат в уравнение (33) получим систему линейных уравнений для определения коэффициентов полинома:
yt == «о + O1X1 + а2х? + ... + апх1п-,
У2 = ф- агх3 + а2х22 + ... + ап х2п; (34)
Уя = «о + хп + а2х2 + ... + апхпп.
ЗАДАНИЕ КОНТУРА СПОСОБОМ ТРАНСЦЕНДЕНТНЫХ УРАВНЕНИЙ
Способ целесообразно применять при использовании многозначных таблиц тригонометрических и логарифмических функций.
28
www.vokb-la.spb.ru
Гл. 2. Задание поверхностей агрегатов планера
Уравнение кривой задающего контура представляется в параметрическом виде (рис. 12):
L
х — — COS а; а ’
(35)
у = yosin4 а + Ь, где а, b - коэффициенты уравнения.
Показатель степени т] определяется по критической точке М (хм; ум)
lg sin а
Изменяя показатель степени ц и коэффициенты а и Ь, которые рассчитываются по формулам, включающим в себя первичные дискретные характеристики конструируемого контура, подбирают уравнение задающей кривой (рис. 13).
В практике существуют и другие способы задания контуров, например способы линейной и линейнокруговой аппроксимации и интерполяции и т. п., которые находят применение в области автоматизации технологических процессов обработки деталей на станках с программным управлением, но нежелательны для аналитического описания аэродинамических контуров вследствие ряда недостатков.
Для получения наибольшего эффекта целесообразно применять комбинированное задание, то есть контур задать набором различных кривых. Например, контуры шпангоутов могут задаваться инженерным способом кривых второго порядка в сочетании со способом круговой аппроксимации. Продольные обводы можно задавать степенными уравнениями кривых, а поперечные — окружностями и другими кривыми второго порядка и т. д.
СПОСОБЫ ЗАДАНИЯ КРИВОЛИНЕЙНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
АНАЛИТИЧЕСКИЙ СПОСОБ АППРОКСИМАЦИИ ПОВЕРХНОСТЕЙ
Указанный способ рекомендуется применять для перезадания в условиях серийного производства, а также для нахождения первичного аналитического описания в процессе проектирования.
Сущность способа заключается в задании дискретного каркаса контурами продольных лучевых сечений поверхности. Опорными точками для нахождения аналитических зависимостей линий каркаса служат точки пересечения продольных лучевых плоскостей с контурами исходных поперечных формообразующих сечений первичного каркаса.
В качестве аппроксимирующих кривых используются
квадратная парабола с вертикальной осью
у = а0 + (х — jq) + аг(х — х,)2; (36)
квадратная парабола с осью общего положения
у = Р(х - X.) + Q ± l/Sfx-xO + T; (37)
кубическая парабола
у = а0 + (х — хО + а2 (х — Xi)2 + а, (х — xL)3.
(38)
Ниже излагаются принципы задания поверхности. Поверхность агрегата рассекается системой продольных лучевых плоскостей, образующих пучок, сь которого перпендикулярна плоскостям шпангоу-"ов (параллельна оси агрегата) и расположена в плоскости симметрии V (рис. 14). Положение и ко
личество продольных лучевых плоскостей выбирается в зависимости от характера поверхности и размеров агрегата: чем меньше радиус кривизны контура поперечного сечения и чем больше расстояние от этого контура до оси пучка, тем меньше угол между лучевыми плоскостями.
Координаты опорных точек, а также коэффициенты уравнений стыкующихся участков линий каркаса рассчитываются по универсальной программе на ЭЦВМ.
Исходными данными для расчета опорных точек служит первичное задание контуров поперечных формообразующих сечений в виде аналитических зависимостей или точечного задания.
На стыках участков кривых, образующих линию каркаса, обеспечивается первый порядок гладкости.
Дбстоинством аналитического способа аппроксимации поверхностей является то, что весь процесс задания проводится с помощью ЭЦВМ по универсальной программе.
К недостаткам способа можно отнести
зависимость качества аппроксимирующей поверхности от точности определения критических точек и сечений первичного каркаса, то есть от точности исходных данных, так как в процессе аппроксимации не проводится увязки теоретических обводов;
крайне многочисленную информацию об аналитическом описании поверхности, достигающую до 1000 уравнений;
невозможность однозначного определения любой точки поверхности (как и при всех известных каркасных способах).
29
www.vokb-la.spb.ru
Часть I. Технологичность конструкций агрегатов и узлов планера
Рис. 14. Аппроксимация криволинейной поверхности поверхностью, определяемой системой продольных параболических образующих в цилиндрической системе координат:
W, Wi — плоскости шпангоута; V — плоскость симметрии; Н — плоскость строительной горизонтали; М — точка на поверхности агрегата; уЛ1 zM— прямоугольные координаты точки М в пространстве; *м
Р.И цилиндрические координаты точки М в пространстве.
КИНЕМАТИЧЕСКИЙ СПОСОБ ЗАДАНИЯ ПОВЕРХНОСТИ
Способ рекомендуется как основной при задании внешних форм агрегатов планера.
В настоящее время при кинематических способах задания поверхностей существует тенденция использования различных кривых для задания образующих и линий-носителей параметров (линий связи) . Однако отдается предпочтение кривым второго порядка для задания образующих отсеков поверхности.
Рассмотрим кинематический способ на примере использования кривых второго порядка (для простоты изложения плоскости образующих считаем параллельными) *.
* Один из приемов построения кинематической поверхности с переменным положением плоскостей образующих показан на рис. 21 (сечеиие /).
Рис. 15. Компоновочный эскиз самолета.
30
www. vokb- la .spb. ru
Гл. 2. Задание поверхностей агрегатов планера
Первоначальные сведения о криволинейной поверхности, подлежащей математическому заданию, берутся из эскиза общего вида летательного аппарата (рис. 15). Данные эскиза лишь приближенно определяют форму поверхности. Совокупность этих даЕЕых определяет первичный каркас поверхности агрегата.
В первичный каркас включаются:
— чндель агрегата;
- сечение агрегата плоскостью симметрии;
— очерк агрегата в плановой проекции;
— ряд характерных сечений и точек поверхности, связанных с компоновкой агрегата;
— дополнительные геометрические условия, влия-кс?.е на форму поверхности (например, задается «ь:~ус обзора из кабины пилота, ограничивающий □слноту сечений подфонарной части фюзеляжа).
Первичный каркас, служащий основой для полно-задания поверхности агрегата, переносится с чсмпоновочного эскиза в том же масштабе на лавсановую полупрозрачную пленку.
Если поверхность агрегата сложной формы (например, на фюзеляже имеются воздухозаборники, гондолы двигателей, обтекатели, дополнительные агрегаты и т. д.), то ее следует рассматривать как ряд отдельно взятых простых тел и задание каждого такого тела проводить в отдельности.
После перенесения первичного каркаса агрегата на пленку поверхность его разбивается на отсеки. Число отсеков и дистанции местоположения граничных сечений определяются характером формообразования и степенью сложности поверхности. В граничных сечениях каждой пары смежных отсеков должны действовать законы образования форм поверхностей обоих отсеков.
Задание поверхности необходимо начинать с задания основных плоских продольных обводов агрегата, к числу которых относятся верхний и нижний нулевые батоксы и полушироты. Проектировщик должен стремиться к тому, чтобы одной кривой второго порядка был задан как можно больший участок контура. Если это сделать не удается, то одну кривую разбивают на два участка и оба этих участка задают кривыми второго порядка (рис. 16). На участках сопряжения кривых, задающих плоский обвод, должна обеспечиваться гладкость не ниже первого порядка.
Рис. 16.
Следующим этапом процесса задания поверхности агрегата является задание математическими уравнениями граничных поперечных сечений отсеков с определением закона изменения образующих вдоль соответствующих отсеков, то есть задание образующих и выявление линий связи (линий—носителей параметров поверхности). Эта задача наиболее трудоемкая и требует высокой квалификации исполнителя. В зависимости от сложности внешней формы агрегата применяют тот или иной вариант задания и в соответствии с этим — законы построения линий связи.
В процессе задания граничных поперечных сечений кривыми второго порядка общего вида необходимо
наиболее точно определить границы участков, где действует единый закон построения сечений вдоль оси х, то есть определить границы отсеков;
задать каждую образующую системой математических кривых;
определить и построить с последующим математическим заданием линии связи между граничными сечениями и таким образом завершить математическое задание поверхности отсека в целом.
Различают следующие три типа линий связи: лежащие на поверхности (линии нулевых батоксов, полушироты, вершин треугольников и т. п.);
расположенные в пространстве, но связанные с поверхностью (линии вершин треугольников, центров радиусов и т. п.);
заданные от обособленных баз (линии дискриминантов и величин радиусов).
Для нахождения линий связи в распоряжении конструктора имеются данные о форме конструируемого участка поверхности и задание образующих.
При переходе от одного варианта задания к другому на стыках участков линии связи смежных отсеков должны быть общие точки и одинаковое направление касательных в точках стыка, а на участках стыков поверхностей отсеков должна обеспечиваться' гладкость пространственных обводов не ниже первого порядка.
Все линии связи (в том числе и заданные от обособленных баз) должны быть плавными, без резких переходов, что существенно влияет на качество конструируемой поверхности.
Определение линий связи, заданных от обособленных баз, не вызывает затруднений, поэтому для их построения вполне достаточно первичных сведений.
Для нахождения линий связи первого и второго вида существует множество различных вариантов. Рекомендуем основные, наиболее удобные и часто встречающиеся в практике.
Разбивка треугольников на части (рис. 17)
Способ рекомендуется в случае, если граничные сечения заданы различным количеством кривых второго порядка, а плавность поверхности отсека может быть обеспечена только единым законом образования каждого нормального сечения.
31
www.vokb-la.spb.ru
Часть I. Технологичность конструкций агрегатов и узлов планера
На участке I (КО) закон построения сечений — два треугольника, то есть имеются две кривые второго порядка.
Рис. 17. Разбивка треугольников на части.
На участке II (AI) закон построения — четыре кривые второго порядка.
На границе перехода от закона двух треугольников к закону четырех треугольников должны одновременно действовать оба закона, только в этом случае будет обеспечена плавность поверхности конструируемых отсеков.
При этом варианте каждый треугольник граничного сечения (КО) разбивают на две части. Одноименные вершины треугольников обоих сечений соединяют линиями связи. Методика разбивки треугольников на части, рассмотренная на примере комбинации двух и четырех кривых второго порядка, полностью распространяется и на любое соотношение треугольников в граничных сечениях. Например, если имеется соотношение трех и четырех, то один из треугольников граничного сечения, состоящего из трех кривых второго порядка, разбивают на две части.
Стягивание треугольников в точку
Способ рекомендуется при неудобстве использования первого варианта или в случае, если контуры граничных сечений заданы не только кривыми второго порядка.
На рис. 18 показаны два случая стягивания треугольников в точку. Кривые второго порядка, заключенные в треугольники CDE и GHI (сечение //), при движении справа налево вдоль участка конструируемой поверхности (рис. 18, а) в граничном сечении / соответственно вырождаются в точки Р и R. Точка стягивания выбирается конструктором и зависит от характера формы поверхности.
На рис. 18,6 граничные сечения заданы двумя дугами окружностей, сопряженных с прямой DE (сечение Z);
двумя дугами окружностей, сопряженных с кривой второго порядка А С (сечение II).
Необходимо, чтобы кривая второго порядка вдоль участка конструируемой поверхности при подходе к граничному сечению / перешла в прямую DE. Это
условие можно выполнить стягиванием треугольника АВС в точку D, причем одновременно определяется и строится линия связи ЕС.
Стягивание треугольника в прямую
I
I j
I
I
I
I
1
I
I
I
Способ применяется, если необходимо осуществить плавный переход от кривой линии к прямой.
Пример, рассмотренный на рис. 18, б, можно также представить как стягивание треугольника в прямую.
Если при постоянном дискриминанте f вершину В треугольника АВС сводить в точку D, то кривая второго порядка, опирающаяся на хорду АС в сечении II, преобразуется в прямую DE в сечении /.
Возможен и другой вариант стягивания треугольника в прямую, а именно: если дискриминант кривой А и С ц (рис. 19) стремится к нулю вдоль участка поверхности от граничного сечения II к сечению /, то при подходе к сечению I, где f=0, кривая преобразуется в прямую.
Кривую второго порядка можно стянуть в прямую сведением вершины Вц треугольника АцВцСц к Ац или Сы (см. рис. 19).
В частном случае может быть и такая задача. Необходимо осуществить плавный переход от по-
32
www. vokb- la .spb. ru
Гл. 2. Задание поверхностей агрегатов планера
г-: -.-ости. образуемой законом кривой второго по-: ЛВС, к закону двух пересекающихся прямых
- 3- д BtCj (см. рис. 19).
Изменяя дискриминант и приближая его к еди-вдоль участка рассматриваемой поверхности, С.- .ЧНМ требуемый результат.
Переход кривой второго порядка в дугу окружности
Способ рекомендуется, если кривая второго по-згдка. заданная на одном из граничных сечений, дзлжна плавно перейти в дугу окружности радиуса г При этом необходимо определить дискриминант z окружности (рис. 20).
Рис. 20. Определение дискриминанта дуги окружности.
Задача решается в следующем порядке.
На дуге окружности по обычным правилам строится треугольник, из вершины А проводится медиана. Дискриминант дуги окружности рассчитывается по формуле
cos 4
/=--------—.
1 + cos —
е
В итоге поверхность отсека представляет собой пространственный обвод, ограниченный крайними образующими и составленный из кусков поверхности, каждый из которых получается перемещением в пространстве одной из элементарных дуг образующей.
Заданная таким образом поверхность является аналитической, так как позволяет расчетным путем определить координаты и другие геометрические параметры любой точки заданной поверхности.
Заданная поверхность оформляется в виде теоретического чертежа, на котором указывается необходимая и достаточная информация о геометрии внешней формы агрегата и взаимном положении основных конструктивных элементов (шпангоутов, стрингеров, нервюр, лонжеронов, балок и т. п.) (рис. 21).
4-600
17530
I II
-*-1700——
f~0,56
Строительная горизонталь
Рис. 21. Теоретический чертеж фюзеляжа самолета (В — верх; Н — низ).
290
33
www.vokb-la.spb.ru
ГЛАВА 3
ПРОЕКТИРОВАНИЕ РАЗЪЕМОВ И СТЫКОВ
35
www.vokb-la.spb.ru
Гл. 3. Проектирование разъемов и стыков
Разъем — соединение, позволяющее некоторые перемещения или полное отсоединение одного агрегата (узла) от другого без повреждения основных и крепежных элементов конструкции (рис. 1, 2, 3).
Стык — любое неразъемное соединение, не позволяющее отсоединить один узел (панель, отсек) от другого без повреждения основных и крепежных элементов конструкции (рис. 4, 5).
Рис. 1. Фланцевый разъем средней части крыла с центропланом.
Рис. 2. Фланцевый разъем отъемной части крыла со средней частью крыла.
Стыки делят агрегаты планера на более мелкие сборочные единицы (секции, части, панели, узлы) и назначаются только из соображений технологичности конструкции.
Рис. 3. Вильчато-ушковый разъем средней части крыла с центропланом.
В технологическом отношении разъем может быть признан совершенным, если он обеспечивает возможность качественной стыковки агрегатов (секций, частей планера)
1) без применения специальных приспособлений, определяющих взаимное расположение агрегатов в пространстве;
2) без подгонки или совместной обработки сопрягаемых поверхностей агрегатов;
3) при наличии свободных подходов к местам расположения крепежных элементов, обеспечивающих возможность механизации крепежных работ.
Основным фактором, определяющим правильность проектирования и дальнейшего производственного процесса изготовления разъема является выбор схемы базирования.
В общем случае всякое твердое тело (деталь, узел, агрегат), рассматриваемое в системе трех взаимно перпендикулярных осей, может иметь шесть степеней свободы: три перемещения вдоль осей ох,
37
www.vokb-la.spb.ru
Часть I. Технологичность конструкций агрегатов и узлов планера
Рис. 5. Стык панелей сварной конструкции.
www. vokb- la. spb. ru
Гл. 3, Проектирование разъемов и стыков
у, ог и три поворота относительно тех же осей, поэтому положение детали (узла, агрегата) в пространстве вполне определяется либо координатами и тремя углами, либо шестью координатами (рис. 6).
Рис. 6. Схема базирования детали в декартовой системе координат.
Координаты детали (узла, агрегата) могут быть заменены опорными точками, расположенными в трех взаимно перпендикулярных плоскостях (рис. 7).
Рис. 7. Схема базирования детали в приспособлении.
В случае, показанном на рис. 7, три силы зажима Wi, №2 и Ц73 обеспечивают силовое замыкание.
Элементы разъемов и стыков агрегатов планера, как правило, ограничены простейшими поверхностями— плоскими и цилиндрическими. Такими поверхностями являются отверстия под стыковые болты и контактные поверхности пазов (см. рис. 1—3).
Схемы базирования по плоскости и отверстиям с применением установочных пальцев (штифтов, болтов) можно разделить на три группы:
1) по торцу и отверстию, при этом возможны два случая:
основной базирующей поверхностью является отверстие;
основной базирующей поверхностью является торец;
2) по плоскости, торцу и отверстию с осью, параллельной плоскости;
3) по плоскости и двум перпендикулярным к ней отверстиям.
Рассмотрим в качестве примера базирование секций фюзеляжа самолета для случая с фланцевым разъемом (рис. 8).
При стыковке агрегатов совмещением их шести базовых точек каждый из агрегатов лишается шести степеней свободы относительно другого. Три базовые точки на стыке каждого из агрегатов оформлены приливами 1—6. Контакт по этим приливам лишает каждый из агрегатов трех степеней свободы относительно другого. Агрегаты соединяются классным болтом 7 с неподвижной посадкой по отверстиям в приливах 1 и 5.
Этот болт (сеч. А—А на рис. 8, а) лишает каждый из стыкуемых агрегатов еще двух степеней свободы относительно ответного агрегата — возможности перемещения в двух взаимно перпендикулярных направлениях в плоскости, параллельной плоскости разъема. Болт 8, соединяющий агрегаты через круглое отверстие в приливе 6 и овальное отверстие в приливе 3 (сеч. Б—Б на рис. 8, а) лишает агрегаты последней, шестой степени свободы — возможности поворота вокруг оси болта.
Контакт между плоскостями Р и Q разъема агрегатов обеспечивается заполнением зазора между ними специально предусмотренными компенсирующими прокладками 9. Все остальные болты 10, соединяющие агрегаты по разъему, устанавливаются в отверстия с зазором по диаметру (сеч. В—В на рис. 8,а).
Соединение агрегатов по разъему рассмотренного вида обеспечивает точную координацию агрегатов без применения стыковочных приспособлений и совместной обработки элементов разъема. При использовании компенсирующих прокладок осуществляется силовое замыкание плоскостей разъема без особых требований к точности обработки стыка каждого агрегата.
Введение в конструкцию разъема дополнительных жестко закоординированных точек (сверх необходимых шести) делает разъем статически неопределимым и резко снижает его технологичность, так как неизбежно приводит к необходимости выполнения подгоночных операций при соединении, в частности, к совместной разделке отверстий.
Данный разъем становится также статически неопределимым, если заменить овальное отверстие в приливе 3 или любое другое крепежное отверстие (см. рис. 8, а) на круглое классное отверстие. Стыковку* агрегатов по такому разъему без совместной разделки выполнить практически невозможно, так как для этого требуется выдержать расстояние меж
* Независимо от данных выше определений разъема н стыка понятия «стыковка» (любое соединение) и «отстыковка» (операция взаимной увязки двух объектов изделия или оснастки) остаются.
39
www.vokb-la.spb.ru
Часть I. Технологичность конструкций агрегатов и узлов планера
ду отверстиями под болты 7 и 8 с исключительно высокой точностью, не выполнимой в условиях реального производства. Более того, для точной совместной разделки классного отверстия в приливах возникает необходимость установки обоих агрега-
тов в специальное стыковочное приспособление. Операция же совместной разделки в стыковочном приспособлении сильно усложняет стыковку не только в производстве, но и при техническом обслуживании в эксплуатации и при ремонте.
8'в
Рис. 8. Пример конструктивного выполнения фланцевого разъема по правилу базирования на шесть точек (а ) и схема базирования секций фюзеляжа по условно показанной секции I (б):
I, 11 — секции фюзеляжа; 1, 2, 3,4, 5 и 6 — приливы, реализующие три базовые точки; 7 — классный болт, реализующий две базовые точки; 8 — болт в овальном отверстии, реализующий одну базовую точку; 9 — компенсирующие прокладки; 10 — болт с зазором, не создающий избыточных связей.
40
www. vokb- la.spb.ru
Гл. 3. Проектирование разъемов и стыков
Таким образом, нарушение правила базирования шести точек крайне нежелательно.
Однако в реальных конструкциях строгое выполнение правила шести точек связано со значительными трудностями, так как введение большого количества конструктивных размерных компенсаторов (прокладок, регулируемых звеньев и др.) ухудшает весовые характеристики конструкции. Поэтому в практике проектирования разъемов в качестве размерного компенсатора широко используют способность конструкций деформироваться под нагрузкой. Эффект силового замыкания номинально сопряженных, но фактически несовпадающих поверхностей стыков путем их принудительного упругого деформирования при стыковке известен под названием упругой компенсации. В качестве источника усилий для деформирования стыков обычно используют средства крепежа: болты, шпильки и др.
Примером конструкции, рассчитанной на использование эффекта упругой компенсации, может служить фланцевый разъем, схематично показанный на рис. 9. Здесь приливы и компенсирующие прокладки, характерные для варианта разъема, приведенного на рис. 8, а, не предусмотрены. Предполагается, что незначительные местные зазоры между плоскостями разъема будут при стыковке устранены в результате ограниченного деформирования поясов торцовых шпангоутов при затяжке болтов, соединяющих агрегаты. Такая конструкция не менее технологична, чем ранее рассмотренная. Важно
лишь, чтобы при проектировании разъема эффект упругой компенсации был «заложен в конструкцию». Жесткость разъемов должна быть выбрана такой, чтобы при принудительном силовом замыкании их торцовых плоскостей усилия затяжки болтов оказались достаточными и при деформировании разъема в элементах конструкции не возникали чрезмерные внутренние напряжения.
Малая величина компенсации является вообще характерной особенностью упругой компенсации, отличающей ее от конструктивных компенсаторов. Поэтому упругая компенсация применима только в тех случаях, когда можно гарантировать возможность появления лишь весьма незначительных зазоров между соответствующими поверхностями разъемов.
Для решения вопроса о допустимости использования эффекта упругой компенсации может служить следующее ориентировочное правило: исключать из конструкции разъема конструктивные компенсаторы в тех случаях, когда элементы разъема могут быть механически обработаны после сборки агрегата при одной установке инструмента и базировании агрегата по шести базовым точкам. В этих случаях обеспечивается кратчайшая технологическая размерная цепь, определяющая положение обрабатываемых поверхностей разъема относительно его базовых точек, и, следовательно, минимальная производственная погрешность. Если же точность взаимного расположения различных эле
Рис. 9. Вариант разъема, показанного на рис. 8, а, предусматривающий упругую компенсацию.
Зак. 290
В-В побгрнуто
41
www. vokb- la. spb. ru
Часть I. Технологичность конструкций агрегатов и узлов планера
ментов разъема определяется точностью процесса сборки или механической обработки с несколькими установками инструмента, технологическая размерная цепь оказывается многозвенной, производственные погрешности взаимного расположения элементов разъема значительными, и упругая компенсация этих погрешностей может привести к возникновению в деталях конструкции недопустимых по величине внутренних напряжений.
К изложенному выше о фланцевых разъемах следует добавить рекомендацию, предусматривающую доступ к стыковочным болтам с внешней поверхности агрегатов (рис. 10).
В целом фланцевые разъемы относятся к числу наиболее технологичных.
Указанные рекомендации по проектированию технологичных разъемов распространяются на разъемы всех типов, в том числе ушковые, телескопические, ленточные и др.
Разъемы ушкового типа по конструктивному оформлению весьма разнообразны (рис. 11, 12). Обеспечить высокую технологичность этих разъемов, как правило, трудно, так как они накладывают на стыкуемые агрегаты значительное количество избыточных связей.
Рис. 11. Разъем ушкового типа.
На рис. 12 показан близкий к совершенному вариант технологичного ушкового разъема агрегатов по трем узлам типа ухо—вилка. Для того что
бы такой разъем соответствовал требованиям правила шести точек, необходимо, чтобы соединение агрегатов по узлу I выполнялось классным болтом с неподвижной посадкой по плоскостям вилки и уха (узел /); а по узлу II — классным болтом через сферический подшипник в вилке при наличии зазоров между плоскостями уха и вилки (при необходимости эти зазоры могут быть устранены после стыковки компенсирующими прокладками). Узел II должен быть плавающим, как в плоскости разъема, так и в перпендикулярном к этой плоскости направлении. Узел III закрепляется на агрегате после стыковки. Во многих случаях практически достаточно обеспечить возможность перемещения узла лишь в плоскости разъема, так как неточность совпадения отверстий уха и вилки в перпендикулярном этой плоскости направлении обычно может быть компенсирована, незначительным упругим деформированием стыка.
Рис. 12. Вариант технологичного разъема агрегатов типа ухо — вилка по трем узлам.
Телескопические разъемы могут быть выполнены технологичными лишь в том случае, если они обладают высокой жесткостью в радиальном направлении и по своему конструктивному оформлению и габаритным размерам допускают обточку и торцовку после сборки на станках токарного типа. Один из вариан-
Рис. 13. Телескопический разъем.
тов технологичного телескопического разъема показан на рис. 13.
Ленточные разъемы (рис. 14) обычно нетехноло-
гичны, так как предусматривают совместную разделку отверстий под крепежные элементы.
42
www.vokb-la.spb.ru
Гл. 3. Проектирование разъемов и стыков
Шарнирные разъемы предназначаются для лишения соединяемых агрегатов не шести, а пяти степеней свободы. На одну степень свободы (вращение вокруг оси) разъем не должен накладывать связей. Поэтому приведенные выше рекомендации по проектированию технологичных разъемов остаются в силе и для шарнирных разъемов, но с заменой шести базовых точек пятью.
|_____________—- Хй* t
Рис. 14. Ленточный разъем. Рис. 16. Шарнирный разъем с тремя узлами.
Схема технологичного шарнирного разъема приведена на рис. 15.
Узел А (самоустанавливающийся сферический подшипник) лишает руль трех степеней свободы —
возможности поступательного перемещения вдоль трех осей координат. Поэтому назначение узла Б
Рис. 15. Шарнирный разъем с двумя узлами.
сводится к ограничению двух оставшихся степеней свободы — возможности поворота вокруг двух взаимно перпендикулярных осей. Если этот узел выполнить в виде обычной пары ухо — вилка (см. рис. 12, узел /), то он наложит на агрегат пять связей, три из которых окажутся избыточными, причем совместная разделка узлов будет неизбежна. Поэтому в конструкцию узла должен быть
введен компенсатор, снимающий с агрегата три избыточные связи. Пример такого узла показан на рис. 12 (узел II). Конструктивный размерный компенсатор (сферический вкладыш в сочетании с зазором) в этом узле не только устраняет необходимость подгонки при сборке, но
компенсирует и температурное изменение размера L (см. рис. 15) в эксплуатации.
Рассмотренный разъем предусматривает соединение агрегатов по двум шарнирным узлам. Необходимость обеспечения высокой жесткости часто
вынуждает конструктора применять многоузловые шарнирные разъемы (рис. 16). В данном случае введение каждого узла сверх основных неизбежно накладывает на агрегат избыточные связи, поэтому совместная разделка становится практически неизбежной. Обычно в таких случаях избыточные узлы проектируют по схеме, показанной на рис. 16 (узел В). Агрегат при стыковке устанавливают по основным узлам А и Б, после чего совместно разделывают отверстия 1 в остальных узлах.
Рациональным является также применение в конструкции узлов навески с карданом (рис. 17).
Рис. 17. Узел навески элерона:
1, 4 — кронштейны; 2— кардан; 3 — компенсирующие шайбы.
Комбинированные разъемы — это соединения агрегатов, в которых плоскости стыка состоят из различных по конструкции элементарных узлов.
Применяемые сочетания комбинированных разъемов показаны на рис. 18.
Сборка агрегатов с комбинированными разъемами сопряжена с большими трудностями и практически не обеспечивает получения высокой степени взаимозаменяемости. Применять такие разъемы в конструкции самолетов не желательно.
Сказанное выше о необходимости обеспечения правильного положения всех элементов разъемов относительно базовых точек полностью распространяется на разъемы коммуникаций. Однако в отличие от разъемов агрегатов разъемы коммуникаций
6*
43
www.vokb-la.spb.ru
Часть I. Технологичность конструкций агрегатов и узлов планера
должны содержать размерные компенсаторы. Пример правильного в технологическом отношении решения этого вопроса приведен на рис. 19.
/. Фланец + лента
Рис. 19. Компенсаторы в разъеме коммуникаций:
1 — трубопровод; 2 — разъем трубопровода; 3—-гибкий шланг-компенсатор; 4 — электрожгут; 5 — свободная часть электрожгута-компенсатора; 6 — штепсельный разъем (/, II— секции фюзеляжа).
Ч. Фланец* фланец ( во взаимно-- перпендикулярных плоскостях)
Рис. 18. Схемы комбинированных разъемов.
Для обеспечения удобства подходов к разъемам коммуникаций последние рекомендуется располагать в специальных коробах (рис. 20).
Сборка агрегатов, секций и отсеков из панелей и узлов осуществляется соединением панелей и уз-
44
лов каркаса между собой стыкам.
по технологическим
Рис. 20. Короб для коммуникаций:
1 — короб; 2 — колодка с трубопроводами; 3 — колодка для крепления жгутов электропроводов; 4 — продольная перегородка; 5 — крышка короба; 6 — обшивка фюзеляжа; 7 — винты крепления крышки короба.
Основные требования к выполнению этих стыков следующие:
1) необходимо предусматривать возможность свободного подхода к технологическим стыкам при сборке для осуществления соединения механизированным путем;
2) для получения заданной точности формы и размеров собираемых агрегатов технологические стыки должны предусматривать сборку с компенсацией.
Для использования компенсации при стыковке панелей и узлов каркаса по технологическим стыкам необходимо
при компенсации перемещением (наиболее предпочтительный способ компенсации) стыковые поверхности располагать параллельно компенсируемому размеру (или близко к этому направлению);
при упругой компенсации и компенсации введением прокладок или снятием слоя материала стыковые поверхности располагать перпендикулярно компенсируемому размеру (или близко к этому направлению).
Примеры правильной ориентации поверхностей технологических стыков относительно компенсируемого размера приведены на рис. 21, 22, 23;
3) при габаритных размерах агрегата (секции, отсека), превышающих предельные возможности механизации выполнения соединений, в стыковых швах не должны применяться невыполнимые или трудно выполнимые вручную и ручным механизированным инструментом виды соединений (дюралю-миновые заклепки диаметром более 6 мм, стальные заклепки диаметром более 5 мм, заклепки в пакетах толщиной более 3d, точечная сварка и т. д.).
www. vokb- la. spb. ru
Рис. 21. Соединение панели со шпангоутом с компенсацией перемещением:
1 — шпангоут; 2 — панель.
Рис. 22. Соединение панелей кессона крыла с компенсацией прокладками:
1,3— прокладки; 2, 4 — панели.
Рис. 23. Соединение панели крыла с нервюрой методом упругой компенсации:
1, 3 — панели; 2 — нервюра.
Гл. 3. Проектирование разъемов и стыков
www.vokb-la.spb.ru
ГЛАВА 4
ЧЛЕНЕНИЕ ПЛАНЕРА
47
www. vokb- la.spb.ru

Гл. 4. Членение планера
При проектировании планера самолета необходимо сначала определить расположение конструктивно-эксплуатационных разъемов, делящих планер самолета на агрегаты. При этом следует руководствоваться не только удобством транспортировки и эбслуживания самолета, но и требованиями производства (рис. 1).
Членение агрегатов на панели и узлы является важнейшим технологическим требованием к конструкции. Нерасчлененная конструкция является неприемлемой для производства.
В настоящей главе рассматриваются
— технологическое членение агрегатов на секции (отсеки) и части;
Рис. 1. Членение самолета на агрегаты:
1 — фюзеляж; 2 — крыло; 3 — оперение.
Затем по конструктивной схеме необходимо на-: 'ить конструктивно-технологическое членение аг--,-ата на более мелкие сборочные единицы: секции, теки, узлы и панели. Это целесообразно произве-..£ в начальный период проектирования агрегата, как от этого зависит выбор конструкции деталей, . 'эдов и средств соединения панелей и узлов, схе-j герметизации топливных и воздушных отсеков, а тучае сварной конструкции — порядок сварки за-« - ающих швов баков. В этот период проектиро-
--‘я намечаются в общих чертах конструктивные :: :мы всех входящих в агрегат деталей.
:-гк. 290
— выбор схемы панелирования;
— выбор размеров и количества панелей.
Расчлененная конструкция агрегатов обладает следующими преимуществами:
позволяет одновременно проектировать панели и узлы агрегата, что сокращает сроки и трудоемкость проектирования;
позволяет комплексно механизировать процесс сборки, что приводит к резкому повышению качества сборки, производительности труда, улучшению условий труда, снижению издержек производства;
49
www.vokb-la.spb.ru
Часть I. Технологичность конструкций агрегатов и узлов планера
обеспечивает наилучшие условия для контроля качества основной массы соединений;
позволяет расширить фронт работ по сборке агрегатов путем параллельной сборки панелей и узлов, сократить цикл сборочных работ;
облегчает транспортировку и ремонт агрегатов.
Этими преимуществами обладает конструкция аг
регатов, имеющих клепаные и сварные соединения, причем расчлененная конструкция сварных агрегатов позволяет большинство сварных швов выполнять автоматической сваркой (в том числе замыкающие швы), регулировать и контролировать процесс сварки, применяя при контроле узлов наиболее совершенные методы.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ЧЛЕНЕНИЕ АГРЕГАТОВ НА СЕКЦИИ (ОТСЕКИ) И ЧАСТИ
При решении вопросов членения агрегатов необходимо принимать во внимание габаритные размеры агрегатов (особенно длину) и функции, выполняемые отдельными частями конструкции (кабиной пилота, отсеками оборудования, баковыми отсеками, отсеками двигателей, хвостовым отсеком и др.).
Агрегаты, длина которых превышает 10 м, в любых случаях целесообразно членить на несколько
секции и панели, ниже в 1,5—3 раза, чем трудоемкость таких же нерасчлененных агрегатов.
Членение агрегатов на секции (отсеки) и части, кроме снижения трудоемкости, расширения фронта работ и удобств транспортировки, имеет преимущество: отдельные секции легче контролировать, тем более, что контроль герметичности разных по назначению секций, как правило, различный.
Рис. 2. Членение агрегатов самолета иа части и отсеки:
1 — кабина пилота; 2 — топливный отсек фюзеляжа; 3 — хвостовая часть фюзеляжа; 4 — носовая часть крыла; 5 — средняя часть крыла; 6 — хвостовая часть крыла.
секций, применяя для их сборки преимущественно разъемные болтовые соединения. Агрегаты длиной до 10 м одного назначения (пассажирский отсек, баковый отсек и др.), имеющие прямолинейные обводы, небольшое количество сборочных узлов и панелей, можно не расчленять на секции. Агрегаты, выполненные из различных материалов (носовая часть крыла из титана, средняя часть — из стали, хвостовая часть — из алюминиевых сплавов), целесообразно членить на части (рис. 2).
При членении агрегатов сварной конструкции необходимо предусматривать возможность их посекционной сборки с компенсирующими звеньями (панелями) и свободного подхода к местам соединений для осуществления автоматической сварки замыкающих Швов (рис. 3).
Трудоемкость сборки агрегатов, расчлененных на
6Q
Рис. 3. Схема технологического членения отсека фюзеляжа с компенсирующими звеньями:
1 — компенсирующие звенья; 2 — замыкающие швы.
www.vokb-la.spb.ru
Гл. 4. Членение планера
ВЫБОР СХЕМЫ ПАНЕЛИРОВАНИЯ
Панелирование — членение агрегата и его частей :а более мелкие сборочные единицы.
Панели агрегатов клепаной конструкции состоят з обшивки и силовых элементов каркаса (рис. 4).
Панели агрегатов монолитной конструкции представляют собой отдельные монолитные узлы (литые, прессованные, катаные, локально-штампованные и др.).
Рис. 4. Членение фюзеляжа клепаной конструкции на панели.
Рис. 5. Принципиальная схема панелирования крыла монолитной конструкции:
/ — панели верхние; 2— лонжерон; 3 — нижняя панель.
* 51
www. vokb- la. spb. ru
Часть I. Технологичность конструкций агрегатов и узлов планера
Выбрать схему панелирования—это значит разработать графическую схему членения агрегата и его частей на панели (рис. 5).
При разработке схемы панелирования агрегатов клепаной и сварной конструкций необходимо учитывать сортамент листов (длину и ширину), поставляемых промышленностью, и только в исключительных случаях отступать от ГОСТ. Габаритные размеры монолитных панелей необходимо назначать, учитывая возможности металлургической промышленности и металлорежущего и заготовительноштамповочного оборудования (фрезерного, гибочного, обтяжного и др.).
Стык обшивок целесообразно размещать на силовых элементах каркаса так, чтобы конец обшивки совпадал с замыкающей частью секции или агрегата, не выступая за пределы этой части и не образуя зазоров между стыками.
Для агрегатов, имеющих обшивку из листа, подкрепленную силовыми элементами, может быть несколько вариантов панелирования (рис. 6, 7).
Решить, какая схема панелирования является наилучшей в каждом конкретном случае, можно лишь путем комплексного расчета, учитывающего влияние каждой схемы на основные технико-экономические показатели производства (уровень механизации, трудоемкость, затраты на оснастку и т. д.).
Проведенные в этой области работы позволяют утверждать, что наилучшие технико-экономические показатели производства обеспечиваются при членении агрегатов на панели, включающие обшивку, стрингеры, части несиловых шпангоутов или нервюр.
Для агрегатов, силовая основа которых состоит из монолитных панелей и отдельных монолитных узлов каркаса, схема панелирования определена (панели представляют собой монолитные узлы, соединенные между собой и деталями каркаса при сборке данного агрегата (см. рис. 5).
.Для стальных и титановых агрегатов, состоящих из сварных панелей, схема панелирования аналогична предыдущей, за исключением метода крепле-
Рис. 6. Варианты панелирования фюзеляжа:
а — панели из обшивки и стрингеров; б — панели из обшивки, стрингеров и частей шпангоутов; в — панели, состоящие из обшивки, стрингеров и половинок шпангоутов.
Рис. 7. Типовые панели фюзеляжа.
В случае членения агрегатов на панели, включающие обшивку и стрингеры, сборка агрегатов ограничивается возможностью механизации процессов соединения панелей с нервюрами и шпангоутами.
Однако вариант панелирования, при котором панели содержат большое количество поясов силовых шпангоутов.или поясов лонжеронов и нервюр, теряет свою эффективность из-за трудоемкой стыковки этих панелей при сборке в агрегат.
62
ния панелей. В этом случае при сборке агрегата они привариваются к силовым элементам, образуя герметичные швы (рис. 8).
При включении в конструкцию фюзеляжа воздухозаборников, если они не являются отдельными агрегатами, разбивка на панели может производиться так, как указано на рис. 10. Если агрегат сварен из стали и титана, обшивка агрегатов выбирается в 2—3 раза меньшей толщины, чем обшивка из алюминиевых сплавов, поэтому для создания жесткости этих панелей рекомендуется применять в конструкции агрегатов гофровые обшивки, особенно в воздухозаборниках (рис. 9, 10).
Панели агрегатов могут содержать также элементы бортовых систем (например, люки фотоотсеков, на которых монтируется фотооборудование).
Но, как правило, бортовое оборудование монтируется на специальных панелях, которые крепятся к элементам планера уже в собранных секциях или агрегатах.
Выбор определенной схемы панелирования должен находить отражение в конструктивном оформлении чертежей на агрегат.
www. vokb- la. spb. ru
Часть I. Технологичность конструкций агрегатов и узлов планера
ВЫБОР РАЗМЕРОВ И КОЛИЧЕСТВА ПАНЕЛЕЙ
Возможность панелирования агрегатов оказывает огромное значение на технологичность конструкции. Одним из основных показателей технологичности агрегата является коэффициент панелирования, который определяется отношением площади той части агрегата, которая делится на панели, ко всей площади, включая и обтекаемую воздухом площадь воздухозаборников,
rz пл. пан
Ап = --------
мпл. агр
Этот коэффициент должен стремиться к 1. Агрегат полностью панелирован, если Кп=1-
Количество панелей, на которое расчленяется агрегат, оказывает весьма существенное влияние на технико-экономические показатели производства.
При определении количества и размеров панелей необходимо учитывать, что от этого зависит изменение фронта работ, сложность и количество сборочной оснастки и соответственно производственные площади, производительность труда при выполнении сборочных и монтажных работ, трудоемкость работ, выполненных в стапеле при стыковке панелей и т. д.
Проведенные исследования изменения техникоэкономических показателей при оценке конструкции в зависимости от количества панелей, на которые расчленяется секция диаметром D, позволили получить данные для построения графиков.
Ниже приводятся для примера графики изменения коэффициента относительной трудоемкости при различных условиях сборки в зависимости от диаметра секции и числа панелей (рис. 11).
Под коэффициентом относительной трудоемкости в данном случае понимается отношение трудоемкости расчлененной конструкции к трудоемкости не-расчленеиной конструкции.
Представленные графики составлены исходя из следующих условий:
1. Рассмотрены только клепаные конструкции.
2. Число панелей m взято от 2 до 10; диаметры секций приняты равными 1, 2, 3, 4 м.
3. Соотношение сборочно-клепальных и монтажных работ для нерасчлененной конструкции принято равным 6:4 (60% от общей трудоемкости составляют сборочно-клепальные работы и 40% — монтажные).
4. Монтажные работы выполняются вручную.
5. Условия труда как ручного, так и механизированного наилучшие.
6. Потери труда не учитываются.
7. Фронт работ всегда наибольший из допустимых.
8. Предполагается полная взаимозаменяемость деталей и узлов.
9. Применяются следующие схемы сборки:
А — производится одновременная клепка пневмо-ручным инструментом всех панелей, на которые рас
членена секция; параллельно на панелях выполняются все монтажные работы, затем из панелей собирается секция;
Рис. 11. Графики изменения коэффициента относительной трудоемкости Р/ для различных схем сборки в зависимости от диаметра секций D и числа панелей т.
Б — на панелях производится только клепка пневморучным инструментом; монтажные работы выполняются в секции после ее сборки из панелей;
В — отличается от схемы А применением прессовой групповой клепки при соединении обшивки со стрингерами. Вся остальная клепка осуществляется вручную;
Г — отличается от схемы Б только тем, что клепка продольного набора панели с обшивкой выполняется на прессе групповой клепки;
Д — предусматривается полная механизация клепки всех элементов продольного и поперечного набора с обшивкой, а также механизация образования отверстий под клепку на групповых прессах (автоматах). Монтажные работы выполняются в секциях;
Е — отличается от схем Б и. Г тем, что вся работа по сборке панелей механизирована с помощью пресса-автомата, как и в схеме Д.
54
i
WWW.’
i-la.spb.ru
Гл. 4. Членение планера
Анализ графиков, показанных на рис. 11, позволяет сделать следующие выводы:
1. Членение секций на панели всегда приводит к снижению трудоемкости, при этом тем большему, чем более совершенна механизация клепки, чем больше монтажей устанавливается на панелях и чем меньше объем стыковочных работ. Согласно этому, наименьшей трудоемкостью отличаются схемы Д, В и А, а наибольшей — схемы Е, Г и Б.
2. С увеличением диаметра секции относительный коэффициент изменения трудоемкости £, увеличивается, следовательно, эффект от панелирования сказывается на снижении трудоемкости в меньшей мере, чем при панелировании секции небольших диаметров (1—2 м).
3. Увеличение числа панелей одного и того же диаметра секции приводит к возрастанию £г-, что указывает на повышение трудоемкости стыковочных работ при сборке члененной секции при большем их числе, хотя трудоемкость сборки панелей при этом снижается. Следовательно, не рекомендуется членить агрегаты на большое число панелей.
При членении агрегатов типа крыльев целесообразнее число панелей определять их конструкцией и технологическим процессом сборки, а не экономическими факторами.
Монтажные работы в крыле занимают незначительный объем по, сравнению со сборочно-клепальными, поэтому при панелировании агрегатов типа крыльев можно воспользоваться тремя схемами сборки фюзеляжа (А, В и Д).
55
www.vokb-la.spb.ru
ГЛАВА 5
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУКЦИЯМ СБОРОЧНЫХ ЕДИНИЦ
S Зак. 290
57
www.vokb-la.spb.ru
Гл. 5. Технологические требования к конструкциям сборочных единиц
Сборка узлов, панелей и агрегатов может осуществляться различными методами. Для того чтобы тот или иной метод сборки мог быть применен в производстве, конструкция сборочной единицы должна отвечать определенным требованиям. Поэтому при проектировании сборочных единиц конструктор должен четко ориентировать их на определенный метод сборки.
Методы сборки классифицируют по различным признакам. Наиболее важным для учета при проектировании сборочных единиц является способ обеспечения требуемого взаимного расположения собираемых элементов. По этому признаку применяемые методы сборки можно классифицировать так, как это показано на схеме.
Сборка по сборочным отверстиям (СО), расположенным в плоскостях деталей, состоит в совмещении сборочных отверстий деталей посредством временных фиксаторов, контрольных болтов или контрольных заклепок с последующим окончательным соединением деталей (рис. 1).
Сборочные отверстия назначаются, как правило, из числа отверстий заклепочных и болтовых швов узлов. В отдельных случаях в качестве СО могут быть использованы уже имеющиеся на деталях технологические отверстия.
Если конструкция узла не имеет отверстий (при пайке, склейке, сварке), СО могут быть специально з апроектиров аны.
Классификация методов сборки.
Сборка непосредственным совмещением сборочных баз собираемых элементов является, по суще-тву, наиболее простой. Этот метод имеет две раз-эвидности в зависимости от используемых сбороч-ых баз:
по базовым линиям, нанесенным на детали сбо-эчной единицы;
по СО, выполненным в деталях сборочной еди-ицы.
Сборка по базовым линиям заключает-= в совмещении базовых линий, предварительно анесенных на собираемые элементы, фиксировании заимного положения этих элементов с помощью *рубцин и последующем соединении их между лбой.
Точностной и технико-экономический анализ метода сборки по СО освещен в трудах НИАТ № 103, 1958.
Сборка совмещением сборочных баз элементов конструкции со сборочными базами приспособлений. Сборка по базовым отверстиям (БО) — сборка по отверстиям, расположенным в обводах деталей каркаса и обшивке планера.
БО в деталях каркаса и обшивке, как правило, назначаются из числа отверстий заклепочных и болтовых швов конструкции.
По этим отверстиям можно собирать панели, отсеки агрегатов и агрегаты (рис. 2, 3, 4), узлы каркаса и каркасы агрегатов.
59
www.vokb-la.spb.ru
Часть I. Технологичность конструкций агрегатов и узлов планера
1
Подробно метод сборки по БО, технологические процессы изготовления и увязки деталей каркаса и обшивки изложены в РТМ-824, разработанном НИАТ в 1961 г.
Рис. 1. Схема сборки по сборочным отверстиям:
/ — сборочные отверстия; 2 — направляющие отверстия; 3 — фиксаторы.
Рис. 2. Сборка панели из деталей по базовым отверстиям.
Рис. 3. Сборка отсека из панелей фюзеляжа по базовым отверстиям.
Рис. 4. Сборка крыла из отсеков по базовым отверстиям.
Сборка по координатно-фикс ирую-щим отверстиям (КФО)—сборка по специальным отверстиям, предусмотренным при проектировании в плоских элементах продольного и поперечного набора каркаса агрегатов планера.
КФО используются в качестве сборочных баз и располагаются, как правило, на базовых осях узлов или на расстояниях, кратных 25,0—50,0 мм (рис. 5). По этим же отверстиям различные сборочные единицы фиксируются в приспособлениях. Поэтому они получили название координатно-фиксирующих отверстий.
Рис. 5. Схема разбивки КФО в деталях шпангоута фюзеляжа (хА, ХБ и др. — размеры, кратные 25—50 мм, проставляемые в чертеже; СГФ — строительная горизонталь фюзеляжа).
Система КФО позволяет применять единые базы при обработке деталей и сборке узлов и агрегатов. Кроме того, эта система может быть использована в качестве мерительной базы при монтаже систем бортового оборудования.
В конструкциях агрегатов, не имеющих компенсаторов, КФО назначаются непосредственно в элементах продольного и поперечного набора каркаса
60
www.vokb-la.spb.ru
Гл. 5. Технологические требования к конструкциям сборочных единиц
Рис. 6. Расположение КФО в элементах поперечного набора паиелн.
Рис. 7. Сборка кессона крыла по КФО.
агрегатов планера, выходящих на внутренний контур обшивки (рис. 6).
В конструкциях с компенсаторами (крыло, хвостовое оперение) КФО назначаются в лонжеронах для установки макетных нервюр и установки лонжеронов в сборочном приспособлении (рис. 7).
Примечание. Технологические элементы, устанавливаемые взамен самолетных нервюр через определенные дистанции и выходящие на внутренний контур обшивки (в процессе сборки макетные нервюры заменяются самолетными).
Схема разбивки КФО в деталях шпангоута фюзеляжа показана на рис. 5.
При сборке панелей и секций фюзеляжа может применяться и комбинированная схема базирования (в зависимости от конструкции), при которой
Рис. 8. Комбинированная схема базирования: О.С.С. — ось симметрии самолета; С.Г.Ф. — строительная горизонталь фюзеляжа; Л.П. — линия пола (теоретическая).
Рис. 9. Фиксации ободов шпангоута по КФО в приспособлении дли сборки панелей клееклепаной конструкции:
1 — сменный фитинг; 2 — ободы шпангоутов панели № 2; 3 — обод шпангоутов панели № 1.
61
www.vokb-la.spb.ru
Часть I. Технологичность конструкций агрегатов и узлов планера
ursW1*'
нижние панели собираются от наружного контура обшивки с применением ложементов или рубильников приспособления (рис. 8);
боковые и верхние панели собираются с установкой в приспособлении ободов шпангоутов по КФО; указанная база сохраняется и в стапеле общей сборки отсека (рис. 9).
Метод сборки с применением КФО может быть распространен на сборку узлов, панелей, секций и агрегатов планера самолета одинарной и двойной кривизны клепаной, клеесварной и монолитной конструкций.
Сборка с применением КФО предъявляет ряд требований к конструкции при проектировании новых самолетов.
Требования к технологическому членению агрегатов:
при сборке по КФО необходимо членить
агрегаты планера и их отсеки, имеющие замкнутый контур, на открытые сборочные единицы — секции, панели, узлы (рис. 10);
Рис. 10. Членение отсека фюзелижа на отдельные панели.
ободы шпангоутов — по стыку панелей (при этом между отдельными сегментами рекомендуется предусматривать компенсационные зазоры, обеспечивающие стыковку секций без применения технологических припусков).
Требования к выбору и назначению КФО в элементах каркаса планера:
1. Конструкторы ОКБ, проектирующие новые конструкции самолетов, должны при назначении КФО вносить их в конструктивные чертежи узлов и агрегатов.
На чертежах в местах расположения КФО необходимо давать обозначение: КФО.
2. При назначении КФО в ободах шпангоутов необходимо руководствоваться следующим:
максимально возможное количество отверстий
располагать на прямых, параллельных базовым осям;
диаметр КФО для типовых ободов назначать равным 5 мм, для силовых шпангоутов самолетов тяжелого класса — равным 8 мм, для силовых шпангоутов машин среднего класса — равным 5 мм.
Класс точности отверстий КФО назначать не ниже 3-го.
3. Количество КФО должно быть:
в ободах шпангоутов длиной до 1500 мм — не менее двух;
в ободах шпангоутов длиной более 1500 мм — не менее трех;
в силовых шпангоутах — не менее трех.
4. В продольных элементах каркаса типа балок и лонжеронов монолитной и клепаной конструкции КФО назначать в зависимости от жесткости собираемого агрегата и условий прочности:
а) в лонжеронах клепаной конструкции КФО необходимо располагать попарно, на дистанции, исключающей возможность деформации узла при сборке, а именно через 900—1200 мм.
Диаметр КФО назначать для лонжеронов крыла равным 8 мм; для лонжеронов оперения — равным 5 мм. Класс точности отверстий 3-й;
б) в стойках (или стенках) лонжеронов для установки макетных нервюр назначать не менее двух КФО (по месту установки каждой нервюры) диаметром 5 мм.
Примечание. Для предотвращения разработки КФО, выполненных в стенках лонжеронов клепаной конструкции, устанавливать технологические накладки с креплением их по месту силовых точек конструкции технологическими болтами (рис. 11).
После окончания сборки агрегата технологические найлад-ки снимаются.
В лонжеронах монолитной конструкции, имеющих стык на хорде, КФО назначать попарно в каждой из половин на дистанции 1200—1800 мм (рис. 12).
Диаметр КФО назначать для машин тяжелого класса равным 10—12 мм; для машин среднего класса — равным 8—10 мм; класс точности отверстий КФО —3-й.
В местах расположений КФО в монолитных узлах предусмотреть усиления в виде бонок, вводимых в конструктивный чертеж узла и назначаемых из условия прочности (рис. 13).
62
www.vokb-la.spb.ru
Гл. 5. Технологические требования к конструкциям сборочных единиц
Рис. 13. Усиление лонжерона монолитной конструкции.
Рис. 14. Сборка кессона крыла в приспособлении:
а — конструкция; б — сборка в приспособлении; 1 — обшивка; 2 — стрингеры; 3, 6 — нервюры; 4 — ложементы сборочного приспособления; 5 — верхняя панель; 7—нижняя панель; Д— специально введенные в конструкцию детали-компенсаторы; ЗШ — заклепочный шов; £Пр—размер сборочного приспособления; Р — усилие прижима.
63
www.vokb-la.spb.ru
Часть I. Технологичность конструкций агрегатов и узлов планера
В чертежах для герметичных отсеков должно быть указано «КФО глушить болтом» и назван способ герметизации.
Сборка в приспособлении с фиксацией элементов конструкции сборочной единицы по поверхностям этих элементов.
Рис. 16. Сборка лонжерона по правилу компенсации с применением компенсирующих прокладок к.
Рис. 15. Сборка лонжерона по правилу компенсации:
1 — приспособление; 2 — сборочные базы; П — плоскость сопряжения деталей.
В качестве сборочных баз выбираются те поверхности, расстояние между которыми необходимо выдержать с наибольшей точностью.
Наибольшая точность сборки в свою очередь может быть обеспечена только в случае соблюдения правила компенсации. При выполнении этого правила основной сборочный размер, называемый компенсируемым, образуется не как сумма или разность размеров собираемых деталей, а как результат перенесения на сборочную единицу размера сборочного приспособления (рис. 14).
Сборка по правилу компенсации возможна лишь в том случае, если наряду с соответствующим выбором баз деталей выполняются следующие условия: сборка производится в приспособлении, воспроизводящем компенсируемый сборочный размер;
сборочные базы деталей можно совместить с поверхностями фиксаторов приспособления;
возможно зафиксировать взаимное расположение установленных в приспособлении деталей, соединив их между собой непосредственно или через третью деталь.
Выполнение последнего условия зависит от конструкции сборочной единицы, к которой предъявляются следующие основные требования:
плоскость сопряжения деталей в узле должна быть параллельна компенсируемому сборочному размеру (см. рис. 14 и 15);
конструкция узла должна позволять вводить в нее специальные прокладки, заполняющие зазор между неточно выполненными сопрягаемыми поверхностями (рис. 16).
Следует отметить, что применение прокладок увеличивает трудоемкость сборки и утяжеляет конструкцию.
Л ИТЕРАТУРА
Зернов И. А., Коноров А. А. Теоретические основы технологии и процессы изготовления деталей самолетов. М., Обороигиз, I960.
Себибов А. А., Бирюков Н. М., Б о й ц о в В. В. и др. Технология самолетостроения. «Машиностроение», 1970.
Шекунов Е. П. Основы технологического членения конструкции самолета. «Машиностроение», 1968.
Григорьев В. П. Взаимозаменяемость агрегатов в самолетостроении. «Машиностроение», 1969.
Ансеров М. А. Приспособления для металлорежущих станков. «Машиностроение», 1966.
РТМ-1223. Сборка узлов и агрегатов крупногабаритных самолетов. НИ АТ, 1970.
РТМ-1139. Метод объемной увязки деталей планера и эле
ментов систем оборудования самолетов легкого класса. НИАТ, 1966.
РТМ-1012. Сборка плоских и пространственных узлов в упрощенных приспособлениях по разметке, нанесенной на обшивки методом позитивного светокопирования. НИАТ, 1962.
РТМ-824. Сборка агрегатов самолета по базовым отверстиям. НИАТ, 1961.
РТМ-945. Выбор экономически целесообразного варианта технологического процесса сборки узлов и панелей самолетов клепаной конструкции. НИАТ, 1961.
Методические материалы. Организация технологической подготовки производства. Вып. 3, Организация проектирования технологических процессов сборочных работ. НИАТ, 1965.
ПИ-120—66. Задание, расчет и воспроизведение внешних форм летательных аппаратов. НИАТ, 1967.
64
www.vokb-h
ЧАСТЬ ВТОРАЯ
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИЙ
СИСТЕМ И УЗЛОВ БОРТОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ
» , 290
65
www.vokb-la.spb.ru

Составители: А. Т. ВАКУЛА, Н. Д. ГАЛКИ-
НА, Г. П. ЛАПТЕВА, Т. В. МА-КУНИНА, Б. В. МАСЛОВ, А. 3. ПЕЧЕН КИНА, Е. И. САМСОНОВА, канд. техн, наук В. М. САПОЖНИКОВ
СОДЕРЖА НИЕ
Стр.
Введение ........................67
ГЛАВА 1. Общие положения по технологич-
ности систем бортового оборудо-
вания ............................69
ГЛАВА 2. Технологичность конструкции си-
стем трубопроводов..............75
Элементы систем .... 77
Монтаж систем трубопроводов . 83
ГЛАВА 3. Технологичность конструкции элек-
тросистем .......................89
Элементы систем .... 91
Монтаж электрораспредели-
тельных устройств .... 101
Монтаж электрожгутов и электрооборудования .... 101
Металлизация электросистем . 106
ГЛАВА 4. Технологичность конструкции ме-
ханических систем управления . 109
Элементы систем . . • .111
Монтаж механических систем управления..................122
66
www.vokb-la.spb.ru
Часть II. Технологичность конструкций систем и узлов бортового оборудования
В в е д
Насыщенность самолетных конструкций разнооб-_ азными по видам и назначению системами обору--?зания, стесненность их размещения и трудность одходов при выполнении монтажа и особенно при - -сплуатации, а также значительное повышение зебований к качеству и надежности работы всех :стем самолета выдвинули на первый план вопрос гнелогичности конструкций этих систем.
Это понятие подразумевает в данном случае наи-' лее целесообразное изготовление деталей и узлов, : лиенальное их размещение в конструкции само-ста. простоту монтажа (не в ущерб качеству), воз-::жность подхода к местам крепления бортового 'орудования, а также контроля и испытания си-.тем в законченном или почти законченном виде в состыкованных агрегатах самолета при невысо-•х производственных затратах.
В данной части сборника даны рекомендации; от-сящиеся к технологичности конструкций систем-змолетов и вертолетов. Эти рекомендации разра-
таны на основе законченных работ НИАТа, обобщения опыта передовых предприятий, рассмотрения выявления наилучших конструктивных решений компоновок. Наряду с этим в рекомендациях от-
е н и е
мечены и нетехнологичные элементы систем, чтобы предостеречь конструкторов от их использования.
Первая глава содержит общие положения, которые в равной степени относятся ко всем системам оборудования самолета и должны учитываться при проектировании любой из них. Здесь рассматривается наиболее эффективное размещение систем друг относительно друга и по агрегатам самолета в зависимости от их конструктивных разъемов.
Во второй главе даны рекомендации по проектированию технологичных элементов и монтажей систем трубопроводов, в третьей — электросистем, в четвертой — механических систем управления.
Три последние главы составлены примерно по одному принципу. Вначале даются рекомендации по технологичности элементов систем, затем по проектированию монтажей самих систем. Каждая глава отражает специфические особенности той или иной системы, связанные с ее назначением, условиями работы и эксплуатации.
Данные рекомендации не могут претендовать на полноту и не являются обязательными, но если их применение поможет конструкторам создавать более технологичные конструкции, то авторы будут считать свою задачу выполненной.
www. vokb- la. spb. ru
ГЛАВА 1
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ СИСТЕМ БОРТОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ
69
www. vokb- la. spb. ru
Гл. 1. Общие положения по технологичности систем бортового оборудования
При монтаже бортового оборудования нецелесообразно выполнять разметочные, сверлильные и подгоночные работы, связанные с образованием стружки. Поэтому детали крепления бортового оборудования типа кронштейнов, уголков, диафрагм и т. д. рекомендуется устанавливать заранее при агрегатной сборке и проектировать по чертежам планера, включая их в силовые схемы каркаса.
При проектировании деталей планера с целью исключения сверления отверстий и доводочных работ при монтаже должно быть увязано взаимное расположение отверстий, вырезов и посадочных мест под установку узлов бортового оборудования прокладку коммуникаций.
Следует предусматривать конструктивную при-гмственность деталей и узлов систем. Рекомендуется по возможности применять ранее разрабо--анные и зарекомендовавшие себя в эксплуатации технологичные элементы и участки систем бортово-~э оборудования.
Рекомендуется максимально использовать стандартизованные элементы систем. При выборе стандартов и РТМ следует использовать «Тематический хазатель действующих отраслевых нормалей и ?ТМ основного производства по группам» (по состоянию на 1 января 1969 г. и на 1 января 1970 г. Части I и II. НИИСУ, 1969, 1970).
При проектировании систем бортового оборудования необходимо предусматривать возможность доступа с необходимым инструментом к соединением. агрегатам, готовым изделиям для их проверки, замены или ремонта. Для этого рекомендуется создавать открытые конструкции планера, предусматривать разъемы отсеков и совмещение с ними с азъемов коммуникаций, а также технологические и эксплуатационные лючки. Совмещение разъемов стсеков с разъемами коммуникаций позволяет производить монтаж бортового оборудования в отсеках планера до их стыковки.
Технологичным конструктивным решением следует считать такое размещение агрегатов и узлов систем, при котором съем одного из них для осмотра спи замены не вызывает демонтажа расположенных : ядом агрегатов.
Конструкция соединений должна предусматри-?.ть их быстрый и легкий разъем на случай демон--зжа.
Готовые изделия и агрегаты не должны закрывать с ступ к местам стыков и соединений отсеков пла
нера. Для этого монтаж оборудования бортевых систем рекомендуется производить вне стыков планера, располагая там. лишь стыки коммуникаций.
При проектировании готовые изделия, арматуру и коммуникации бортовых систем рекомендуется объединять в крупные монтажные узлы и располагать на съемных панелях или крышках. На панелях закрепляется несколько узлов и готовых изделий одной системы, соединенных друг с другом непосредственно или с помощью коммуникаций. Готовые изделия и агрегаты оборудования, входящие в монтажный узел, следует по возможности соединять без трубопроводов, то есть блокировать (рис. 1). Блокирование позволяет сократить количество соединительной арматуры и протяженность трубопровода, упростить монтаж, уменьшить вес изделия и повысить его надежность. На рис. 2 показана панель с гидроагрегатами, которая полностью собирается на верстаке и испытывается на специальном стенде, а затем монтируется на изделии. Панели с гидроагрегатами после комплексной отработки на верстаке уже не участвуют в общей промывке системы и должны быть закольцованы. При этом монтаж оборудования на панели производится с помощью специальных приспособлений, обеспечивающих точность установки и взаимозаменяемость по стыкам.
Расположение бортовых систем в изделии должно исключать возможность попадания рабочей жидкости на аппаратуру и электрожгуты. Трубопроводы кислородной системы необходимо размещать выше трубопроводов гидросистемы. Системы рекомендуется располагать по схеме, приведенной на рис. 3.
При проектировании систем следует предусматривать возможность применения средств механизации и автоматизации монтажа и выполнения максимального количества монтажей на верстаке.
Для прокладки коммуникаций рекомендуется предусматривать специальные места в виде ниш и желобов, закрывающихся легкосъемными панелями или лючками, или прокладку проектировать в обтекателях, гаргротах и т. п. На рис. 4 показано расположение трубопроводов под обтекателем.
При выборе крепежных деталей необходимо предусматривать максимальное использование стандартов и нормалей. Общее количество типоразмеров используемых крепежных деталей должно быть минимальным.
71
www.vokb-la.spb.ru
Часть II. Технологичность конструкций систем и узлов бортового оборудования
72
Гл. 1. Общие положения по технологичности систем бортового оборудования
Рис. 2. Панель с гидроагрегатами.
Рис. 3. Схема расположении бортовых систем:
1 — радиоаппаратура; 2 — электросистема; 3 — кислородная система; 4 — гидросистема; 5 — топливная система; 6 — система кондиционирования;
7 — противопожарная система.
Рис. 4, Размещение трубопровода, обеспечивающее свободный подход при монтаже.
Конструкция элементов крепления узлов и коммуникаций бортового оборудования должна состоять из минимального количества деталей; для крепления следует широко использовать элементы каркаса изделия.
Крепление агрегатов и готовых изделий бортового оборудования на кронштейнах или профилях рекомендуется производить по анкерным гайкам. На рис. 5 показано типовое крепление готового изделия болтами по анкерным гайкам.
10 Зак. 290
Рис. 5. Типовое крепление готового изделия.
При проектировании контровки болтов и винтов рекомендуется пользоваться нормально АН-1719 (261 АТ). Контровку гаек шплинтами следует осуществлять по нормали АН-1641 (184АТ).
Металлизацию систем оборудования рекомендуется выполнять по нормали АН-1590 (6236С56).
Все бортовые штуцера и разъемы рекомендуется применять нормализованными или стандартизованными в соответствии с действующими отраслевыми нормалями или стандартами.
Для удобства эксплуатации разъемы соединений коммуникаций, особенно в эксплуатационных разъемах планера, целесообразно помещать в одном месте и по возможности на одной панели. На рис. 6 показано технологичное расположение разъемов соединений трубопроводов.
Рис. 6. Технологичное расположение разъемов трубопроводов.
Конструкция систем должна удовлетворять требованиям автоматизированного контроля без демонтажа бортового оборудования.
При разработке конструкции каждой системы оборудования следует предусматривать возможность контроля и испытания систем или их участков в отдельных агрегатах. На рис. 7 схематично показан такой агрегат — крыло.
Крыло 1 устанавливается на контрольный стенд 5 и стыкуется с ним, при этом происходит соединение всех систем трубопроводов и тяг управления. На контрольном стенде имеются измерительные приборы 4, по которым проверяется работа систем, смонтированных в крыле. С помощью измерительных приборов проверяются также углы отклонения посадочного щитка 6 и элерона 7, действие системы 3 подвески груза, системы 2 заправки горючего из бака и т. д.
73
www.vokb-la.spb.ru
Часть II. Технологичность конструкций систем и узлов бортового оборудования
Рис. 7. Схема отработки крыла на стенде:
i — крыло; 2 — система заправки горючего из бака; 3 — система подвески груза; 4 — измерительные приборы; 5 — контрольный стенд; 6—посадочный щиток; 7 — элерон.
При проектировании систем следует указывать основные параметры по ТУ, которые необходимо
проверять. Для записи параметров рекомендуется следующая форма:
Системы (участки) Проверенные параметры
Наименование по ТУ фактические

В технические условия на крупные монтажные узлы следует включать раздел проверки их перед монтажом.
Координаты мест установки и точек крепления на всех чертежах следует показывать только относительно физических баз, например, шпангоутов, лонжеронов и т. п. От теоретических осей рекомендуется показывать только справочные размеры.
Общий вид установочного чертежа бортового оборудования должен давать представление о конструкции, способе установки и координатах мест крепления. Направление полета всегда должно быть показано стрелкой.
www. vokb- la. spb. i
ГЛАВА 2
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СИСТЕМ ТРУБОПРОВОДОВ
10’ 75
www.vokb-la.spb.ru
Гл. 2. Технологичность конструкции систем трубопроводов
ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМ
При проектировании ниппельных соединений трубопроводов рекомендуется пользоваться сборником ГОСТ 13954—684-ГОСТ 13977—68*, которые распространяются на соединения трубопроводов по наружному конусу (рис. 1).
Рис. 1. Соединение трубопроводов по наружному конусу.
Для выбора необходимого соединения для трубопроводов из стали Х18Н10Т рекомендуется пользоваться табл. 1, в которой указаны их прочностные характеристики. Соединения по ГОСТ 13954—684-ГОСТ 13977—68 с зазором между ниппелем и трубой 6<Д15 мм и радиусом перехода из конической части в цилиндрическую р = 3,5—4,5 мм имеют усталостную прочность на 75% выше, чем соединения по нормали АН-1426, еще широко применяемые в изделиях авиационной техники.
Еще лучшими прочностными характеристиками обладают ниппельные соединения трубопроводов без зазора (6=0 или —0,1 мм) и с конической поверхностью хвостовика ниппеля.
В чертежах необходимо давать указания об изготовлении ниппельных соединений в соответствии с рекомендациями РТМ-1120, часть 1 (НИАТ, 1969).
Для обеспечения требуемой герметичности ниппельных соединений рекомендуется применять соединения трубопроводов по наружному конусу с криволинейной развальцовкой по нормали АН-2296 для труб из алюминиевых сплавов и нержавеющих сталей (рис. 2).
* ГОСТы разработаны на основе нормали АН-1854.
Таблица 1
Трубопровод и соединения Предел выносливости а_р кГ)мм2 при
DXS трубопровода, мм
8X1 10x0,75112x1 20X1,2
Трубопровод в состоянии поставки Ниппельное соединение по наружному конусу по нормали АН-1426-. 24-26 25 22,5 19
при 6=0,4—0,6 мм и р=1,5~°'3 мм 9,5 — 10—11 10,5
при 6=0,3 мм и р= =2,5—3 мм по ГОСТ 13954 - 684-ГОСТ 13977-68: "— 15-16
при 6<0,15 мм и р= =2-0,3 мм 13,7— 14,5 — 13,5- 14 10,3
при В<0,15 мм и р= =3,5—4,5 мм — — 18,5 —
Ниппельное соединение по наружному конусу без зазора между ниппелем и трубой (6=0 или —0,1 мм) 14,5— 14,9 13,4-14 16,2
Ниппельное соединение по наружному конусу без зазора (8=0 или —0,1 мм) и с конической поверхностью хвостовика ниппеля 15,0— 15,9 18,2— 19
Примечание. Приведенные величины пределов выносливости получены экспериментальным путем при давлении рабочей жидкости в трубопроводах от 0 до 200 кГ)см2 и напряжениях в трубопроводах, не превышающих величин пределов текучести.
В стесненных условиях монтажа, а также учитывая то, что неразъемные сварные соединения трубопроводов имеют ряд конструктивных и технологических недостатков, на коллекторах, тройниках, угольниках и т. п. рекомендуется применять ниппельные соединения с обжатой гайкой по нормали АН-2287 (рис. 3).
77
www.vokb-la.spb
Часть II. Технологичность конструкций систем и узлов бортового оборудования
Рис. 2. Соединение трубопроводов по наружному конусу с криволинейной развальцовкой.
Рис. 3. Ниппельное соединение трубопроводов с обжатой гайкой:
1 — пломба; 2 — проволока; 3 — тройник проходной;
4 — обжимная гайка; 5—тройник проходной в сборе.
При проектировании соединений различных трубопроводных систем в местах, не требующих демонтажа элементов систем, для труб и арматуры из сплава 7М, сталей ВНС-2 и Х18Н10Т диаметром свыше 20 мм рекомендуется применять паяные или сварные неразъемные соединения. Паяные соединения, выполненные т.в.ч., имеют более низкую трудоемкость и лучшее качество по сравнению со сварными.
На рис. 4 приведены неразъемные паяные соеди-. нения. Соединения со штампованной муфтой более технологичны в изготовлении и имеют меньший вес по сравнению с соединениями, в которых муфта изготовлена механической обработкой.
В табл. 2 приведены сравнительные данные по пределам выносливости трубопроводов в состоянии поставки и неразъемных паяных соединений труб из сплава 7М и стали ВНС-2.
78
Рис. 4. Неразъемные паяные соединения трубопроводов:
а — со штампованной муфтой; б — с муфтой, изготовленной механической обработкой; 1 — муфта;
2 — трубопровод.
Таблица 2
Трубопровод и соединения Материал OXS трубопровода, мм Предел выносливости С_р кГ!мм?
Трубопровод в состоянии поставки Сплав 7М 12X0,5 12x1,0 20X0,5 50x1,0 20,6 25,1 19,3 17,0
Сталь ВНС-2 12x0,5 20X0,5 50X0,5 32,3 26,0 25,0
Неразъемные паяные соединения Сплав 7М 12X1.0 20x0,5 50X1,0 7,2 8,0 6,0
Сталь ВНС-2 12x0,5 20x0,5 50X0,5 7,2 9,5 5,0
Для трубопроводов диаметром свыше 40 мм топливной, воздушной и масляной систем в местах возможного демонтажа рекомендуется применять фланцевые соединения по нормалям АН-1890, АН-2244 и АН-2178 (рис. 5).
При прохождении трубопроводов из неподвижного агрегата планера в подвижный, например из фюзеляжа в поворотное крыло, рекомендуется использовать телескопическое соединение, приведенное на рис. 6.
www.vokb-la.spb.ru
Гл. 2. Технологичность конструкции систем трубопроводов
А~А
Рис. 5. Фланцевое соедииеиие трубопроводов.
Д-Д
Рис. 6. Телескопическое соединение трубопроводов в поворотном крыле самолета.
79
www. vokb-
Часть II. Технологичность конструкций систем и узлов бортового оборудования
При проектировании соединений, к которым рехьявляются жесткие требования герметичности, ««обходимо в установочных чертежах указывать величины крутящих моментов (AfKp) для примене-ия при монтаже тарированных ключей в соответствии с ГОСТ 13977—68.
Легкоразъемные соединения трубопроводов рекомендуется устанавливать в местах подключения бортовых систем к наземным средствам контроля и испытания (рис. 7).
Рис. 7. Разъемный клапан гидросистемы:
/ — прокладка; 2—шайба; 3—вкладыш; 4 — пружина; 5 — корпус.
Для компенсации деформаций трубопроводов, вызванных колебаниями температуры, монтажными напряжениями, вибрацией планера и др., рекомендуется применять компенсаторы по нормалям АН-1668, АН-2071, АН-2141 и по РТМ-991 (рис. 8), а также регулируемые штуцера (рис. 9).
Для компенсации деформаций трубопроводов при соединении с подвижными элементами конструкции бортового оборудования рекомендуется на трубопроводах диаметром до 12 мм выполнять компенсаторы и компенсирующие спирали по рис. 10.
При соединении жесткими трубопроводами агрегатов, один из которых при эксплуатации перемещается относительно другого, рекомендуется применять поворотные соединения (рис. 11).
Соединения шлангов со штуцерами рекомендуется проектировать в виде ниппельного соединения (рис. 12) или с креплением одним или двумя хомутами (рис. 13).
С целью исключения излишних изгибов трубопроводов следует предусматривать фитинги с различными углами отклонения штуцеров от прямолинейной оси (рис. 14).
Колодки для крепления трубопроводов рекомендуется выбирать по нормали АН-2343. Наиболее технологичной конструкцией следует считать однорядные колодки (рис. 15, б). Не рекомендуется применять многорядные колодки, усложняющие процесс монтажа (рис. 15,о).
so
Рис. 8. Соединения трубопроводов с компенсаторами: а — сильфонное соединение; б — дюритовое соединение; в — соединение гайками с резиновой прокладкой; г — соединение гайками с резиновыми кольцами и муфтой.
Рис. 9. Регулируемый штуцер:
1 — корпус; 2 — контргайка; 3 — кольцо защитное; 4 — кольцо уплотнительное; 5 — штуцер; 6 — шпилька.
Гл. 2. Технологичность конструкции систем трубопроводов
Для крепления трубопроводов к конструкции планера рекомендуется применять хомуты по нормали АН-1811.
Рис. 10. Компенсирующие спирали трубопроводов.
При проектировании хомутов для крепления агрегатов следует отдавать предпочтение составным хомутам, позволяющим устанавливать агрегаты в хомут с разных сторон, что особенно важно при значительном насыщении монтажной зоны бортовым оборудованием.
Рис. 13. Крепление шланга к штуцеру хомутом, стягиваемым болтом:
1 — дюритовый шланг; 2—штуцер; 3— хомут; 4 — болт, шайба, гайка.
1 2
Рис. 11. Поворотное соединение трубопроводов:
1 — гайка обжимная; 2— муфта; 3 — кольцо уплотнительное; 4 — угольник; 5 — защитная шайба;
6 — шпилька.
Рис. 12. Ниппельное соединение шланга со штуцером:
1 — дюритовый шланг; 2 — ниппель; 3 — гайка; 4 — штуцер; 5 — муфта.
Рис. 14. Фитинги с углом отклонения от прямолинейной оси.
При креплении трубопроводов диаметром свыше 10 мм скобочными или зажимными хомутами следует предусматривать крепление с пружинящей пластинкой (рис. 16).
11 Зак. 290
81
www.vokb-la.spb.ru
Часть П. Технологичность конструкций систем и узлов бортового оборудования
Рис. 15. Колодки для крепления трубопроводов: а — многорядная; б — однорядная.
Рис. 16. Крепление трубопровода зажимным хомутом с пружинящей пластинкой.
Рис. 18. Крепление трубопроводов обоймой с прокладками.
82
Рис. 17. Крепление трубопроводов замком.
Для крепления трубопроводов малых диаметров (до 10 мм) рекомендуется использовать замки (рис. 17).
При креплении трубопроводов и готовых изделий обоймами или хомутами на участках систем с повышенной вибрацией следует устанавливать прокладки, материал которых выбирается в зависимости от условий эксплуатации системы (рис. 18).
Для снижения переменных на-, пряжений в местах вынужденных поперечных колебаний трубопроводов, а также в зонах .повышенных температур рекомендуется применять упругодемпфирующие зажимы (УДЗ) (рис. 19).
Рис. 19. Упругодемпфирующие зажимы:
а — упругий; б — пластинчатый; в — цельнометаллический с упругодемпфирующей прокладкой; 1 — колодка;
2 — упругодемпфирующая прокладка; 3 — защитная
втулка; 4 — болт.
www.vokb-la.spb.ru
Гл. 2. Технологичность конструкции систем трубопроводов
МОНТАЖ СИСТЕМ ТРУБОПРОВОДОВ
При разработке конструкции системы трубопроводов необходимо предусматривать возможность испытания и монтажа систем или участков систем в отдельных агрегатах планера. С этой целью разъемы трубопроводов проектировать в местах разъемов агрегатов планера.
Следует предусматривать возможность предварительной сборки трубопроводов и шлангов в отдельные пакеты (на верстаке в приспособлении) с установкой промежуточных деталей их крепления, проверкой на герметичность с последующим монтажом такого пакета на изделии (рис. 20).
Рис. 20. Объединение трубопроводов в пакеты при компоновке монтажа:
1 — колодки крепежные; 2— агрегаты оборудования;
<3 — трубопроводы; 4 — компенсационный выгиб.
Пакеты трубопроводов в планере следует прокладывать таким образом, чтобы основные и аварийные линии одной и той же системы размещались раздельно одна от другой (рис. 21).
Рис. 21. Прокладка пакетов трубопроводов в агрегате планера:
1 — трубопроводы аварийной системы; 2—-трубопроводы основной системы; 3 — трубопроводы бустерной системы.
Трубопроводы рекомендуется размещать в специальных желобах и съемных коробах с доступом к ним с внешней стороны изделия (рис. 22).
Рис. 22. Размещение трубопроводов в желобах:
1 — желоб; 2 — колодка с трубопроводами; 3 — отсек для размещения электрожгутов; 4 — обвод фюзеляжа; 5 — продольная перегородка желоба; 6 — крышка желоба.
Коммуникации трубопроводов должны быть наиболее короткими, прокладываться с наименьшим количеством изгибов, без «карманов» и, по возможности, параллельно друг другу.
Трубопроводы рекомендуется крепить к элементам конструкции планера, а не к трубопроводам и агрегатам бортового оборудования (рис. 23).
Рис. 23. Крепление трубопроводов: а — к датчику; б — к конструкции изделия.
Узлы и трубопроводы системы, обслуживающей приводы одного агрегата изделия, рекомендуется размещать в этом же агрегате с целью упрощения отработки и испытания данного участка системы.
11*
При разработке монтажных схем на трубопроводные системы необходимо предусматривать оптимальные зазоры. Величины зазоров между прямыми параллельными трубопроводами приведены в табл. 3 (по данным РТМ-1120, части I и II).
83
www. vokb- la. spb.
Часть 11. Технологичность конструкций систем и узлов бортового оборудования
мм
Таблица 3
Наружный диаметр Расстояние трубопровода D между опорами
Допустимый зазор не менее
при материале трубопровода
2
3
2
3
5
2
3
5
2
До 16
Св. 16
До 400
Св. 400
Св. 400
В параллельно изогнутых пакетах, закрепленных колодками, зазор между трубопроводами должен плавно увеличиваться от начала изгиба до середины кривой до двухкратной величины размера перемычки колодки и быть не менее 4 мм (рис. 24).
Зазор между трубопроводом и неподвижными элементами конструкции — гладкими стенками, отбортовками отверстий — должен быть не менее 2 мм для стальных трубопроводов и не менее 3 мм для трубопроводов из алюминиевых сплавов (рис. 25).
Зазор между трубопроводом и острыми кромка-
Рис. 24. Зазор между трубопроводами в местах изгиба.
Рис. 25. Зазор между трубопроводом и отбортовкой отверстия.
Рис. 26. Зазор между трубопроводом и острыми кромками деталей и гранями гаек.
ми деталей и гранями гаек должен быть не менее 5 мм (рис. 26).
Зазор между перекрещивающимися трубопроводами должен быть не менее 5 мм (рис. 27).
Рис. 27. Зазор между перекрещивающимися трубопроводами.
Зазор между трубопроводами и подвижными элементами конструкции или блоками готовых изделий, установленными на мягких амортизаторах, должен быть не менее 8 мм (кроме мест, оговоренных чертежом. Рис. 28).
Не менее 8 мм
Рис. 28. Зазор между трубопроводом и подвижными деталями.
Зазор между трубопроводом и электрожгутами должен быть не менее 6 мм в местах жесткого крепления электрожгутов, а на середине пролета — не менее 20 мм для гидравлической, топливной и масляной систем и не менее 40 мм для трубопровода горячего воздуха (рис. 29).
84
www.vokb-la.spb.ru
Гл. 2. Технологичность конструкции систем трубопроводов
Зазор между трубопроводом, обшитым теплоизоляционным материалом, и неподвижными и подвижными элементами конструкции должен быть не менее 4 и 8 мм, если элементы конструкции подвижные (рис. 30).
Рис. 29. Зазор между трубопроводом и электрожгутом.
Рис. 30. Зазор между трубопроводом, обшитым теплоизоляционным материалом, и неподвижными и подвижными элементами конструкции.
Зазор между трубопроводом и тросом должен быть не менее 10 мм, между трубопроводом и гибкими шлангами — не менее 8 мм (рис. 31). Зазор между колесом шасси и трубопроводом должен составлять не менее 15 мм по радиусу колеса и не менее 10 мм между самолетом и боковыми стенками колеса (рис. 31, 32).
Рис. 31. Зазор между трубопроводом и гибким шлангом.
Расстояние между колодками или хомутами крепления для трубопроводов из различных материалов должно быть не более 400 мм.
Расстояние от разъема до мест крепления для стальных трубопроводов устанавливается 200— 250 мм, а для трубопроводов из цветных сплавов — не более 300 мм.
В местах изменения направления трубопровода («колена») при длине незакрепленного участка более 300 мм необходимо устанавливать жесткое дополнительное крепление (рис. 33).
Рис. 33. Схема распределения крепежных колодок на изогнутых участках трубопроводов.
После места установки колодки трубопровод должен иметь прямой участок, выходящий за пределы ширины колодки на 5—7 мм.
Паяное монтажное соединение должно быть сконструировано и расположено так, чтобы были исключены монтажные напряжения и обеспечены возможность установки муфты, установки и демонтажа нагревателя, подключение и отключение токопроводящего кабеля, возможность работы двумя руками, последующий внешний осмотр паяного соединения с применением лупы 4—5-кратного увеличения, а также ультразвуковой контроль и контроль на герметичность.
На рис. 34 и в табл. 4 приведены минимально допустимые границы свободного пространства вокруг зоны соединения под пайку.
Все элементы оборудования, которые нельзя подвергать воздействию высокой температуры пайки неразъемных соединений, располагать вне зоны нагрева трубы.
85
www.vokb-la.spb.
Часть II. Технологичность конструкций систем и узлов бортового оборудования
Рис. 34. Минимально допустимые границы свободного пространства вокруг зоны соединения.
мм
Диаметр трубопровода Границы свободного пространства
А Б В р*
6-50 Св. 50 до 100 Св. 100 до 150 70- 80 80- 90 100-110 18-20 20-25 25-30 Определяется возможностью работы двумя руками Не менее 100
*Г — требуемый минимальный прямолинейный участок трубы.
На рис. 35 показаны зоны распределения температур по трубе при пайке соединений.
В табл. 5 приведены размеры зон распределения температур в зависимости от диаметра трубопровода.
Таблица 5
мм
Диаметр трубопровода М N
6-50 60 100-120
Св. 50 до 100 70 120—150
Св. 100 до 150 90 150—180
86
На рис. 36 показаны некоторые примеры расположения паяных соединений, а также даны минимальные размеры, необходимые для их монтажа и контроля.
Таблица 4
Рис. 36. Примеры расположения паяных соединений.
В труднодоступных местах рекомендуется производить пайку соединений до окончательной установки съемных деталей и агрегатов.
Установку теплоизоляции производить после испытания паяных соединений трубопроводов на герметичность.
Для размещения систем наиболее удобны места вблизи плоскостей разъема агрегатов планера, так как до их стыковки обеспечивается хороший доступ для выполнения работ по монтажу и испытанию.
Количество узлов и агрегатов бортового оборудования одного назначения должно быть минимальным с целью сокращения количества и общей длины трубопроводов и количества соединений.
Штуцера и краны, вынесенные на борт планера, по возможности, должны быть сосредоточены в од-
www. vokb- la. spb. ru
Рис. 37. Панель приемных штуцеров: Рис. 38. Установка аварийного гидроаккумулятора. Рис. 39. Крепление готовых изделий шаровой фор-
1 — штуцер нагнетания; 2— панель; 3—шту- мы в призматических колодках:
цер всасывания; 4 — люк панели. I — гайка; 2 — съемная полуколодка; 3 — гото-
вое изделие; 4 — стяжные винты; 5 — подвижная полуколодка.
Часть II. Технологичность конструкций систем и узлов бортового оборудования
ном месте с целью упрощения подключения шлангов испытательных стендов. На рис. 37 показана панель штуцеров.
Агрегаты бортового оборудования с криволинейными поверхностями (баллоны, бачки, гидроаккумуляторы, маслобаки и т. п.) следует устанавливать на ложементы или колодки с хомутами или ремнями, обеспечивающими их быстрый съем и установку (рис. 38).
Агрегаты шаровой формы следует укреплять в призматических колодках (рис. 39).
Технологичной конструкцией крепления колодок к кронштейнам или к элементам планера следует считать крепление болтами на анкерных гайках (рис. 40).
С целью промывки или замены фильтров, особенно фильтров, устанавливаемых в гидробаках (рис. 41), следует предусматривать возможность их легкого съема.
Гидробаки и дренажные бачки рекомендуется устанавливать в специальные отсеки планера с их надежным и быстроразъемным креплением. Сами отсеки должны обеспечивать легкодоступность и быстросъемность баков при их монтаже, техническом обслуживании и ремонте.
При проектировании гидросистем необходимо указывать требования к чистоте рабочих жидкостей на разных этапах производства. В табл. 6 приведены данные по допустимым загрязнениям.
Рис. 40. Крепление колодок к элементу конструкции на анкерных гайках.
Рис. 41. Установка фильтра в гидробак:
1,2 — фильтры.
Таблица 6
Состояние рабочей жидкости Весовая концентрация (предварительный контроль) Количество частиц (окончательный контроль)
при размере частиц, мк
5-10 11-25 26-50 51-100 св. 100
мГ/л %
После промывки трубопроводов 8,56 0,001 — — — — —
После промывки гидросистемы 8,56 0,001 800 20 10 5 2
После отработки гидросистемы на функционирование 8,56 0,001 1000 300 75 25 2
Перед заправкой гидросистемы заправочных стендов 25,6 0,003 15000 3000 600 100 2
На выходе из заправочных средств (заправка гидросистем изделий) 5 0,0005 150 25 10 1 0
Примечание. Нормы по чистоте рабочей жидкости перед заправкой изделий даны по нормали 706—710АТ, другие нормы — по данным РТМ-1120, часть II .Производство гидрогазовых и топливных систем*.
88
www. vokb- la. spb. ru
ГЛАВА 3
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ЭЛЕКТРОСИСТЕМ
12 Зак. 290
89
www.vokb-la.spb.ru
Гл. 3. Технологичность конструкции электросистем
ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМ
ЭЛЕКТРОЖГУТЫ, ИХ ВЯЗКА И ЗАЩИТА
Жгуты электропроводов должны разрабатываться на основе схем электрических соединений и компоновки агрегатов электрооборудования согласно нормали АН-2226 (739АТ).
Для улучшения качества и надежности электрожгутов рекомендуется применять новые износостойкие, а также нагревостойкие провода с медными посеребренными жилами. К ним относятся:
— бортовые провода БЦН, БИНЭ, БИНЭЗ, которые работают в пределах температур от —60 до +250°С;
— провод БСФО с изоляцией из стеклооплетки и хлопчатобумажной изоляцией, покрытой кремний-органическим лаком, который предназначен для работы при температуре от —60°С до +80°С и с кратковременными перегревами жилы до -|-350°С;
— провод МТФМ, который применяется в качестве выводов электромашин и агрегатов в условиях повышенной влажности и агрессивных средах в диапазоне температур от —60°С до +250°С;
— теплостойкий кабель марки КЭСФ и КЭСФЭ с рабочим диапазоном температуры от —60°С до + 250°С;
— бортовой- провод БПГРЛ с рабочим диапазоном температуры от—60°С до 4-125°С.
Применение проводов и кабелей новых марок дает возможность сократить вес электрожгута за счет уменьшения веса защитных материалов.
Технологичным является применение готовых кабелей с различным количеством жил, не требующих вязки и дополнительной защиты, что значительно снижает трудоемкость изготовления электрожгутов и уменьшает вес электрокоммуникаций.
При проектировании электрожгуты рекомендуется разбивать на трассы таким образом, чтобы при их изготовлении применять средства механизации (обмотка лентами, надевание трубок, обшивка тканью и т. д.).
Членение электрожгутов на трассы позволит сократить цикл и трудоемкость производства.
Экранированные и неэкранированные провода при проектировании рекомендуется включать в раз-12*
дельные электрожгуты. В технически обоснованных случаях допускается разработка смешанных электрожгутов. В смешанном электрожгуте экранированные провода должны быть расположены с внешней стороны жгута так, чтобы при креплении обеспечивалось соединение экранов проводов с массой летательного аппарата через узлы крепления.
С целью уменьшения трудоемкости изготовления электрожгутов рекомендуется составлять таблицы раскладки и пайки электрожгутов с указанием марки и сечения проводов, маркировки, номера клемм разъемов и других данных по следующей форме:
Таблица раскладки и пайки электрожгута №
Разъем
п о а, s и си
<0 оз
Ж «
Адрес провода
Вид вязки, материал для вязки, шаг прерывистой и непрерывной вязки и ширину бандажа следует выбирать по нормали АН-2253 (743АТ).
Наиболее технологично вязать электрожгуты с помощью мягких хомутов, ремней, замковых и липких лент, стяжек из найлона, тератеновых трубок (рис. 1).
Замковые капроновые ленты позволяют вязать провода в жгут и одновременно крепить жгут в процессе монтажа по борту изделия. В табл. 1 даны основные размеры замковых лент.
В случае конструктивной необходимости изготовления плоского электрожгута вязку делать пакетной. Для этого все провода, входящие в жгут, разделить на группы, количество которых задается конструктором в зависимости от необходимой ширины электрожгута в месте пакетной вязки (рис. 2).
91
www. vokb- la. spb. го
Часть II. Технологичность конструкций систем и узлов бортового оборудования
Рис. I. Стяжки из вязкого найлоиа.
На провода, подлежащие свивке, необходимо предусматривать технологический припуск на длину согласно ПИ-115—66 «Вязка электрожгутов».
Количество проводов в повиве приведено в табл. 2 и шаг в повиве — в табл. 3 (ПИ-115—66).
Согласно нормали 743АТ свивке подлежат провода сечением до 2,5 мм2. Провода сечением свыше 2,5 мм2 не свиваются, а пропускаются в центральное отверстие кольца в виде стержня. Провода сечением свыше 2,5 мм2, идущие на крайние клеммы разъема, необходимо располагать в наружном повиве.
Таблица 1
Тип ленты Эскиз ленты Диаметр кабеля, мм Допустимая нагрузка на замок, кГ Ширина, мм Длина, мм
1 От—— б б 8-12 2,4—4,2 1 ГЛ ОГЛ
1 1 w а —6 ) 1 6 3—70 1П 150—2о0 1
2 д * а 6 —J 1 б 1U—оО о—1Z 2,4—4,2 1OU
3 J (о) $$ (1 11ШПВ*- о— /0 8—12 2,4—4,2 150—250
Примечание. В таблице приняты следующие условные обозначения: а — замок; б— рабочая часть; в —заходная часть; г — площадка для маркировки; д— прилив для крепления жгута к борту.
h
Рис. 2. Пакетная вязка электрожгута, где d >10—ЗОлглг; Zi=250—300 мм.
Для увеличения срока службы электрожгутов рекомендуется предусматривать свивку проводов в подвижной части электрожгута между точками крепления, а также в жгутах, подходящих к вставкам разъемов, подвергающихся многократным расстыковкам, согласно нормали АН-2253 (743АТ) (рис. 3).
Рис. 3. Свивка проводов электрожгута, где L — длина свивки.
Таблица 2
Количество проводов Количество проводов
в жгуте в повиве в жгуте в повиве
№ 1|№ 2|№ 3|№ 4 № 1 № 2| № 3 № 4
2 3 4 5 6 7 8 ’ 9 10 И 12 13 14- 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 2 3 4 5 6 1 1 1 2 3 3 4 4 5 5 6 6 1 1 1 1 2 2 3 2 3 4 4 4 6 7 8 8 8 9 9 10 10 11 11 12 6 6 7 8 8 8 8 9 9 9 10 10 12 13 13 13 13 14 14 15 15 15 15 16 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 5 5 5 6 6 6 1 1 1 2 2 2 2 2 3 3 3 3 4 4 4 4 5 5 5 5 6 6 6 6 10 11 11 11 12 12 6 6 7 7 8 8 8 8 8 9 9 9 9 10 10 10 10 11 11 11 11 12 12 12 16 16 17 17 17 18 12 13 13 13 13 13 14 14 14 14 15 15 15 15 16 16 16 16 17 17 17 17 18 18 18 18 18 18 18 19 19 20 20 20 20 21 21 21 21 22 22 22 22 23 23 23 23 24
92
www.vokb-la.spb.ru
Гл. 3. Технологичность конструкции электросистем
Таблица 3
Количество повивов Шаг в повиве, мм
№ 1 № 2 № 3 № 4
1 60— 80 — — —
2 80-100 60— 80 — — !
3 120-130 100—120 80-100 —
4 140—150 120-140 100—120 80-100
Свивку наружного повива производить в направлении, соответствующем ходу резьбы гайки, а смежные повивы следует свивать в противоположном направлении.
Методы защиты электрожгутов от повреждений, колебаний температур, длины участков жгута, подлежащих защите, определяются согласно нормали АН-2253 (743АТ).
При совместной трассировке экранированных и неэкранированных проводов неэкранированные провода должны быть выделены из общей трассы и иметь индивидуальную защиту согласно нормали АН-2226 (739АТ).
Экранирование проводов электрожгутов необходимо предусматривать согласно РТМ-1123 (732АТ).
Для экранирования электрожгутов предусматривать плетенки, изготовленные из медной проволоки плотностью не менее 85%.
Рис. 4. Заделка мест разветвлений экранированных электрожгутов:
I — электрожгут; 2— бандаж; 3 — лента в два слоя;
4 — бандаж (провода под плетенкой в месте бандажа обмотать лентой в два слоя на ширине 15—20 мм).
Для экранирования проводов и электрожгутов, работающих в зоне высоких температур, рекомендуется применять термостойкие плетенки.
Для проводов, несущих интенсивные помехи, предусматривать экранирование многослойными экранами или прокладку в сплошных металлических трубах. Для защиты от коррозии трубы должны быть оцинкованными, лужеными или кадмирован-ными.
При ответвлении экранированных проводов от экранированного электрожгута не должна нарушаться непрерывность экранирования. Заделку мест разветвлений экранированных электрожгутов предусматривать согласно нормали АН-2253 (743АТ). Заделка мест разветвлений экрана показана на рис. 4.
Способы защиты подвижных участков электрожгутов производить согласно РТМ-1227 (746АТ).
ZZZZZZZZ®
5~8
Чг. ширины —
ленты
Рис. 5. Обмотка электрожгута лентой:
1 — лента; 2 — бандаж.
Рис. 6. Обшивка электрожгута тканью:
1 — ткань; 2 — бандаж.
В местах перекрещивания электрожгутов с гидравлическими и топливными трубопроводами рекомендуется защищать электрожгуты трубками или лентами из полихлорвинилового пластиката 230Т (МРТУ 6-05-919—63), а в местах прохода электрожгута в зоне высокой температуры — трубками по ТУ УТ-1014—59 из резины марки ИРП-1338 (ВТУ 51-38-22-171—67), лентой из фторопласта-4 ЭО (ГОСТ 12508—67) или стеклотканью НТ-7 (СТУ 49-2605—65) (рис. 5).
93
www.vokb-la.spb.ru
Часть II. Технологичность конструкций систем и узлов бортового оборудования
Рис. 7. Оклейка электрожгута тканью:
1 — бандаж; 2 — ткань.
A-A 6-S
Жгут не показан жгут не показан
Склеить Склеить
Рис. 8. Оклейка мест разветвлений электрожгута ткаиью:
1 — бандаж; 2 — ткань.
В местах, где электрожгуты могут подвергаться механическим повреждениям, предусмотреть защиту их прорезиненным дублированным капроновым полотном 300 (МРТУ 38-5-6079—69) (рис. 6, 7 и 8).
МАРКИРОВКА ЭЛЕКТРОПРОВОДОВ, ЭЛЕКТРОЖГУТОВ И ШТЕПСЕЛЬНЫХ РАЗЪЕМОВ
Электропровода и электрожгуты должны иметь маркировку, соответствующую обозначениям их на чертежах или на схемах, согласно нормали АН-2254 (744АТ).
Бирки следует устанавливать на концах проводов непосредственно у места подключения.
Маркировочные бирки на электропроводах, заделываемых в разъемы с герметиком, следует устанавливать вне разъема.
Размеры полихлорвиниловых и резиновых бирок выбирать согласно нормалям АН-2254 (5602А, 5603А и 5606А).
Размеры металлических бирок выбирать согласно нормалям 5604А и 5605А.
Маркировку алюминиевых проводов производить бирками, имеющими красный отличительный поясок шириной 5 мм, нанесенный на конец бирки, противоположный месту заделки.
Маркировку проводов переменного тока производить цветными бирками:
фаза А — красного цвета;
фаза В — желтого цвета;
фаза С — голубого (синего) цвета;
нулевой провод — белого цвета с черным отличительным пояском.
Маркировку на бирке располагать по длине симметрично относительно двух концов.
. Маркировку на бирках, изготовленных согласно нормалям 5602А и 5603А, с № 7 по № 21 наносить с двух сторон.
Маркировку на полихлорвиниловых и резиновых бирках наносить краской. На ' металлических бирках маркировочные знаки следует покрывать краской.
При выборе краски для маркировки рекомендуется пользоваться инструкцией ПИ-116—66 «Маркировка электропроводов и электрожгутов» (НИАТ, 1966).
Маркировку штепсельных разъемов выполнять маркировочными чехлами, металлическими скобами, бумажными бирками и гравировкой.
Маркировочные чехлы заделывать после сборки разъемов, закреплять с помощью хомутов или ниточных бандажей на футорках разъемов с последующим покрытием клеем.
Маркировочные знаки на чехлах наносить с двух сторон.
Установку маркировочных скоб производить под винты крепления хомутов или винты крепления щечек в зависимости от типа разъема.
При работе разъемов и агрегатов в закрытых отсеках, внутри пультов и т. п. разрешается маркировка разъемов бумажными бирками, изготовленными фотографированием или типографским способом.
Маркировку гравировкой наносить с двух противоположных сторон. Шрифт выбирать по ГОСТ 2930—62. Для заполнения гравированных или клейменых надписей применять офсетную черную маркировочную краску 10072 по ТУ 29-02-226-068.
ЗАДЕЛКА ПРОВОДОВ В НАКОНЕЧНИКИ, КАБЕЛЕЙ И ЖГУТОВ В РАЗЪЕМЫ
Заделка изоляции и оплетки концов теплостойких и нетеплостойких электропроводов различных марок и сечений производится по нормали АН-2234 (745АТ).
На рис. 9—19 приведены различные виды рекомендуемых заделок.
При зачистке концов проводов допускается местное оплавление и потемнение изоляции на длине не более 1 мм.
Концы многопроволочных проводов после снятия изоляции рекомендуется скручивать. Угол скручивания должен быть равным 15—30° по отношению к оси провода в зависимости от выбранного сечения.
94
www. vokb- la. spb. ru
Гл. 3. Технологичность конструкции электросистем
Рис. 9. Заделка конца провода с внутренней полнхлорвиннловой, резиновой и другой изоляцией и с оплеткой (хлопчатобумажной, лавсановой н др.) клеем:
1 — жила; 2 — клей; 3 — оплетка.
Рис. 12. Заделка конца экранированного провода с оплеткой нз стекловолокна без вывода экрана на заземление методом спекания фторопластовой пленки:
/ — участок спекания; 2 — жила; 3 — изоляция; 4 — оплетка; 5 — пленка из фторопласта-4; 6 — пленка из фторопЛаста-4 в одии-два слоя с полуперекрытием; 7 — экранирующая оплетка.
Рис. 10. Заделка конца неэкравиро-ваииого провода сечением свыше 4 мм2 с теплостойкой волокннстопле-ночной изоляцией и оплеткой нз стекловолокна, лавсава и другой обмоткой:
1 — пленка из фторопласта-4 с полуперекрытием; 2—жила; 3— изоляция; 4 — участок спекания; 5 — оплетка.
го-so
Рис. 13. Заделка конца экранированного провода без вывода экране на заземление бандажом из ниток с последующим покрытием клеем:
/ — экранирующая оплетка; 2 — жила; 3 — клей; 4 — лента или трубка; 5 — бандаж.
Рис. 11. Заделка конца провода сечением до 4 мм2 с волокнистой и пленочной изоляцией и оплеткой из стекловолокна, лавсана ниточным бандажом с последующим покрытием клеем:
1 — оплетка; 2 — бандаж; 3 — изоляция; 4 — жила;
5 — клей.
Рис. 14. Заделка конца экранированного провода с выводом на заземление бандажом нз гибкого провода:
1—экранирующая оплетка; 2 — жила; 3 — бандаж; 4 — пленка из фторопласта-4; 5 — провод монтажный гибкий сечением до 0,5 мм2.
95
www. vokb- la. spb. ru
Часть II. Технологичность конструкций систем и узлов бортового оборудования
Рис. 15. Заделка конца экранированного провода с выводом экрана на заземление и закрепление его бандажом с последующим покрытием клеем:
1 — экранирующая оплетка;
2 — жила; 3 — клей; 4 — бандаж.
Рис. 19. Заделка конца экранированного провода с выводом экрана для соединения с корпусом и закрепление его бандажом с последующим покрытием клеем:
1—'экранирующая оплетка; 2 — клей; 3—бандаж.
55-ttO
Рис. 16. Заделка конца запасного и отключаемого провода сечением до 1 мм'1 петлей с полихлорвиииловой трубкой:
1 — оплетка хлопчатобумажная или из стекловолокна; 2—бандаж; 3, 5 — клей; 4— трубка.
Подготовку к пайке и пайку бортовых проводов рекомендуется производить согласно инструкции ПИ-129—67 (НИАТ).
Заделка изоляции и оплетки конца высокочастотного кабеля производится по нормали АН-2317 (846АТ).
На рис. 20—25 приведены различные виды рекомендуемых заделок.
Рис. 20. Заделка конца кабеля марки РК-50—2—13 без вывода экранирующей оплетки клеем:
1 —'клей; 2 — изоляция; 3 — внутренний проводник; 4 — защитная оболочка.
Рис. 17. Заделка конца запасного и отключаемого провода сечением свыше 1 мм2 полихлорвиниловой трубкой:
1 — трубка; 2 — хлопчатобумажная оплетка; 3 — бандаж; 4 — клей.
Рис. 21. Заделка конца кабеля марок РК-50—2—21, РКТР без вывода экранирующей оплетки бандажом с последующим покрытием клеем:
1 — внешний проводник; 2 — внутренний проводник; 3 — бандаж (4—6 витков, клей);
4 — изоляция; 5 — бандаж в два слоя (клей).
Рис. 18. Заделка конца запасного и отключаемого провода сечением свыше 1 мм2 обмоткой стеклолако-ткаиью:
1 — стеклолакоткань в два слоя с полуперекрытием; 2 — свободный конец стеклоткани с полуперекрытием; 3 — оплетка из стекловолокна.
96
’ 30
Рис. 22. Заделка конца кабеля марки РКУ-63 без вывода экранирующей оплетки оплавлением изоляции:
1 — внутренний проводник; 2 — защитная оболочка; 3 — внешний проводник;
4 — оплавленная изоляция.
www.vokb-la.spb.ru
Гл. 3. Технологичность конструкции электросистем
рекомендуется применять наконечники с комбинированной заделкой — обжатием и пайкой (рис. 26— 34).
Т а б л и ц'а 4
Рекомендуемые конструкции наконечников
Рис, 23. Заделка конца кабеля марок РК-50—2—13 и РК-63 с выводом экранирующей оплетки на заземление бандажом нз ниток:
1 — защитная оболочка; 2 — изоляция; 3 — внутренний проводник; 4 — бандаж (4—5 витков, клей); 5 — внешний проводник.
ЮП
Рнс. 24. Заделка конца кабеля марки РКУ-63 с выводом экранирующей оплетки иа заземление с помощью защитной трубки: 1 — оплетка; 2 — внешний проводник; 3 — оплавленная изоляция; 4 — внутренний проводник; 5 — защитная трубка.
Паять
Рис. 25. Заделка конца * кабеля марки РКТР и РКТФ с выводом экранирующей оплетки иа заземление:
1 — клей; 2 — оплетка; 3 — изоляция;
4 — бандаж (4—5 витков, клей); 5 — внутренний проводник; 6 — внешний проводник; 7 — защитная оболочка.
Типы наконечников выбирать в зависимости от сечения провода и температурных условий эксплуатации по нормалям АН-2299 (5832А—5840А).
Рекомендуемые конструкции наконечников приведены в табл. 4.
При выборе способа заделки электропроводов в наконечники следует руководствоваться главным требованием, предъявляемым к способу заделки,— получением высокой стабильности переходного сопротивления в контакте и надежности соединения. Высокая стабильность переходного сопротивления достигается методом пайки и в меньшей степени методом обжатия. Для ответственных соединений
13 Зак. 290
Наименование Эскиз Нормаль
Наконечники широкие 5832А с последующей пайкой
Наконечники боковые 5835А с последующей пайкой
Наконечники с обжатием по изоляции (сеч. 0,35—10 мм2) 5836А с последующей пайкой

Наконечники облегченные с обжатием по изоляции (сеч. 0,35—10 мм2) 5837А 5838А
| Наконечник для заделки алюминиевых проводов 5839А; 5840А
5832А—5834А
Рис. 26. Заделка провода в наконечники холодным обжатием:
1 — наконечник; 2 — провод.
А-А
97
www. vokb- la .spb. ru
Часть II. Технологичность конструкций систем и узлов бортового оборудования
Рис. 27. Заделка провода в наконечники 5832А—5834А обжатием с последующей пайкой.
Рис. 31. Заделка провода в наконечник 5836А с обжатием изоляции с последующей пайкой.
Допустимый Вариант пайка. Паять
Рис. 28. Заделка провода в наконечники 5835А обжатием: / — наконечник; 2 — провод.
Рис. 32. Заделка провода в наконечник 5838А пайкой:
1 — наконечник; 2 — провод.
Рис. 29. Заделка провода в наконечники 5832А— 5835А с последующей пайкой.
Рис. 33. Заделка провода в наконечник 5837А и 6739А пайкой:
1 — наконечник; 2 — провод.
Допускается обжатие не
Допустимый бариант обрезки. конца жияы пробода
Рис. 30. Заделка провода в наконечник 5836А с обжатием по изоляции:
1 — наконечник; 2 — провод.
Рис. 34. Заделка алюминиевого провода в наконечники 5839А—5840А пайкой:
1 — наконечник; 2 — провод.
98
www. vokb- la .spb. ru
Гл. 3. Технологичность конструкции электросистем
Заделку электропроводов в наконечники проектировать согласно нормали 830АТ.
Заделку неэкранированных и экранированных электрожгутов и кабелей в штепсельные разъемы ШР, ШРГ, ШРГ-П, СШР, СШРГ, Р, РГ, РГ-П, 2РТ, 2РМ следует производить по нормалям АН-2420 (939АТ), АН-2411 (927АТ), АН-2394 (908АТ), а также руководствоваться технологической нормалью АН-1961—67, часть I, книга 3 «Изготовление электрожгутов» (НИАТ, 1967). При заделке проводов пайкой следует пользоваться нормалью АН-2224 (747АТ). Надежность электрического контакта и механическая прочность соединения должны соответствовать нормали АН-2224 (749АТ).
Рекомендуемые конструкции штепсельных разъемов приведены на рис. 35—46.
Герметизацию разъемов производить по инструкции ПИ-154—69 (НИАТ).
1
Рис. 37. Заделка кабеля с волокнистой изоляцией в ие-экранироваиный разъем:
1 — фиксатор; 2 — резина (войлок) толщиной 2 мм. шириной 25—30 мм; 3 — резина (войлок) толщиной 1,5 мм, шириной 15—30 мм; 4 — бандаж; 5 — бирка.
Рис. 38. Заделка двух и более электрожгутов (кабелей) В , иеэкраиированиый разъем:' J
1—резина (войлок) толщиной 2 мм, шириной 25—30 мм;
2 — резина (войлок) толщиной 1,5 мм, шириной 15—30. Мм;
3 — вязка электрожгута; 4 — защитная трубка; 5 — бандаж; • 6 — бирка.
Рис. 35. Заделка незащищенного электрожгута в иеэкраинроваиный разъем:
1 — фиксатор; 2 — резина (войлок) толщиной 2 мм, шириной 25—30 мм; 3 — резина (войлок) толщиной 1,5 мм, шириной 15—30 мм; 4, 5—бандажи;
6 — бирка.
Рис. 36. Заделка защищенного электрожгута (кабеля) трубкой или лентой, в иеэкраиированиый разъем:
I — резина (войлок) толщиной 2 мм, шириной 25—30 мм; 2— резина (войлок) толщиной 1,5 мм, шириной 15—30 мм; 3 — трубка (лента) защитная;
4 — бандаж; 5 — бирка.
13*
Рис. 39. Заделка защищенного электрожгута в неэкра-иированиый разъем:
1 — вязка электрожгута; 2— трубка защитная; 3— прокладочный материал; 4 — бирка.
www. vokb- la .spb. ru
Часть II. Технологичность конструкций систем и узлов бортового оборудования
100
Рис. 40. Заделка неэкранированиого электрожгута, защищенного трубкой или лентой, и кабелей с волокнистой, резиновой и пластмассовой изоляцией: 1 — бандаж; 2 — бирка.
Рис. 41. Заделка электрожгута (кабеля) с гибким металлическим- рукавом в экранированный разъем:
1 — лента защитная; 2 — рукав гибкий металлический;
3 — бандаж; 4 — бирка.
Рис. 42. Заделка электрожгута (кабеля) в угловой разъем 2РМ:
1 — бирка: • 2 — прокладочный материал; 3 — бандаж.
Рис. 43. Заделка экранированного электрожгута (кабеля) в экранированный разъем 2РМ.
Рис. 44. Заделка экранированного кабеля в экранированный разъем:
1 — фиксатор; 2 — футорки; 3 — плетенка холостая; 4 — бандаж; 5 — бирка.
Рис. 45. Заделка электрожгута (кабеля) в иеэкраииро-ваиный разъем с заливкой герметиком:
1 — резина (войлок) толщиной 2 мм, шириной 25— 30 мм-, 2 — резина (войлок) толщиной 1,5 мм, шириной 15—30 мж, 3 — вязка электрожгута; 4 — трубка (лента) защитная; 5 — бандаж.
Рис. 46. Заделка электрожгута (кабеля) в экранированный разъем с заливкой герметиком:
4— футорки; 2 — вязка электрожгута; 3 — трубка (лен-та) защитная; 4 — плетенка; 5 — бандаж; 6 — бирка.
www. vokb- la .spb. ru
Гл. 3. Технологичность конструкции электросистем
МОНТАЖ ЭЛЕКТРОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ
Технологичным является такой монтаж, при котором многочисленная коммутационная и защитная аппаратура сгруппирована в специальные электрораспределительные устройства (ЭРУ), собираемые на верстаке и устанавливаемые на изделие в готовом виде.
В конструкции ЭРУ рекомендуется предусматривать возможность полного выполнения монтажа устройств вне изделия, для чего монтаж выходящих из ЭРУ проводов целесообразно заканчивать штепсельными разъемами, которые следует располагать на корпусе устройства или на проводах недалеко от него.
Если ЭРУ не может иметь штепсельного разъема и подсоединение к устройству внешних проводов производится непосредственно на изделии, нетехнологично проектировать соединение с помощью пайки. В этом случае более технологично в конструкцию такого устройства вводить клеммную колодку (рис. 47).
На всех агрегатах, монтируемых внутри ЭРУ, следует ставить удобочитаемые знаки и трафареты в соответствии с принципиальными схемами, которые нужно наносить либо на агрегат, либо на корпус вблизи агрегата.
Провода внутриблочного монтажа следует маркировать одинаковыми бирками. При этом цепи от начала до конца должны быть выполнены проводом с одним и тем же цветом изоляции.
Колодки крепления электрожгутов рекомендуется проектировать прессованными для устранения последующей механической обработки.
Технологичнее проектировать коробки ЭРУ с глубокими крышками, а не с глубокими основаниями.
Более технологично применять коробки и крышки ЭРУ из изоляционных материалов, не требующих дополнительной внутренней изоляции.
Рнс. 47. Клеммная колодка.
Для сокращения трудоемких работ по внутри-блочному монтажу ЭРУ рекомендуется применять печатные схемы этих устройств.
Если контроль ЭРУ заключается не только в типовых операциях проверки и измерения сопротивления изоляции и переходных сопротивлений, но включает и другие виды проверок (измерение времени срабатывания, напряжения и др.), то в ТУ необходимо давать методику их выполнения.
Запасные лампы и предохранители следует размещать в отдельной коробке с соответствующей надписью, а не внутри ЭРУ.
МОНТАЖ ЭЛЕКТРОЖГУТОВ
И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ
Монтаж систем электрооборудования рекомендуется разрабатывать таким образом, чтобы основная масса проводов и электрожгутов укладывалась в специально предусмотренные для этой цели места (ниши по бортам, гаргроты и т. п.), при этом следует выбирать для них верхнюю зону расположения по отношению к трассам прокладки трубопроводов различных систем.
Не следует проектировать трассу прокладки электрожгутов через отверстия в шпангоутах, нервюрах, перегородках и т. п., диаметры которых меньше диаметров припаянных к жгутам штепсельных разъемов.
При прохождении электрожгутов через границу герметичных отсеков технологичнее применять герметичные разъемы вместо групповых герметичных вводов.
При креплении герметичных разъемов рекомендуется предусматривать установку герметизирующей штампованной прокладки взамен промазки места крепления герметиком.
Герметические вводы следует использовать для силовых проводов и высокочастотных кабелей (рис. 48).
Рис. 48. Вид герметического ввода:
1 — резина; 2, 4 — шайбы; 3 — втулка;
5 — шпилька.
При разработке монтажных схем трассу прокладки электрожгутов следует проектировать по
101
www.vokb-la.spb.ru
Часть II. Технологичность конструкций систем и узлов бортового оборудования
возможности прямой и предусматривать прокладку на борту изделия таким образом, чтобы был обеспечен доступ ко всем частям изделия для регулировки и смены отдельных узлов без демонтажа электрожгутов.
Провода цепей трехфазного тока следует прокладывать с зазором не менее 20 мм от проводов цепей постоянного тока.
При разработке монтажных чертежей прокладку электрожгутов предусмотреть таким образом, чтобы внутренние радиусы изгиба электрожгута (табл. 5) соответствовали нормали АН-2226 (739АТ).
Таблица 5
мм
Диаметр жгута d Внутренний радиус изгиба электрожгута, не менее
экранированного неэкранироваи-ного
До 10 4,0d 3,0d
Св. 10 до 20 3,7 d 2,3d
. 20 „ 30 3,5 d 2,5d
, 30 „ 30 3,2d 2,2d
. 40 3,0d 2,0d
При прокладке алюминиевых проводов с малым радиусом изгиба происходит смещение жил провода в заделке и увеличивается переходное сопротивление заделки. Радиусы изгиба алюминиевых проводов должны быть не менее указанных в табл. 6.
Таблица 6
Сечеиие провода, mms Радиус изгиба, мм
по бортовой трассе при монтаже в коробках
35 50 30
50 60 40
70 100 60
95 150 100
При прокладке силовых проводов и высокочастотных кабелей внутренний радиус изгиба следует выбирать по ТУ на данный провод или кабель таким образом, чтобы он был не менее двухкратной величины наружного диаметра провода или кабеля.
При выборе зазоров между электрожгутами и трубопроводами, тросами управления, подвижными и неподвижными частями элементов конструкции следует руководствоваться нормалью АН-2226 (739АТ).
Прокладка жгутов должна быть выполнена таким образом, чтобы при стыковке разъема жгут не был скручен вокруг своей оси более чем на 45° на участке от последнего крепления до стыкуемого разъема.
102
В местах возможного перемещения элементов, на которых жгуты закреплены, рекомендуется допускать необходимую слабину, обеспечивающую свободное перемещение подвижного элемента без натяга жгута.
Для крепления электрожгутов, кабелей и отдельных проводов к каркасу изделия рекомендуется максимально использовать нормализованные элементы крепления (хомуты, лирки, скобы, замки и т. п.), руководствуясь нормалью АН-2223 (742АТ).
Технологичной конструкцией крепления хомутов и скоб к кронштейнам или элементам каркаса изделия следует считать крепление болтами по анкерным гайкам.
При разработке монтажных чертежей между элементами крепления электрожгутов должны проставляться размеры. Расстояния между элементами крепления приведены в табл. 7 в соответствии с нормалью АН-2226 (739АТ).
При разработке монтажных чертежей необходимо предусматривать провисание жгута между двумя соседними точками крепления.
В табл. 8 приведены величины провисания жгута в соответствии с нормалью АН-2226 (739АТ).
Таблица 7 мм
Диаметр жгута Расстояние между элементами крепления, не более
До 10 200
Св. 10 до 20 300
, 20 . 30 .400
, 30 450
Таблица 8 мм
Диаметр жгута Провисание жгута
До 10 3-5
Св. 10 до 20 4—7
» 20 „ 30 5—8
. 30 6—10
Значения провисания даны в средней точке между двумя соседними точками крепления электрожгута.
При разработке монтажных чертежей необходимо предусмотреть наличие прямого участка электрожгута перед местом присоединения его к штепсельному разъему. Расстояние прямого участка электрожгута у штепсельного разъема должно соответствовать значениям, указанным в табл. 9 по нормали АН-2226 (739АТ).
Таблица 9
мм
Диаметр жгута Длина прямого участка электрожгута, не менее
До 10 15
Св. 10 до 20 20
, 20 , 30 30
. 30 40
www. vokb- la .spb. ru
Гл. 3. Технологичность конструкции электросистем
Эксплуатационный запас длины электрожгута из проводов сечением от 0,5 до 4,0 мм2 включительно следует предусмотреть непосредственно у штепсельного разъема в виде петли. В местах, где негде, разместить полный запас длины электрожгута, допускается небольшая петля, а остальной запас проводов распределяется равномерно по трассе электрожгута на участке трех-четырех точек крепления, начиная от разъема.
При переходе электрожгута с неподвижной части изделия на подвижную (крышки, откидные панели, пульты и т. д.) он должен располагаться
Рис. 49. Крепление электрожгута к стрингерам, профилям хомутом:
1 — заклепки; 2 — хомут; 3 — винт; 4 — гайка.
вдоль оси поворота или иметь запас проводов, свернутых в кольцо.
Крепление электрожгутов на борту рекомендуется выполнять согласно нормали АН-2223 (742АТ) (рис. 49—56).
Рис. 52. Крепление электрожгута к шпангоутам, профилям и кронштейнам скобой:
1—скоба; 2— бандаж по нормали 743АТ; 3—прокладка из защитного материала; 4 — гайка; 5 — заклепка; 6—винт.
Рис. 50. Крепление электрожгута к стрингерам, профилям, кронштейнам хомутом, устанавливаемым иа один болт:
1 — заклепка; 2 — уголок; 3, 4 — хомуты; 5 — винт.
Рис. 53. Крепление электрожгута к шпангоутам, профилям, кронштейнам замком:
1—заклепка; 2 — замок; 3 — прокладка из защитного материала: 4 — бандаж по нормали 743АТ.
Рис. 54. Крепление электрожгута к шпангоутам, профилям, кронштейнам хомутом-лиркой:
/ — бандаж по нормали 743АТ; 2 — прокладка из защитного материала; 3 — заклепка; 4 — хомутик-лирка.
103
51. Крепление электрожгута к стрингерам с теплоизоляцией хомутом:
. уголок; 2—хомут; 3—заклепка; 4—винт; 5 — теплоизоляция.
www. vokb- la .spb. ru
Часть II. Технологичность конструкций систем и узлов бортового оборудования
Рис. 55. Крепление электрожгута' к деталям конструкции при прохождении его через отверстия и отбортовки: 1 — замок; 2 — стяжка; 3 — скоба-лоток; 4 — заклепка.
Рис. 56. Крепление электрожгута к каркасу зажимными колодками:
1 — заклепка; 2 — прокладка из защитного материала; 3 — шайба пружинная; 4-—шайба; 5 — винт; 6—колодка зажимная.
При разработке монтажных чертежей следует предусматривать, чтобы электрожгуты не касались острых кромок конструкции изделия. В случае вынужденной прокладки вблизи острых кромок конструкции необходимо указывать способы защиты электрожгутов (рис. 57).
Для защиты проводов и жгутов от механических повреждений при прокладке их через
Рис. 57. Защита электрожгута при прохождении его вблизи острых кромок:
1 — полтора-два витка ленты или • трубка из полихлорвинилового пла-
стиката; 2 — бандаж; 3 — войлок.
104
вырезы в перегородках, стенках и т. п. в последних должны быть предусмотрены изоляционные втулки (из резины, гетинакса) (рис. 58).
Рис. 58. Защита электрожгута при прохождении его через вырезы в перегородках и стейках.
При проходе экранированных проводов электрожгутов и кабелей через металлические перегородки не должен возникать контакт экрана с массой изделия. Рекомендуется окантовывать проходное отверстие изоляционным материалом или покрывать экран изоляцией.
Крепление электрожгутов, подключаемых к откидным панелям, приборным доскам и прокладываемым по стойкам шасси, предусматривается в соответствии с РТМ-1227 (746АТ).
Не допускать такого размещения агрегатов электрооборудования, при котором съем одного из них вызывает демонтаж агрегатов, находящихся рядом.
Сосредоточение агрегатов электрооборудования в одной, специально отведенной для этой цели, зоне изделия (рис. 59) является более технологичным конструктивным решением, чем рассредоточение их по всему изделию.
Рис. 59. Компоновка агрегатов электрооборудования в одном отсеке:
1, 7 — генераторы; 2, 10, 11 — распределительные коробки; 3, 9 — преобразователи; 4, 8 — устройства защиты и регулирования напряжения; 5 — аккумуляторные батареи; 6 — выпрямительное устройство. I
www.vokb-la.spb.ru
Гл. 3. Технологичность конструкции электросистем
* Установку электроагрегатов и устройств, требующих в процессе эксплуатации многократного демонтажа, следует проектировать быстросъемной, а в местах установки обеспечивать свободный доступ к точкам крепления. Например, технологична установка аккумуляторов с выдвижением по направляющим в сторону (рис. 60) и нетехнологичной является установка, при которой аккумулятор нужно поднимать или вынимать через какой-нибудь люк.
рекомендуется применять плафоны с большим количеством ламп накаливания.
При разработке монтажных схем необходимо предусмотреть преимущественно горизонтальную установку штепсельных разъемов в местах, обеспечивающих свободный доступ к ннм и жесткое крепление к болту. В случаях, если необходимо вертикальное расположение разъемов, предусматривается дополнительная защита их от попадания влаги внутрь разъема.
Рис. 60. Установка аккумулятора по направляющим.
Рис. 61. Крепление электрооборудования к каркасу изделия болтами по анкерным гайкам.
Нетехномгично
Технологично
Рнс. 62. Крепление электрооборудования к элементам каркаса.
Наиболее технологичным является крепление электрооборудования к каркасу изделия болтами по анкерным гайкам (рис. 61).
Крепление Электрооборудования к элементам каркаса изделия рекомендуется осуществлять с наружной стороны корпуса, а не внутри него (рис. 62).
Установку электрооборудования на теплоизоляционный материал рекомендуется производить по рис. 63 с креплением по анкерным гайкам.
При установке посадочных фар, плафонов, ламп освещения, маяков и бортовых аэронавигационных огней рекомендуется руководствоваться технологической нормалью АН-1961—67, часть I, книга 1, «Монтаж электро- и радиооборудования» (НИАТ, 1967).
Для внутреннего освещения пассажирских помещений, гардеробов, буфетов, проходов и других применять лампы дневного света (неоновые). Не
14 Зак. 290
Контровку и пломбирование штепсельных разъемов после прокладки и контроля электрической сети выполнять в соответствии с нормалью 714АТ.
Рис. 63. Крепление электрооборудования к каркасу с теплоизоляцией:
1 — втулка; 2 — теплоизоляция.
105
www.vokb-la.spb.ru
Часть II. Технологичность конструкций систем и узлов бортового оборудования
МЕТАЛЛИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОСИСТЕМ
Металлизацию оборудования производить по нормали АН-1590.
Металлизация электрооборудования изделия производится для электрического соединения металлических элементов оборудования, не имеющих постоянного контакта с корпусом изделия, если корпус используется в качестве общей токонесущей шины.
Металлизация электрооборудования выполняется путем установки перемычек металлизации или непосредственного контакта электроагрегата с корпусом изделия при его установке н креплении.
Когда агрегат электрооборудования должен быть металлизирован перемычкой, в чертежах следует указывать место установки, тип перемычки, величины переходных сопротивлений и место их замеров.
Если электроагрегаты, электрораспределительные устройства и т. д. не имеют специальной перемычки металлизации на корпусе изделия и их металлизация осуществляется с помощью болтов крепления, то в чертежах рекомендуется указывать места зачистки под болты крепления от всех покрытий до металлического блеска, а также марку лака или краски для покрытия излишне зачищенных мест.
При установке на изделие блоков электрооборудования, внутри которых расположены устройства, потребляющие энергию мощностью до 500 вт и имеющие «минус», соединенный с корпусом блока, электрическое соединение блока с корпусом изделия осуществляется посредством болтов крепления. Во всех случаях, когда потребляемая мощность блоков электрооборудования превышает 500 вт, соединение корпуса блока с корпусом изделия должно выполняться специальной перемычкой независимо от того, имеет или не имеет этот блок «минус», соединенный с корпусом изделия.
Перемычки, соединяющие электроагрегаты и механизмы с корпусом изделия, должны одним наконечником устанавливаться под одним из болтов крепления агрегата или механизма, а другим — устанавливаться на ближайший элемент каркаса изделия (шпангоут, стрингер, нервюру и т. д.) (рис. 64).
Для присоединения перемычек к корпусу изделия технологично применять крепление болтами с анкерными гайками или клеммными болтами (рис. 65).
Нетехнологично применять крепление болтом с простой гайкой.
Установку перемычек металлизации следует проектировать в местах, доступных для монтажа и проверки.
Под один болт следует крепить не более двух перемычек- металлизации.
Монтаж экранированных цепей на изделии производить в соответствии с нормалью 732АТ (РТМ-1123) и требованиями, оговоренными в ТУ на экранированную аппаратуру и агрегаты по изделиям.
106
Рис. 64. Установка перемычки металлизации иа агрегате.
Рис. 65. Крепление перемычек металлизации:
а—-анкерными гайками; б — клеммными болтами.
Конструкции разъемных соединений экрана и узлы крепления экранов, проводов, жгутов и кабелей, обеспечивающих их металлизацию, должны быть максимально простыми и надежными.
Если для защиты от механических повреждений* провода или электрожгуты прокладываются в металлических трубах, рукавах или плетенках, то последние необходимо металлизировать по концам независимо от их длины с тем, чтобы избежать появления вторичных носителей помех.
Экраны проводов в смешанном жгуте необходимо соединять с корпусом штепсельного разъема с помощью перемычек по нормали АН-2411 (927АТ).
Заделку экранированных жгутов в штепсельные разъемы рекомендуется производить с помощью фу-торок или специальных шайб по нормалям АН-2411 (927АТ) и АН-2420 (939АТ).
www.vokb-la.spb.ru
Гл. 3. Технологичность конструкции электросистем
Металлизацию в штепсельном разъеме, имеющем до трех экранированных проводов, производить с помощью пайки экранов на шайбу (рис. 66).
Рис. 66. Заделка смешанного электрожгута (кабеля), защищенного трубкой или лентой, в иеэкранированный разъем с выводом заземления экрана иа шайбу:
1 —резина (войлок) толщиной 2 мм, шириной 15—30 мм;
2 — трубка защитная; 3 — вязка жгута; 4 — резина;
5 — бандаж; 6 — бирка.
Рис. 67. Заделка смешанного электрожгута, защищенного трубкой или лентой, в иеэкранированный разъем с выводом заземления на корпус разъема через наконечник:
1 — наконечник; 2 — заземление экрана; 3 — резина (войлок) толщиной 2 мм, шириной 25—300 мм; 4— трубка (лента) защитная; 5 — вязка электрожгута; 6 — резина (войлок) толщиной 1,5 мм, шириной 15—30 мм; 7 — трубка защитная; 8 — бандаж; 9 — бирка.
Металлизацию в штепсельном разъеме, имеющем более трех экранов проводов, производить на корпус разъема через наконечники (рис. 67).
На изделиях рекомендуется устанавливать электрические агрегаты и электрические фильтры, локализирующие помехи, создаваемые агрегатами во время работы.
Присоединение наконечников «минусовых» проводов к корпусу изделия указывать в соответствии с отраслевой нормалью АН-1743 (741 АТ).
В экранированных или смешанных жгутах все экраны проводов должны быть заземлены.
Допускается заземление экрана провода с одной стороны, если длина экранированного провода не превышает 400 мм.
Для жгутов, не имеющих экранирующей оплетки, специальной металлизации не предусматривается.
107
www.vokb-la.spb.ru
ГЛАВА 4
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ МЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
109
www. vokb- la .spb. ru
Гл. 4. Технологичность конструкции механических систем управления
ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМ
Тяги из алюминиевого сплава со стальными наконечниками как регулируемые, так и нерегулируемые, рекомендуется проектировать по нормали АН-2031 (рис. 1).
150 мм рекомендуется проектировать сварными (рис. 4).
Тяги с одним регулируемым наконечником рекомендуется проектировать из пяти частей:, трубы,
а
Рис. 1. Тяги управления по нормали АН-2031:
а — регулируемая; б — нерегулируемая.
Короткие нерегулируемые тяги длиной до 150 мм следует проектировать штампованными (рис. 2).
Рис. 2. Штампованная тяга.
стакана, тендера и двух наконечников (регулируемого и нерегулируемого). Нерегулируемый наконечник соединяется с трубой сваркой, а регулируемый— на резьбе (рис. 5).
Рис. 3. Короткая регулируемая тяга.
Короткие регулируемые тяги длиной до 350 мм проектировать из двух частей: муфты и наконечника, соединяемых на резьбе (рис. 3).
Стальные нерегулируемые тягн длиной свыше
Рис. 4. Стальная сварная нерегулируемая тяга.
111
www.vokb-la.spb.ru
Часть II. Технологичность конструкций систем и узлов бортового оборудования
Рис. 5. Регулируемая тяга с тендером:
1— нерегулируемый наконечник; 2— труба; 3— стакан;
4 — тендер; 5 — регулируемый наконечник.
При проектировании тяг с регулируемыми наконечниками для контроля наличия зацепления в резьбовых соединениях - необходимо предусматривать контрольные отверстия диаметром 2 мм по нормали АН-2031 (5849А).
В особо ответственных тягах механических систем следует применять стопорные шпильки, которые одновременно служат ограничителями при регулировке и препятствуют вывертыванию вилки или ушка при расконтривании. На рис. 7 показана установка стопорной шпильки.
Такая конструкция тяги при регулировке системы управления исключает необходимость отсоединения регулируемого конца и обеспечивает быструю и точную регулировку системы.
Регулируемые и нерегулируемые тяги с обжатыми концами трубы (рис. 6, а, б, в) являются технологичными. При этом следует предпочитать тяги с обжатыми концами без применения переходных стаканов (рис. 6, б, в).
Рис. 7. Тяга с ограничительной стопорной шпилькой:
1 — стопорная шпилька.
б
Рис. 6. Тяги с обжатыми концами трубы:
а — тяга регулируемая с тендером н переходным стаканом; б — тяга регулируемая без тендера и переходного стакана; в — конструкция регулируемого конца с тендером без переходного стакана; 1 — нерегулируемый наконечник; 2 — труба; 3 — стакан; 4 — тендер; 5 — регулируемый наконечник.
Не рекомендуется проектировать тяги с двумя регулируемыми концами, как наиболее трудоемкие в изготовлении.
Тяги с двумя регулируемыми концами, как наиболее дорогие в изготовлении, применять только в системах, требующих точной регулировки, например в механизмах створок шасси.
Для повышения надежности системы количество тяг с регулируемыми концами следует сводить к минимуму.
Исходя из условий сохранения соосности закон-цовок труб последние следует проектировать длиной не более 1200—1300 мм.
Нетехнологично применять составные тяги из двух и более труб.
Для кинематических звеньев систем управления рекомендуются ушковые и вильчатые наконечники с шарикоподшипниками по нормали АН-2031.
Контровку регулируемых наконечников тяг можно производить различными способами. Более технологичным и рекомендуемым способом является способ контровки одной гайкой с отгибной шайбой (рис. 8, с). Для менее ответственных тяг целесообразно использовать простой и удобный способ контровки одной гайкой (рис. 8, б). Менее технологичным является способ контровки гайкой и контргайкой или двумя гайками и отгибной шайбой (рис. 8, в).
Контровку нерегулируемого наконечника в трубе рекомендуется производить штифтом (см. рис. 6, б) или клеем ВК-9 по нормали АН-2031 (199АТУ).
Рис. 8. Контровка регулируемых наконечников тяг: а — одной гайкой с отгибной шайбой; б — одной гайкой; в — двумя гайками и отгибной шайбой.
В случае применения дюралюминиевых наконечников в нагруженных тягах или качалок из магниевых или дюралюминиевых сплавов рекомендуется места крепления в вилках наконечников или рычагов качалок выполнять утолщенными по нормали АН-2031 (4480А) (рис. 9).
112
www. vokb- la .spb. ru
Гл. 4. Технологичность конструкции механических систем управления
Рис. 9. Наконечник с утолщениями в местах крепления.
На рис. 10 представлены типовые виды качалок, поводков, применяемых для передачи движения от одного звена кинематической системы управления к другому.
Рекомендуется избегать качалок консольного типа, так как такие конструкции требуют усиления, что связано с нежелательным увеличением веса.
Для ограничения хода качалки и облегчения регулировки отклонения рулей и исключения подпи-ловки тела кронштейна крепления качалки следует предусматривать специальные регулируемые упоры на качалках или на узлах стопорения (рис. 11).
Рекомендуются следующие виды соединений кинематических звеньев систем управления (тяг с качалками, тяг с тягами и др.):
а) бесподшипниковые соединения (рис. 12, а) для кинематических звеньев, имеющих небольшие угловые перемещения и одну степень свободы движения;
б) соединения шарикоподшипников с удлиненным внутренним кольцом (рис. 12, б, в), в тех кинематических соединениях, где требуются трн степени свободы движения звеньев и допускаются незначительные усилия трения;
в) соединения с шарнирными подшипниками (рис. 12, г) в кинематических соединениях, где требуются три степени свободы звеньев и допускаются сравнительно большие усилия трения;
г) шаровые соединения, где требуется многостепенная свобода движения звеньев н большой угол поворота. На рис. 13 показаны различные виды типовых наконечников тяг.
Рекомендуемые допуски и посадки на соединения сопрягаемых деталей брать по нормали АН-1696.
Для соединения тяг с качалками не рекомендуется проектировать конструкцию, указанную на рис. 14 вверху, лучше применять тяги со сдвоенными вильчатыми или ушковыми наконечниками (см. рис. 14 внизу).
В особо ответственных соединениях могут быть рекомендованы конструкции тяг, имеющие дублированные наконечники и дублированные шарнирные болты. Конструкцию тяг с дублированными трубами следует избегать.
15 Зак. 290
На рис. 15 показана тяга с регулируемым дублированным наконечником.
Регулируемый наконечник состоит из двух стаканов: внутреннего 2 и внешнего 3, которые ввернуты предварительно один в другой и проклепаны с трубой трубчатыми заклепками. Во внутренний стакан 2, имеющий резьбу, вворачивается ушковый болт 4 со вставленным в него вкладышем 5 с шарикоподшипником.
Ушковый болт 4 предварительно стягивается с вкладышем 5 стяжным болтом 6. который ввертывается до упора и контрится во вкладыше 5 шплинтом 7. Все детали тяги, за исключением трубы, изготовлены из стали 45. Вращением ушкового болта 4 наконечник регулируется по длине тяги, затягивается контргайкой 8 и контрится отгибкой шайбой 9.
Нерегулируемый наконечник состоит из двух стаканов: внутреннего 10 и внешнего 11. Внешний стакан 11 имеет ушко, в которое вставляется вкладыш 5 с подшипником. Оба стакана и вставленный в ушко стакана вкладыш предварительно стягиваются стяжным болтом 12. Стяжной болт 12 ввертывается до упора и контрится во вкладыше 5 шплинтом.
В таком виде наконечник соединяется с трубой и приклепывается к ней трубчатыми заклепками 13.
Дублирование в описанных наконечниках заключается в том, что при выходе из строя одного из стаканов (внешнего или внутреннего) тяга сохраняет работоспособность, так как другой стакан продолжает работать, передавая усилия по проводке управления руля высоты.
Аналогично ушковым наконечникам с помощью стаканов 4 и 5 дублируются и вильчатые наконечники тяг (рис. 16).
Соединение тяг проводки управления руля высоты между собой, а также с качалками и элементами конструкции осуществляется специальным дублированным шарниром. Этот шарнир состоит из втулки 6, удерживаемой в случае выхода из строя болта пружинным кольцом 1, болта 2 и стандартной гайки 3 со шплинтом. При нормальной работе усилие в шарнире передается через втулку. Если же втулка разрушается, то усилие передается через болт шарнира, в случае разрушения болта — через его втулку.
На всех качалках и кронштейнах необходимо предусматривать отверстия под болты крепления перемычек металлизации для исключения сверления отверстий при монтаже. Металлизацию тяг рекомендуется выполнять по нормали АН-2031 (199АТ).
Взамен разрозненных качалок, рычагов и переходных деталей, расположенных в одном месте, следует проектировать один крупный сварной или сборочный узел. На рис. 17 показаны виды таких сварных и сборочных узлов.
Для нескольких тяг более технологично проектировать групповые гермовыводы. Примерная конструкция групповых гермовыводов показана на рис. 18.
113
www.vokb-la.spb.ru
I
Часть II. Технологичность конструкций систем и узлов бортового оборудования
114
Рис. 10, а. Типовые виды качалок для передачи движения в одной плоскости (нормаль АН-2126).
www.vokb-la.spb.ru

Рис. 10, б. Типовые виды качалок для передачи движения в параллельных плоскостях.
Гл. 4. Технологичность конструкции механических систем управления
www.vokb-la.spb.ru
Часть 11. Технологичность конструкций систем и узлов бортового оборудования
Рис. 11. Узел ограничения отклонения руля высоты:
1 — кронштейн навески руля высоты; 2 — карданный вал руля высоты; 3 — упоры ограничителя; 4 — ограничитель отклонения руля высоты; 5 — дюралевый кронштейн.
Рис. 12. Виды соединений тяг:
а — бесподшипниковое; б, в — подшипниковые с удлинением внутреннего кольца; г — шарнирное с подшипником.
Рис. 14. Тяги со сдвоенными вильчатыми наконечниками.
Рис. 13. Виды типовых наконечников тяг.
116
www. vokb- la .spb. ru
Гл. 4. ТехнбЛб&ичность конструкции механических систем управления
Рис. 15. Тяга с дублированными наконечниками:
/ — труба; 2, 10 — внутренние стаканы; 3, 11 — внешние стаканы; 4— ушковый болт; 5 —вкладыш с шарикоподшипником; 6, 12—стяжные болты; 7 — шплинт; 8— контргайка; 9 — отгибная шайба; 13 — трубчатые заклепки.
Рис. 16. Дублированное шарнирное соединение тяг:
1—пружинное кольцо; 2 — болт; 3—гайка со шплинтом; 4, 5 — стаканы; 6 — втулка.
Рис. 17. Различные виды сварных и сборочных узлов: а — узел качалок; б — узел с направляющими роликами.
117
www. vokb- la ,spb. ru
Рис. 18. Групповой гермовывод для тяг:
/ — качалки в герметической зоне; 2 — качалки вне герметической зоны; 3—корпус гермовывода; 4 — уплотняющие прокладки.
Часть II. Технологичность конструкций систем и узлов бортового оборудования
www.vokb-la.s^.ru
Гл. 4. Технологичность конструкции механических систем управления
Рис. 19. Гермовыводы для тяг с изменяемым углом наклона двух типов: я — тип I: 1 — верхний рычаг; 2 — вал; 3 — корпус; 4 — резиновое кольцо; 5 — войлочная прокладка; 6 — резиновая прокладка; 7— обойма; 8 — гайка с войлочным кольцом; 9 — нижний рычаг;. 10 — гайка; 11 — сферический вкладыш; 12 — шарикоподшипники; 13 — дюритовое кольцо; 14 — хомут;
б — тип II: 1, 5 — фетровые кольца; 2 — масленка; 3 — уплотнительные резиновые кольца; 4 —• тяга вне герметической зоны; 6 — тяга в герметической зоне.
Q
119
www. vokb- la ,spb. ru
Часть II. Технологичность конструкций систем и узлов бортового оборудования
Для тяг с изменяемым углом наклона в гермовыводах следует применять конструкцию, обеспечивающую это наклонное перемещение. На рис. 19 показаны примерные конструкции таких гермовыводов.
При проектировании ограничителей тросов в системе тросовой проводки рекомендуется применять ограничители-валики по нормали АН-1052 (1340С51) (рис. 23, а) или легкосъемные ограничители, исключающие демонтаж роликов при замене тросов (рис. 23, б).
Рис. 20. Универсальная коробка гермовывода:
1 — заглушка; 2— внлка; 3, 6 — гайка; 4— тяга; 5 — корпус.
Взамен индивидуальных гермовыводов для тяг и тросов систем управления проектировать универсальные гермовыводы, как показано на рис. 20.
Для индивидуальной тросовой проводки следует применять нормализованные ориентирующиеся гермовыводы по нормали АН-1107 (8439С52 и 8440С52) (рис. 21).
Для различных каналов управления рекомендуется проектировать гермовывод, совмещенный в один узел; на рис. 22 показан гермовывод каналов управления руля поворота и высоты.
Заделку тросов обжатием наконечников «на шарик», «на петлю», «на коуш» на секторе рекомендуется проектировать по нормали АН-1090.
В зависимости от конструкции наконечников тендеры рекомендуется выбирать по нормали АН-895.
При выборе роликов для тросов следует руководствоваться нормалью АН-920.
20
Рис. 2!.
Гермовывод по нормали АН-1107:
1 — сердечник; 2 — корпус; 3 — крышка; 4 — муфта, обжатая на тросе; 5 — винт; 6 — гайка.
www. vokb- la ,spb. ru
Гл. 4. Технологичность конструкции механических систем управления
12Г
16 Зак. 290
www.vokb-la.spb.ru
Часть II. Технологичность конструкций систем и узлов бортового оборудования
Рис. 23. Ограничители тросов в системе управления: а — валиком по нормали АН-1052; б — легкосъемные.
МОНТАЖ МЕХАНИЧЕСКИХ систем управления
В целях удобства регулирования и контроля механических систем рекомендуется предусматривать в конструкции качалок и кронштейнов (их крепления) отверстия для фиксации качалок в нейтральном положении технологическими штырями ослабленной конструкции (рис. 24, а) или наносить отметки краской.
Менее технологичной является конструкция, предусматривающая фиксацию качалок в нейтральном положении специальной тендерной тягой (рис. 24, б).
Рис. 24. Фиксация элементов системы управления в нейтральном положении:
а — с помощью технологического штыря; б — с помощью тендерной тяги; 1 — штырь; 2 — тяга.
При проектировании системы управления в местах разъемов отсеков изделия следует предусматривать разъемы в самой системе.
При проектировании длинных магистралей механических систем следует применять направляющие с роликами по нормали АН-1927 или поддерживающие качалки (рис. 25).
При проектировании системы не все тяги следует делать регулируемыми. Если в системе применяются направляющие с роликами, то до 80% тяг могут быть нерегулируемыми. При использовании в системе поддерживающих качалок, непосредственно соединяющихся с концами тяг, число нерегулируемых тяг уменьшается до 20%.
Рис. 25. Поддерживающая качалка.
В целях повышения надежности системы количество регулируемых тяг следует сводить к минимуму. Достигнуть этого можно, если обеспечить при сборке точную установку кронштейнов качалок относительно друг друга.
При проектировании системы передачи движения в целях исключения увеличения суммарных люфтов
122
Гл. 4. Технологичность конструкции механических систем управления
трудоемкости производства не рекомендуется в - ннематическую схему включать дополнительные ..ередаточные элементы в виде роликов и валов. На рис. 26 показаны два вида кинематических схем передачи движения от управляющего агрегата к распределительному сектору.
но, так как оси, на которых они посажены, законтрены специальной стопорной шпилькой.
От подрыва пиропатрона газы, попадая в корпус цилиндра, выталкивают стопорную шпильку, которая расконтривает оси роликов. Ролик, передающий движение системе, получает свободу и может вра-
Рис. 26. Схема передачи движения от управляющего агрегата к распределительному сектору:
а — с промежуточными элементами системы; б — без промежуточных элементов системы; 1 — распределительный сектор; 2, 4 — одноручейковые ролики; 3 — вал; 5 — управляющий агрегат системы; 6 — сдвоенные ролики (двухручейковые).
При проектировании системы управления не рекомендуется размещать рулевые машинки вдали от исполнительных органов, так как это вызывает увеличение суммарного люфта звеньев кинематической схемы.
В случае аварийного заклинивания автопилота и необходимости переключения системы на ручное управление рекомендуется в конструкции системы предусматривать специальное отключающее устройство, размыкающее место соединения двух роликов, один из которых работает от рулевой машинки, а другой передает движение системе управления.
При нормальной работе автопилота два ролика, . становленные на разных осях, работают совмест-16*
щаться от ручного управления пилота независимо от положения и состояния ролика, работающего только от рулевой машинки, которая в рассматриваемом случае заклинена.
При проектировании системы ножного управления рекомендуется использовать нормали на педали АН-1903.
Для монтажа качалок в конструкции планерной части изделия предусматривать специальные посадочные места под их установку. На рис. 27 показана установка качалки в гнездо планерной части изделия.
Если качалки устанавливаются на кронштейны, то для обеспечения верстачной сборки рекомендует-
123
www.vokb-la.spb.ru
Часть 11. Технологичность конструкций систем и узлов бортового оборудования
ся проектировать единый сборочный чертеж качалки с кронштейном, по которому должен собираться узел. На рис. 28 показан чертеж качалки в сборе с кронштейном.
Рис. 27. Установка качалки в гнездо планерной части изделия.
Рис. 28. Качалка в сборе с кронштейном:
1 — кронштейн; 2 — качалка.
Герметизацию тяг без качалок проектировать по нормалям АН-1152, АН-1809 или как показано на рис. 29, причем кронштейны, на которые натяги-
Рис. 29. Герметизация тяг с помощью чехла:
1 — кронштейн; 2 — бандаж; 3 — тяга; 4 — гофрированный чехол.
ваются, чехлы герметизации, в случае групповой прокладки тяг рекомендуется располагать на одном щитке.
При проектировании системы управления для создания имитации аэродинамической нагрузки на педалях от руля направления и на штурвале от элеронов в системах управления необходимо устанавливать пружинные загружатели (рис. 30).
При проектировании длинных магистралей тросовых проводок в целях удобства регулирования и обеспечения правильного натяжения тросов в процессе эксплуатации необходимо применять регуляторы натяжения тросов.
Заделку отверстий в перегородке для тросов производить по нормали АН-1004 (1082С50).
Оси тросов должны совпадать с плоскостями роликов. Допустимый перекос троса относительно плоскости канавки ролика не должен превышать ±2° (рис. 31).
Тендеры тросовых проводок проектировать по нормали АН-895.
Для удобства регулировки и подхода к соединениям тендеры тросовых проводок и регулируемые концы тяг следует размещать в шахматном порядке.
Крепление троса на барабане можно производить с помощью закрепленной на конце троса втулки, которая вводится в специальный паз на барабане и контрится от выпадания проволокой (рис. 32). Такая заделка обеспечивает простоту и надежность в работе.
Зазор между ушками тяг и вилками качалок при отклонении в крайние положения должен предусматриваться не менее 3 мм (рис. 33).
Зазор между ушком тяги и внутренними плоскостями щек вилки качалки должен быть не менее 0,3 мм при любых рабочих положениях (рис. 34). Зазор можно обеспечить фасками на кромках внутренних сторон щек вилок качалок.
Зазор между тросом и кронштейном, по ролику которого проходит данный трос, а также между деталями каркаса, расположенными на расстоянии не более 100 мм от точки сбега троса с ролика, должен быть не менее 2 мм.
Все движущиеся и вращающиеся детали системы управления не должны касаться деталей конструкции каркаса и оборудования, при этом зазоры должны быть не менее 5 мм для тяговых и не менее 10 мм для тросовых проводок при всех рабочих положениях элементов систем управления.
Зазоры между подвижными деталями системы управления и подвижными деталями других агрегатов во всех случаях должны быть не менее 10 мм для тяговых и 15 мм для тросовых проводок.
Зазор между подвижными деталями системы управления и электрожгутами должен быть не менее 15 мм при любых положения# элементов управления.
124
www.vokb-la.spb.ru
Гл. 4. Технологические конструкции механических систем управления
Рис. 30. Пружинные загружатели:
а — взлетно-посадочный загружатель руля направления: 1 — вилка; 2, 13, 14, 15 — гайка; 3 — шток; 4— втулка; 5— шайба торцовая; 6 — корпус внутренний; 7 —пружина внутренняя; 8 — пружина внешняя; 9— корпус; 10 — стакан;// — крышка; 12 — контровочная проволока; б—полетный пружинный загружатель руля направления: 1 — дюралевая крышка с ушками; 2 — контровочный штифт; 3, 6 — вкладыш; 4 — цилиндр; 5 — пружина;
7 — наружная гайка; 8— шток; 9— контровочная шайба; 10 — вильчатый наконечник; 11 — болт; 12 — внут-
гайка.
Рис. 33. Зазор между ушками тяг и вилками качалок.
Рис. 31. Допустимый перекос троса относительно плоскости канавки ролика.
i Рис. 32. Заделка троса на барабан»:
1 — барабан; 2 — втулка; 3 —трос; 4 — контровочная проволока.
Рис. 34. Зазор между ушком тяги и внутренними плоскостями щек вилки качалки.
125
www.vokb-la.
ЧАСТЬ ТРЕТЬЯ
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛЕЙ ИЗ МЕТАЛЛОВ
127
www.vokb-la.spb.
СОДЕРЖАНИЕ
Стр.
ГЛАВА 1. Выбор рациональных заготовок . 129
ГЛАВА 2. Технологичность конструкций деталей из листового материала, < профилей и труб...........143
ГЛАВА 3. Технологичность конструкций деталей из заготовок, получаемых объемным деформированием . . 191
ГЛАВА 4. Технологичность конструкций деталей из литых заготовок . . . 241
ГЛАВА 5. Технологичность деталей, обрабатываемых снятием металла . . 267
ГЛАВА 6. Технологичность деталей, подвергаемых термической обработке . 429
128
ГЛАВА 1
ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНЫХ ЗАГОТОВОК
Зак. 290
129
www.vokb-la.spb.ru
Составители:
канд. техн, наук В. Е. ЛУЦКИЙ, И. К- ПЛЕШАКОВ, канд. техн, наук Е. К. ПОДЪЕМЩИКОВА, канд. техн, наук Е. М. ЭЙФИР
СОДЕРЖАНИЕ
Стр.
Введение............................131
Холодноштампованные заготовки из листового материала, профилей и труб..........133
Штампованные заготовки, получаемые объемным деформированием.................134
Литые заготовки.....................137
Заготовки из полуфабрикатов, обрабатываемые снятием металла.................138
130
www.vokb-la.spb.ru
Гл. 1. Выбор рациональных заготовок
Введение
Технологичность деталей определяется выбором заготовок, отвечающих современным требованиям механизированного производства, и возможностью того илн иного процесса их изготовления.
Рациональность заготовок оценивается по высоким прочностным показателям выбранного материала после изготовления из него деталей, высоким коэффициентом использования металла с минимальной обработкой резанием, низкой стоимостью при выбранном методе получения заготовок и минимальными затратами по себестоимости.
Необходимо выбирать такие способы изготовления заготовок, которые при заданных масштабах зыпуска связаны с наименьшими затратами труда, чатериала, оборудования, инструмента, технологи-еской оснастки, энергии и др.
Тем не менее в зависимости от конкретных условий (программы выпуска, технических требований . летали) рациональными будут разные процессы.
Случаи, когда один метод изготовления при всех условиях всегда рациональнее других, редки. Поэтому приведенные рекомендации по выбору рациональных заготовок не могут претендовать на полноту решения данного вопроса, но дают понятие о выборе целесообразной заготовки и метода ее получения.
Заготовки можно получить
1) холодной штамповкой из листового материала, профилей и труб;
2) объемным деформированием (горячая штамповка и холодное выдавливание);
3) литьем;
4) из полуфабрикатов (прутки, плиты, полосы и т. п.).
В данной главе изложены особенности методов изготовления заготовок и их возможности, а также некоторые сравнительные технико-экономические показатели изготовления деталей нз них.
131
www. vokb- la. spb. ru
Гл. 1. Выбор рациональных заготовок
ХОЛОДНОШТАМПОВАННЫЕ ЗАГОТОВКИ ИЗ ЛИСТОВОГО МАТЕРИАЛА, ПРОФИЛЕЙ И ТРУБ
При выборе заготовки рекомендуется стремиться к максимальному сокращению поверхностей, подле- л жащих последующей обработке, и к максимальному приближению форм заготовок к формам готовых деталей, так как наличие даже минимальных припусков требует последующей обработки различными способами.
Одним из самых эффективных технологических методов получения заготовок является холодная штамповка.
Основными достоинствами холодной штамповки из листов, профилей и труб, обеспечивающими возрастающее ее применение в промышленности, являются следующие:
1) возможность получения деталей минимальной массы при заданной прочности и жесткости;
2) сравнительно высокий коэффициент использования металла заготовки;
3) высокая производительность труда и широкая возможность механизации и автоматизации технологического процесса;
4) возможность получения деталей высокой точности и чистоты поверхности.
В настоящее время трудоемкость нзготовлеиия деталей штамповкой составляет примерно 12—18% от общей трудоемкости изготовления изделия, что в абсолютных цифрах составляет значительную величину. Однако в заготовительно-штамповочных цехах еще имеется значительный объем ручных доводочных работ.
При выборе заготовок, получаемых холодной штамповкой, следует учитывать стоимость в зависимости от способа их получения.
На рис. 1 представлен график зависимости технологической себестоимости детали из профильного материала от годовой программы для двух вариантов штамповки:
- а) изгибом универсальными роликами на станке ПГ-2 с последующей ручной доводкой;
б) обтяжкой на станке ПГР-7 в два перехода.
Из графика видно, что гибка на станке ПГ-2, при которой затраты на оснастку значительно меньше, экономически выгоднее при годовой программе ме
нее 500 шт.; при большей программе экономически выгоднее процесс обтяжкн.
Рис. 1. График зависимости технологической себестоимости формообразования детали из профильного материала от годовой программы (материал профиля —Д16; площадь сечения профиля — 1,72 см1; длина заготовки — 6 ж): 1 — обтяжка на станке ПГР-7; 2 — гибка универсальными роликами на станке ПГ-2.
Для деталей из профилей с другими размерами и формой сечения график изменится, и точка пересечения кривых будет соответствовать другому значению программы, но процессы останутся прежними: при меньших программах — изгиб на ПГ-2, при больших — обтяжка на ПГР-7.
На рис. 2 представлен график зависимости технологической себестоимости изготовления обшивки из листового материала от годовой программы. Рассмотрены два варианта:
а) выколотка на молоте «Беше» с примеркой по деревянной болванке облегченного типа;
б) обтяжка на прессе ОП-3 с применением обтяжного пуансона из пескоклеевой массы ПСК.
График построен с учетом стоимости материала заготовки. Несмотря на то что при получении детали выколоткой расходы на материал и на технологическую оснастку меньше (примерно на 20 руб.),
133
Часть III. Технологичность конструкций деталей из металлов
уже при выпуске деталей более 40 шт. в год процесс обтяжки становится экономически выгоднее, а качество поверхности детали намного выше.
стовой детали каркаса от годовой программы для двух вариантов штамповки:
а) в инструментальном штампе;
б) резиной на формблоке.
Рис. 2. График зависимости технологической себестоимости изготовления обшивки из листового материала от годовой программы (материал листа — Д16; толщина листа — 1 мм):
1 — выколотка на молоте «Беше»; 2 — обтяжка на прессе ОП-3.
100 500 WOO 5IW0
ГоОобая программа, шт
Рис. 3. График зависимости технологической себестоимости формообразования листовой детали каркаса от годовой программы (материал листа — Д16; толщина листа — 1 мм):
1 — штамповка в инструментальном штампе; 2— штамповка резиной на формблоке.
На рис. 3 представлен график зависимости технологической себестоимости формообразования ли-
Из графика видно, что для серийного и мелкосерийного производства в самолетостроении процесс штамповки резиновым контейнером с применением формблоков всегда экономически целесообразней.
ШТАМПОВАННЫЕ ЗАГОТОВКИ, ПОЛУЧАЕМЫЕ ОБЪЕМНЫМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ
ГОРЯЧЕШТАМПОВАННЫЕ ЗАГОТОВКИ
Горячую штамповку заготовок рекомендуется применять для деталей, подвергающихся при эксплуатации значительным постоянным, переменным и ударным нагрузкам, которые по конструктивным особенностям не могут быть изготовлены другими способами.
Например, такие детали, как балки, целесообразно изготавливать из горячештампованных заготовок с коэффициентом использования металла не менее 0,35—0,5; шпангоуты, рамы — с коэффициентом использования металла 0,4—0,6.
Механические свойства материала горячештампованных заготовок имеют высокие показатели; заготовки получаются взаимозаменяемыми, что дает возможность применить точные приспособления для их механической обработки и повысить точность обработанных деталей.
Заготовки, полученные этим методом, сохраняют направление волокон, заложенных в металле при прокатке, что является хорошим ориентиром для конструктора при расположении главных напряжений, возникающих при эксплуатации детали.
Горячештампованные заготовки деталей могут применяться в гидравлических и воздушных системах высокого давления.
134
В настоящее время детали из отдельных сплавов (например, титановые) можно получать только методом горячей штамповки.
Наряду с тем что механические свойства деталей из горячештампованных заготовок имеют очевидные преимущества по сравнению со свойствами деталей, полученных другими способами (литьем, механообработкой из куска), их изготовление, как правило, обходится дороже за счет значительных затрат на оснастку и эксплуатацию кузнечного оборудования.
Высокая стоимость кузнечной оснастки может быть скомпенсирована сокращением значительного объема последующей механической обработки.
Рациональная заготовка, получаемая горячей штамповкой, для каждой детали должна выбираться с учетом механических свойств и технико-экономических показателей. Ниже приведена стоимость деталей в зависимости от сложности их формы и количества.
Определение стоимости деталей, изготавливаемых из горячештампованных заготовок
Ориентировочная технологическая себестоимость детали (без накладных расходов) Ст при изготовлении ее из штампованной заготовки определяется по формуле
www.vokb-la.spb.ru
Гл. 1. Выбор рациональных заготовок
Ст = CriKS G,
где Cii—технологическая себестоимость 1 кг деталей 1-й группы сложности, изготовленных из штампованных заготовок, при партии в 100 шт., руб. Определяется по табл. 1 (в зависимости от материала и массы деталей);
К — коэффициент количества. Определяется по табл. 2 (в зависимости от марки материала и потребного количества деталей);
S — коэффициент сложности. Определяется по табл. 3 (в зависимости от группы сложности детали);
G — масса механически обработанной детали, кг.
Таблица 1
Технологическая себестоимость 1 кг деталей 1-й группы сложности из различных материалов, изготовленных из штампованных заготовок, при партии 100 шт.
Масса детали, Технологическая себестоимость 1 кг деталей, руб., из
стали сплава
углеродистой конст-рукци- I онной I нержавеющей алюминиевого магниевого титанового
кг
До 0,022 8,55 8,70 9,40 23,40 38,70 51,5
Се . 0,022 до 0,036 8,55 8,70 9,40 23,40 35,10 51,5
Я 0,036 » 0,060 8,55 8,70 9,40 20,70 29,25 51,5
0,060 „ 0,100 8,55 .8,70 9,40 17,30 24,90 45,60
О.Ю , 0,16 7,57 7,80 8,65 14,24 21,50 40,48
0,16 „ 0,25 6,10 6,44 7,55 11,90 18,00 37,04
И 0,25 „ 0,40 4,90 5,28 6,51 9,94 15,32 33,31
» 0,40 „ 0,60 4,00 4,42 5,71 7,30 12,77 30,12
Я 0,60 , 1,00 3,22 3,63 4,94 6,70 10,87 28,64
1,00 , 1,60 2,55 2,95 4,24 5,55 9,16 27,56
1,60 , 2,50 2,07 2,44 3,68 4,65 7,86 25,16
я 2,50 . 4,00 1,67 2,01 3,20 3,86 6,68 24,00
» 4,00 „ 6,00 1,37 1,68 2,80 3,14 5,57 22,74
и 6,00 „ 10,00 1,09 1,38 2,40 2,62 4,74 20,87
я 10,0 , 16,0 0,90 1,13 2,08 2,16 3,89 19,09
W 16,0 „ 25,0 0,70 0,93 1,80 1,80 3,43 17,56
м 25,0 , 40,0 0,55 0,77 1,57 1,51 2,92 16,12
i я 40,0 , 60,0 0,46 0,64 1,37 1,23 2,43 14,69
60,0 . 100,0 0,37 0,53 1;15 1,02 — 13,49
я 100 , 160 0,29 0,43 1,01 — 12,61
160 » 250 0,24 0,35 0,89 — —
Таблица 2
Коэффициент К в зависимости от марки материала и количества деталей
Требующееся количество деталей Коэффициент К Для
стали 1 сплава
углеродистой конструкционной нержавеющей алюминиевого магниевого титанового
10 7,300 6,392 5,300 6,500 5,727 2,109
и 6,686 5,842 4,850 5,940 5,237 1,999
12 6,146 5,392 4,480 5,480 4,847 1,903
14 5,486 4,677 3,800 4,750 4,227 1,750
16 4,726 4,142 3,460 4,210 3,757 1,637
18 4,276 3,722 3,120 3,780 3,387 1,554
20 3,886 3,392 2,850 3,440 3,102 1,481
22 3,556 3,114 2,640 3,160 2,858 1,426
25 3,176 2,792 2,380 2,800 2,577 1,360
28 2,866 2,532 2,180 2,560 2,350 1,305
32 2,556 2,264 1,960 2,290 2,317 1,250
36 2,316 2,057 1,800 2,080 1,933 1,208
40 2,126 1,89^ 1,682 1,910 1,787 .1,174
45 1,923 1,722 1,540 1,740 1,643 1,139
50 1,746 1,592 1,430 1,601 1,527 1,113
55 1,629 1,482 1,345 1,490 1,432 1,092
60 1,517 1,392 1,275 1,400 1,352 1,072
70 1,346 1,249 1,166 1,255 1,227 1,044
80 1,222 1,142 1,081 1,145 1,133 1,023
90 1,117 1,058 1,021 1,060 1,058 1,006
100 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000
ПО 0,973 0,937 0,928 0,936 0,953 0,984
125 0,896 0,872 0,876 0,870 0,897 0,972
140 0,818 0,823 0,840 0,817 0,852 0,960
160 0,760 0,767 0,800 0,762 0,805 0,949
200 0,671 0,692 0,747 0,686 0,739 0,934
250 0,598 0,632 0,701 0,630 0,687 0,925
400 0,482 0,542 0,638 0,533 0,608 0,906
630 0,411 0,487 0,597 0,477 0,560 0,894
1000 0,365 0,452 0,571 0,441 0,530 0,888
1600 0,338 0,430 0,555 0,418 0,510 0,884
2500 0,320 0,416 0,546 0,405 0,448 0,882
4000 0,307 0,407 0,540 0,395 0,490 0,880
6300 0,300 0,401 0,536 0,390 0,485 0,879
10000 0,294 0,398 0,534 0,386 0,482 0,878
135
www. vokb- la. spb. ru
Часть III. Технологичность конструкций деталей из металлов
Таблица 3
Коэффициент S в зависимости от группы сложности
Группа сложности
Характеристика групп
Типовые представители
Детали типа тел вращения и близкие к ним, а также детали в виде стержня с головкой
Плоские детали с небольшими выступами и обработкой по сопрягаемым поверхностям
Детали с односторонним расположением ребер
Детали арматуры (тройники, угольники, краны, корпусы и др.)
Детали сложной конфигурации с закрытыми сечениями (рычаги, качалки, рамы, балки и др.)
ХОЛОДНОШТАМПОВАННЫЕ ЗАГОТОВКИ, ПОЛУЧАЕМЫЕ ВЫДАВЛИВАНИЕМ
Заготовки, получаемые холодным выдавливанием, целесообразны в условиях массового, серийного, а также мелкосерийного производства.
Процесс холодного выдавливания может успешно применяться при изготовлении мелких и средних деталей взамен литья, горячей и холодной штампов
ки, а также обработки резанием на универсальном оборудовании.
В табл. 4 приведен сравнительный анализ изготовления деталей холодным выдавливанием с изготовлением другими процессами.
Анализ проводился по методике определения экономической эффективности новых технологических процессов, оборудования и оснастки, разработанной НИАТ.
136
Гл. 1. Выбор рациональных заготовок
Таблица 4
Экономическое сопоставление холодного выдавливании с другими технологическими процессами
Показатели Холодное выдавливание Обработка резанием на универсальном оборудовании Обработка резанием на автоматах Литье Точное литье Горячая штамповка Холодная штамповка-вытяжка
Расход металла, % 100 136-193 120-127 110-140 105-108 123-150 110-140
Трудоемкость, И 100 130—170 — 115-128 — 120-155 105- 112
Себестоимость (на программу), руб. 100 118-182 105-118 110-138 102-106 116-162 106-130
Рациональный вариант технологического процесса выбирается в зависимости от программ выпуска деталей. За основной показатель эффективности
принята величина приведенных затрат. Оптимальным считается вариант, имеющий наименьшую сумму приведенных затрат.
ЛИТЫЕ ЗАГОТОВКИ
Литые заготовки рекомендуется применять для изготовления сложных фасонных деталей с внутренними полостями и сложными криволинейными поверхностями, если позволяет прочность деталей. По сравнению с горячештампованной заготовкой коэффициент использования металла повышается с 0,1—0,3 до 0,7—0,9.
На рис. 4 и 5 приведены типовые фасонные детали.
Рис. 4.
Заготовки, выполненные методами литья под давлением или по выплавляемым моделям, имеют повышенную точность и требуют минимальной механической обработки (коэффициент использования металла 0,8—0,9). Это выгодно для деталей сложной конфигурации, механообработка которых требует много времени.
Литые заготовки максимально приближаются к форме готовой детали в результате применения минимальных уклонов н радиусов, а также литых отверстий.
Рис. 5.
Литые детали имеют однородные механические свойства во всех направлениях в отличие от деталей из деформируемых сплавов.
Однако следует учитывать, что механические свойства литого материала, как правило, хуже свойств материала, подвергнутого деформации. Прочностные свойства литой легированной стали почти не отличаются от прочностных свойств вдоль направления волокон деформируемой стали той же марки, но значительно уступают по пластичности (относительное удлинение, поперечное сужение и ударная вязкость). По сравнению со свойствами в поперечном направлении волокон деформируемой
18 Зак. 290
137
www.vokb-la.spb.
Часть III. Технологичность конструкций деталей из металлов
стали литая сталь имеет более высокие механические свойства.
Изготовление деталей из литых заготовок рекомендуется применять в тех случаях, когда литая деталь удовлетворяет требуемым нагрузкам и условиям ее эксплуатации.
Одними из основных показателей экономической целесообразности выбора вида заготовок могут служить коэффициент использования заготовки КИЗ (отношение массы детали к массе заготовки) и коэффициент необрабатываемой поверхности КНП (отношение площади необрабатываемой поверхности детали к общей площади поверхности детали) (табл. 5).
Таблица 5
Сравнительные показатели (средние) коэффициентов использования заготовок и коэффициентов необрабатываемых поверхностей
Материал Штампованные заготовки Литые заготовки.
КИЗ КНП КИЗ КНП
Алюминиевые 0,15-0,3 0,1-0,3 0,5-0,7 0,5-0,9
сплавы Магниевые 0,15-0,3 0,1-0,3 0,5-0,56 0,5-0,7
сплавы Сталь угле- 0,15-0,3 0,1—0,2 0,5-0,6 0,5-0,7
родистая Сталь конст- 0,1 -0,25 0,1-0,15 0,5—0,9 0,5-0,9
рукционная легированная Жаропрочные 0,1 —0,2 — 0,5-0,55 0,5—0,8
стали и сплавы Титан 0,1 —0,2 — 0,3-0,4 0,3-0,7
Основным критерием рационального выбора заготовок является также стоимость деталей, которая в значительной степени зависит от количества изготовляемых деталей.
В табл. 6 и 7 приведена усредненная стоимость черновой массы отливок в обрубленном и зачищенном видах.
Под черновой массой отливок понимается масса окончательно обрубленной детали с учетом припусков и допусков, предусмотренных соответствующими ГОСТ или ведомственными нормалями.
В стоимость отливок входит и полная стоимость модельной оснастки (в доле, приходящейся на единицу), а также затраты на все виды ремонта.
Таблица 6
Стоимость отливок из алюминиевых и магниевых сплавов
Стоимость отливок, руб.
Масса ки. отлив- кг АЛ4 АЛ4М АЛ9 АЛ 22 АЛ271 АЛ 19 АЛ5 МЛ5
До 2 Св. 0,2 до 0,5 1505 1470 1590 1555 1585 1550 1555 1525 3630 3550
. 0,5 . 1,0 1430 1520 1515 1485 3430
. 1 . 3 1385 1475 1470 1440 1475
. 3 , ю 1335 1425 1420 1390 1430
„ ю . 20 1305 1390 1385 - 1360 3200
. 20 . 50 1280 1355 1345 1325 ЗОЮ
, 50 „ 200 1235 1310 1305 1285 2895
, 200 . 500 1200 1280 1265 1245 2565
» 500 и более 1175 1250 1245 1225 2395
Таблица 7
Стоимость отливок из литейных сталей
Масса отливки, кг Стоимость отливок, руб.
25Л ЗОЛ 35Л 16ХГТЛ 35ХГСЛ Х18Н9ТЛ ВНЛ-1 ВНЛ-3
До 0,2 435 450 1455 1158
Св. 0,2 до 0,5 ' 425 1435 1410 1143
. 0,5 , 1,0 400 415 1360 1113
. 1 .3 370 385 1255 1073
.3 .10 340 355 1170 1033
„10 .20 315 330 1110 1002
. 20 . 50 295 310 1060 978
, 50 , 200 270 285 1025 943
. 200 . 500 260 265 995 933
. 500 , 1000 250 255 970 918
. 1000 . 3000 235 240 945 898
. 3000 . 10000 220 225 925 879
, 10000 и более 215 220 915 873
ЗАГОТОВКИ ИЗ ПОЛУФАБРИКАТОВ, ОБРАБАТЫВАЕМЫЕ СНЯТИЕМ МЕТАЛЛА
МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА
При изготовлении деталей из куска или плит (кованых или катаных) не всегда обеспечиваются высокие механические свойства.
Большой объем механических работ значительно уменьшает коэффициент использования материала (не более 0,15—0,2).
Механическая обработка затрудняется из-за сложности получения подкрепляющих ребер и наиболее рациональных сечений — таврового и углового. - Тем не менее способ изготовления деталей из плит позволяет пооперационным съемом металла легко устранять коробления, возникающие при механической обработке. Целесообразно детали типа панелей, имеющих сложный продольный, попереч-
138
www. vokb- la. spb. ru
Гл. 1. Выбор рациональных заготовок
139
8*

, !|
1

г
н-

й л
им

1
4
х V 5

Л/ >1 nJ III' 4i ir ч lx *1 b=>g^=-*%b-uu -X X X X 1 X X : X-
1 1 „.L/J
1
1
1
1

Я
www.vokb-la.spb.ru

Часть III. Технологичность конструкций деталей из металлов
Рис. 7. График относительной стоимости стенки крыла в зависимости от условной годовой программы и от вида детали и заготовки соответственно:
1, 5 — точная штамповка; 2, 3 — штамповка; 4,6 — поковка (материал: сплав ЛК6).
140
www.vokb-la.spb.ru
Гл. 1. Выбор рациональных заготовок
ный или веерный набор ребер, изготавливать из горячештампованных заготовок (коэффициент использования металла 50—60% от веса исходной заготовки) .
Значительно снижается трудоемкость изготовления деталей (в 3—4 раза) из прессованных профилей; повышаются механические свойства; коэффициент использования металла составляет 70—80% от веса исходной заготовки.
Технологичность конструкций механически обрабатываемых деталей зависит главным образом от выбора рациональных заготовок и способов их получения.
Объективную оценку технологичности деталей дают коэффициенты использования материала и величина относительной стоимости деталей в зависимости от вида заготовок и количества изготовляемых деталей:
1. Исходные заготовки для механически обрабатываемых деталей следует выбирать с учетом наименьшей - последующей механической обработки, так как большие припуски увеличивают стоимость деталей как за счет больших затрат на механическую обработку, так и за счет увеличения расхода материалов.
Одновременно механическая обработка снижает прочность деталей за счет снятия упрочненного поверхностного слоя и перерезания волокон заготовок.
2. При выборе заготовок следует учитывать их стоимость не только от вида заготовки (литой, горя-чештампованиой и др.), но и от способа ее получения (поковка, грубая штамповка, точная штамповка, литье в кокиль, в оболочковые формы, в землю и Др.).
Основным критерием технологичности деталей является их стоимость при условии, что предъявляемые к ним требования прочности, массы и аэродинамических свойств удовлетворяются при выбранном способе получения заготовок.
Стоимость деталей в значительной степени зависит от масштаба их производства.
Сравнительный график стоимости панели узла поворота приведен на -рис. 6.
Как видно из графика, стоимость деталей из грубых штамповок, начиная с программы в 75 шт., ниже стоимости деталей, изготовленных из поковок, а стоимости деталей из точных штамповок всегда выше, чем стоимость деталей из грубых штамповок.
Анализ графика позволяет сделать вывод: детали, отдельные поверхности исходных заготовок которых не могут быть получены без последующей механической обработки (детали с глубокими карманами, с обезуглероженным, альфированным, малолегированным поверхностным слоем и др.), целесообразно (хотя и очень дорого) с определенного количества изготавливать из грубых штамповок.
Сравнительный график стоимости стенки крыла приведен на рис. 7. Как видно из графика, стоимость деталей из грубых штамповок, начиная с программы 160 шт., ниже стоимости деталей, изготовленных из поковок, а начиная с программы 350 шт. стоимость деталей из точных штамповок ниже стои
мости деталей, изготовленных из грубых штамповок.
Из этого же графика следует, что детали, значительная часть поверхности заготовок которых не подвергается механической обработке (балки, стенки, нервюры, лонжероны, фитинги и др.), целесообразно изготавливать с определенного количества из грубых штамповок, а затем — нз точных штамповок.
Средние и мелкие детали типа ушков, качалок и др. целесообразно изготавливать из заготовок, полученных методом штамповки с последующей чеканкой сопрягаемых поверхностей.
Сравнительный график стоимости кронштейна замка кабины при. изготовлении из отливок, получаемых в результате литья в землю и в кокиль, приведен на рис. 8.
Стоимость деталей для обоих способов литья подсчитывалась с учетом текущих и единовременных расходов. Высокая стоимость кокиля при литье алюминиевых и магниевых сплавов вполне оправдывает затраты на его изготовление при литье большого количества деталей.
На рис. 8 видно, что, начиная с программы 1200 деталей, их стоимость изготовления из кокильного литья становится ниже, чем из литья в землю, при этом качество заготовок, отлитых в кокиль, выше, чем заготовок, отлитых в земляные формы.
Рис. 8. График относительной себестоимости кронштейна ' замка кабниы в зависимости от количества деталей в партии и способа получения заготовки:
1 — без механической обработки; 2 — литье в землю;
3— литье в кокиль.
3. Избегать сложных конструкций деталей. Необходимо членить их на более простые с последующей сборкой и использованием сварки, клепки и др. (рис. 9). Это дает возможность использовать малогабаритные недорогие и недефицитные станки, значительно уменьшить расход материалов и снизить стоимость изделий.
4. В случае необходимости получения крупногабаритных конструкций деталей (панелей, балок, лонжеронов, шпангоутов и др.) или сложньп^-кен-' структивных форм (рычагов, качалок—кронштейнов
141
www. vokb- la .spb. ru
Часть III. Технологичность конструкций деталей из металлов
Рйс. 9.
и т. п.) следует расчленять их на ряд простых деталей из листовых элементов и других рациональных заготовок с применением сварки или других неразъемных и разъемных соединений.
ХИМИЧЕСКОЕ РАЗМЕРНОЕ ТРАВЛЕНИЕ
Химическое размерное травление к методам получения заготовок не относится, но при оценке экономической эффективности применения той или иной заготовки следует учитывать возможность обработки заготовок химическим размерным травлением.
В большинстве случаев размерное травление применяется при изготовлении деталей, которые другими методами получить невозможно. К таким деталям относятся обшивки одинарной и двойной кривизны, листовые детали плоские с толщиной менее 1,5—2 мм, трубы, клиновидные и веерные детали, печатные схемы. Необходимо учитывать, что облег
чение деталей травлением выгодно только в том случае, если снижение прямых эксплуатационных расходов за счет снижения собственной массы летательного аппарата окажется больше, чем дополнительные затраты, связанные с осуществлением травления. Применяя размерное травление, массу деталей можно уменьшить, на 25—30 %, причем толщина листовых деталей может уменьшиться на 50—60%. Анализ трудоемкости и технологической себестоимости изготовления типовых деталей с применением процессов механического фрезерования и размерного травления показывает, что изготавливать простые детали фрезерованием дешевле и быстрее, чем травлением. При изготовлении крупногабаритных деталей сложной формы себестоимость травления ниже себестоимости процесса фрезерования; трудоемкость травления ниже в 5—7 раз. Следовательно, по общим показателям такие детали выгоднее травить, чем фрезеровать.
Обработка «окон облегчения» монолитных прессованных панелей кессонным методом длиной от 7 до 12 м дает снижение трудоемкости по сравнению с механической обработкой на станках типа КФП-2 в три раза (12 ч на одну панель при размерном травлении и 36 ч на одну панель при механообработке) .
Затраты на фрезерование на станке с одним шпинделем меньше, чем при химической обработке детали с площадью травления до 0,5—0,55 м2, и, наоборот, выгоднее обрабатывать химическим способом детали с площадью травления более 1,2 м2. При площади обработки более 2,2 м2 наивыгоднейшим способом является размерное травление.
142
ГЛАВА 2
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИЙ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ЛИСТОВОГО МАТЕРИАЛА, ПРОФИЛЕЙ И ТРУБ
143
www.vokb-la.spb.ru
I
I-
Составители: Л. В. АВДОШИНА, канд. техн, наук С. А. АНАНИКЯН, Т. А. ВЕРИНА, канд. техн, наук А. Г. ЕРШОВ, канд. техн, наук В. И. ЗАВЬЯЛОВА, К. Ф. НЕЧАЕВА, канд. техн, наук В. Е. Л УЦКИ Й, канд. техн, наук К. Г. СИЗОВА, канд. техн, наук В. С. СОТНИКОВ, С. В. ТИШЕНИНА, канд. техн, наук Ю. В. ШЕВНЮК, Т. Д. ЯКУШЕВИЧ

СОДЕРЖАНИЕ
Стр.
Введение...................................145
Классификация деталей самолета, изготавливаемых из листового материала, профилей и труб.......................................147
Технологичность деталей типа оболочек . .148
Общие рекомендации....................148
Обшивки плоские.......................148
Обшивки одинарной кривизны .... 149
Обшивки двойной кривизны..............149
Монолитные панели.....................150
Технологичность деталей каркаса из листового материала...............................154
Общие рекомендации....................154
Плоские детали и заготовки............154
Пространственные детали каркаса из листа 156
Технологичность деталей из профилей . .163
Общие рекомендации.......................163
Детали с подсечками......................164
Малкованные детали....................165
Мелкие детали............................165
Детали продольного набора................165
Детали поперечного набора ..... 166
Детали из титановых профилей .... 167
Технологичность деталей оборудования самолета ......................................168
Полые детали из листа.................168
Технологичность деталей трубопровода . . 172
Детали изтруб.........................172
Патрубки..............................176
Технологичность листовых деталей, изготавливаемых с применением энергии взрыва .176
Классификация деталей самолета, изготавливаемых штамповкой взрывом . .176
Технологичность деталей из алюминиевых сплавов . . ..........................178
Влияние взрывной обработки на структуру, механические свойства и эксплуатационные характеристики деталей...................181
Приложение. Перечень применяемого специализированного заготовительно-штамповочного оборудования ............................. 182
Литература.................................190
www. vokb- la .spb. ru
Гл. 2. Технологичность конструкций деталей из листового материала, профилей и труб
Введение
Настоящая глава содержит материал об особенностях и возможностях отдельных процессов заготовительно-штамповочных работ. Кроме того, приведены сведения, необходимые для проектирования технологичных деталей: о разбивке обшивок на отдельные детали, минимальные радиусы сгиба деталей из листов различных материалов, наибольшие высоты бортов листовых деталей, размеры отбортовок, подсечек и т. п.
Для удобства пользования материал расположен по конструктивным признакам деталей: оболочки
(обшивки из листа и панели), детали каркаса из листа, детали каркаса из профилей и др.
Краткие технические характеристики существующего оборудования помогут при проектировании деталей определять их основные размеры применительно к возможностям оборудования.
В настоящем издании использованы материалы второго издания рекомендаций (1963 г.), а также опыт НИАТ и заводов отрасли по изготовлению деталей из новых высокопрочных коррозионностойких деформируемых материалов.
2&0
www.vokb-la.j
Тл. 2. Технологичность конструкцийдеталей из листового материала, профилей и труб •
КЛАССИФИКАЦИЯ ДЕТАЛЕЙ САМОЛЕТА, ИЗГОТАВЛИВАЕМЫХ ИЗ ЛИСТОВОГО МАТЕРИАЛА, ПРОФИЛЕЙ И ТРУБ
Укрупненная классификация деталей (схема 1) по конструктивным признакам включает основные, наиболее распространенные формы деталей, встречающихся в различных конструкциях самолетов.
3) детали из гнутых профилей с наплавленной острой пяткой из высокопрочных сталей типа ВНС-2, применяемые для продольного и поперечного набора каркаса.
Схема I
Укрупненная классификация деталей самолета
Наибольшие габаритные размеры обшивок, применяемых в существующих конструкциях самолетов, достигают длины 7000 мм при ширине 1800 мм. Длина монолитных панелей достигает 10—12 м при ппфине до 1400 мм.
Детали каркаса делятся на три подкласса:
1) детали из листа для поперечного набора каркаса (нервюры, жесткости) и гнутые профили для стрингерного набора;
2) детали из прессованных профилей для продольного и поперечного набора каркаса;
В класс деталей трубопроводов включены все виды патрубков и детали из труб.
Класс деталей оборудования представлен детелями из листа коробчатой, цилиндрической, конической и других форм, изготовление которых возможно на основе использования процесса штамповки-вытяжки.
Разделы технологических рекомендаций построены в соответствии с приведенной укрупненной классификацией деталей.
Часть III. Технологичность конструкций деталей из металлов
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ ДЕТАЛЕЙ ТИПА ОБОЛОЧЕК
ОБЩИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
Технологичность деталей типа оболочек (обшивок) обеспечивается следующими условиями:
поперечные и продольные стыки листов следует делать прямолинейными;
основная масса обшивок должна иметь цилиндрическую или коническую форму с прямолинейной образующей;
поперечные стыки обшивок конической формы с цилиндрическими обшивками должны располагаться в зоне перелома;
в случае необходимости соединения обшивок одинарной и двойной кривизны линия стыка должна находиться на участке одинарной кривизны на расстоянии около 50 мм от линии сопряжения (рис. 1);
обшивки двойной кривизны выпуклой и выпукло-вогнутой форм должны проектироваться из листов толщиной не менее 0,6 мм-,
на деталях сложной формы, в том числе двойной кривизны с гнутыми бортами, следует предусматривать разъемы (рис. 2, 3), позволяющие производить формообразование отдельных частей механизированным методом: обтяжкой, гибкой-прокаткой и т. д.;
Нетехнологично
Технологично
на обшивках сложной формы, где сочетаются поверхность двойной кривизны с плоской частью листа значительной длины, необходимо делать разъем (рис. 4);
максимальные габаритные размеры обшивок должны определяться по размерам поставляемых листов с учетом минусовых допусков на их габаритные размеры, а также с учетом двухсторонних технологических припусков, необходимых для выполнения технологических операций формообразования, раскроя, торцовки, размерного травления, для приварки технологических припусков и припусков для сборки. Определение размеров заготовок для обшивок различного типа и величины технологических припусков приводится ниже;
не рекомендуется на листовых обшивках делать отбортовки, так как эта операция вызывает искажение формы обшивки. В случае необходимости следует устанавливать отдельную деталь с отбортовкой, которая должна соединяться с обшивкой контактной сваркой, а в обшивке делать только отверстие (рис. 5).
ОБШИВКИ ПЛОСКИЕ
В конструкциях изделий применяются два основных вида плоских обшивок: с постоянной и переменной толщиной материала.
Плоские обшивки переменной толщины следует получать из заготовок, проше'дших перед операцией размерного травления правку растяжением (с удлинением порядка 2%), что значительно уменьшает коробление при этой операции.
В табл. 1 приведены основные виды и величины допусков и припусков, необходимые при определении габаритных размеров плоских обшивок.
www. vokb- la.spb.ru
Гл. 2. Технологичность конструкций деталей из листового материала, профилей и труб .=
Таблица 1
Допуски и припуски плоских обшивок
Обшивки Допуски и припуски, мм
Плоские постоянной толщины 1. Минусовой допуск иа габаритные размеры поставляемых листов 2. Припуск па обрезку заготовки (на сторону) 10-15
/ Плоские переменной толщины 1. Минусовой допуск на габаритные размеры поставляемых листов 2. Припуск на обрезку заготовки (на сторону) 3. Припуск на химическое фрезерование 4. Припуск на правку растяжением (при удлинении заготовки порядка 2Н, на сторону) 10—15 20-25 150-200
ОБШИВКИ ОДИНАРНОЙ КРИВИЗНЫ
Обшивки одинарной кривизны цилиндрической и конической форм рекомендуется изготавливать методом гибки-прокатки на валковых станках типа КГЛ и ЛГС (см. приложение).
Лобовые обшивки одинарной кривизны типа носков рекомендуется изготавливать комбинированным способом:
— на валковых станках методом гибки-прокатки и последующей гибки в носке на гибочном прессе;
— штамповкой на падающем молоте по радиусу кривизны, соответствующему радиусу кривизны свесов лобовой обшивки, и последующей гибкой в носке на молоте или гибочном прессе.
Радиус сгиба должен выть не менее рекомендуемых минимальных радиусов для данной марки и толщины материала (см. п. .Технологичность деталей из листового материала).
Допускается формообразование обшивок одинарной кривизны из предварительно сваренных заготовок одинаковой'толщины материала. В этом случае в чертежах должно быть разрешение на снятие наплава и проплава сварного шва заподлицо с основным металлом. Снимать сварной шов рекомендуется методом раскатки, что (наряду с выравниванием шва) позволяет ликвидировать искажения заготовки, вызванные сваркой.
Максимальные габаритные размеры сварных заготовок выбираются из тех же соображений, что и размеры цельных заготовок.
Отклонения для изготавливаемых обшивок приведены в табл..2.
ОБШИВКИ ДВОЙНОЙ КРИВИЗНЫ
Обшивки незамкнутой формы с большой продольной и поперечной кривизной с большим углом охвата рекомендуется изготавливать методом простой обтяжки на прессах типа ОП (см. приложение) . '
Обшивки незамкнутой формы, имеющие небольшую продольную кривизну, рекомендуется .уготавливать методом обтяжки с растяжением на прессах типа РО (см. приложение).
Длину заготовки £заг (рис. 6) обшивки следует определять из условия - ,.к
^-заг= То6 + 2/7, + 2/7, + 2/73,
где /,Об — длина развертки обшивки в наибольшем сечении, мм;
П\ — технологический припуск (>50 мм);
Таблиц» 2
Отклонения для обшивок
Лобовые
контура* сечения, jwjw
Обшивки
Отклонения Д от
Цилиндрические для фюзеляжа
Конические для фюзеляжа
Конические для крыла
3-4
до 5
прямолинейности по образующей
ММ/М
0,2
0,5
0,5
0,5
иа всю длину,
мм
1,5
1
2
2
* В свободном состоянии.
149
www.vokb-la.spb.ru
Часть III. Технологичность конструкций деталей из металлов
Пг — припуск, необходимый для зажима заготовки и зависящий от конструкции зажи-' мов ( — 50-^100 мм);
IJS — припуск, величина которого определяется возможностями оборудования («100-*-~ 150 мм).
Рис. 6. Схема для определения длины заготовки обшивок двойной кривизны, изготавливаемых обтяжкой.
В случае обтяжки высокопрочных материалов (сталей и титановых сплавов) расширение возможностей процесса обтяжки (увеличение коэффициента обтяжки до 1,05—1,07) возможно за счет увеличения припуска /73 до 500 мм.
При максимальном использовании длины листа для получения продольных обшивок большой длины или поперечных обшивок с большим углом охвата технологические припуски допускается приваривать к основной заготовке стыковой или контактной роликовой сваркой.
Ширина заготовки Взаг (рис. 7) определяется по формуле
$заг ~ (Д>б + 2 По) К,
Рис. 7. Схема для определении ширины заготовок обшивок двойной кривизны, изготавливаемых обтяжкой.
где В-оь — ширина развертки обшивки в наиболее широком месте, мм;
По — припуск на обрезку. (5-*-10 мм);
К—коэффициент, учитывающий сужение заготовки в процессе обтяжки; величина его зависит от коэффициента трения материала заготовки по пуансону и от коэффициента обтяжки. Для приближенных расчетов можно пользоваться величинами 1,02—1,12 (большую величину следует выбирать для форм обшивок со значительной продольной и поперечной кри- , визной (угол охвата а>60°) и материалов с большим коэффициентом трения (например, для сплавов титана). Для более точных расчетов следует пользоваться методикой, изложенной в РТМ-815 «Формообразование обшивок из высокопрочных материалов методом обтяжки» (НИАТ, 1957).
Для расширения возможностей процессов обтяжки при получении обшивок двойной кривизны из высокопрочных материалов (сплавы титана, стали ВНС и др.) возможно применение фигурных заготовок.
Методика расчета формы фигурных заготовок изложена в РТМ-815. *'
Допускается формообразование обшивок обтяжкой из предварительно сваренных стыковой сваркой заготовок одной толщины. В этом случае в чертеже должно быть указание о предварительной сварке и разрешение на удаление проплава сварного шва.
Габаритные размеры предварительно сваренных заготовок должны определяться возможностями / обтяжного оборудования. /
Точность обработки обшивок, изготавливаемых методом обтяжки, указана в табл. 3.
Таблица 3
Отклонения дли обшивок
Исходный материал Отклонения, мМ, при изготовлении деталей (см. эскиз в табл. 2)
без ручной доработки с ручной доработкой
Сплавы Д16 и В95, отожженные нлн свежезакаленные 0,8-3 0,5-1,5
Стали н отожженном состоянии 0,8 0,5
Титан н его сплавы 8-10 1,5-2
МОНОЛИТНЫЕ ПАНЕЛИ
Рекомендуемые радиусы кривизны поверхностей монолитных ребристых панелей приведены в табл. 4.
Ребристые панели рекомендуется проектировать исключительно с развернутой поверхностью однозначной кривизны. Как исключение (не более одного наименования на изделие) возможно применение обшивок знакопеременной кривизны (рис. 8).
150
www. vokb- la. spb. ru
Гл. 2. Технологичность конструкций деталей из листового материала, профилей и труб
Таблица 4
Толщина полотна панели Минимальный радиус кривизны Толщина полотна панели Минимальный радиус кривизны
1—7 1000 12 6000
8 2000 13 7000
9 3000 14 8000
10 4000 15 9000
11 .5000 св. 15 10000
Примечав и е- Минимальные радиусы кривизны при толщине полотна 1—15 мм принимать для всей поверхности панели; при толщине свыше 15 мм — только для комлевой части.
Рис. 8. Ребристая панель знакопеременной кривизны.
Отклонение Д от теоретического контура:
а) для панелей в свободном состоянии Д<1,0 мм в направлении полета (ШКС), Д<^3 мм на всю длину и Д<^1 мм}м по размаху панели (от линейки); - б) для панелей, находящихся под контрольной нагрузкой 10 кг/м, соответственно Д<Д5 мм\ Д<^2 мм-, Д<1 мм/м.
Сопряжение ребер, жесткости с полотном панели рекомендуется выполнять, как показано на рис. 9, а
'иЭ.б^/С j-; hi >1,3^. Сопряжение, показанное на рис. 9, а, является предпочтительным.
Высота ребер жесткости, параллельных линии сгиба панелей, может быть переменной. Высота ребер жесткости, перпендикулярных линии сгиба, должна быть постоянной на всем протяжении панели.
Наиболее технологичными являются панели с постоянной толщиной полотна, менее технологичными— панели со ступенчато-переменной толщиной полотна, еще менее технологичными — панели с толщиной полотна, линейно изменяющейся по размаху. Целесообразно требуемую прочность панели задавать за счет ребер жесткости, оставляя толщину полотна постоянной.
При проектировании панелей со ступенчато-переменной толщиной полотна при необходимости изменения толщины полотна в направлении
а) вдоль ребер (размаха) интервалы постоянства толщины полотна выбирать равными шагу нервюр (шпангоутов), в неперпендикулярном сечении толщина полотна должна оставаться постоянной, за исключением стыковых подсечек (рис. 10);
б) поперек панели интервалы постоянства толщины полотна должны соответствовать шагу ребер жесткости и распространяться на всю длину панели (рис. 11).
При проектировании панелей, толщина полотна которых изменяется по размаху линейно, необходимо учитывать следующее:
а) толщина полотна в каждом поперечном сечении должна оставаться постоянной (за исключением стыковычных цодсечек);
Ребра жесткости следует располагать параллельно линии сгиба (образующей).
В панелях, имеющих коническую поверхность, направление ребра жесткости должно совпадать с направлением прямолинейной образующей. Как исключение (не более одного наименования на изделие) допускается располагать ребра жесткости перпендикулярно линии сгиба. В этом случае минимально допустимый радиус кривизны равен ста высотам ребра жесткости с учетом толщины полотна.
Рис. 10. Панель со ступенчато-переменной толщиной полотна, изменяющейся в направлении ребер.
151
Часть III. Технологичность конструкций деталей из металлов
б) для панелей из алюминиевых сплавов с наибольшей толщиной полотна йМакс-С15 мм отношение наибольшей толщины к наименьшей не ограничено; то же касается панелей с наибольшей толщиной по-лотна#7гмакс< 15 мм, шириной fe<1000 мм и усилением комлевой части, где толщина полотна может быть более 15 мм-,
Рис. II. Панель со ступенчато-переменной толщиной полотна, изменяющейся в направлении, перпендикулярном ребрам.
в) для панелей из алюминиевых сплавов с наибольшей толщиной полотна свыше 15 мм отношение наибольшей толщины к наименьшей должно быть не более 5:1; наличие участков с постоянной по размаху толщиной полотна не допускается (рис. 12);
Нетехнологично
Рис. 12.
Расстояние между опорами В для станков КГЛ-3 может регулироваться в пределах 200—350 мм, для прессов свободной гибки В макс =500 мм.
При выборе значения В необходимо принимать во внимание, что кромка обшивки (вдоль образующей) остается пло-
В ской на ширине — .
Толщина окантовок сливных отверстий и монтажно-контрольных люков должна быть не более двойной толщины полотна в районе окантовок. Сопряжение окантовки с полотном необходимо осуществлять радиусом не менее 10 мм (рис. 13).
Если по конструктивным соображениям толщина окантовки должна быть более двойной толщины полотна панели в окрестности окантовки, то место люка выполняется сборным.
Допускается перенос на полотно панели полки лонжерона. В этом случае ширина обшивки не должна превышать 1000 мм, а толщина усиления под лонжерон должна быть не больше 20 мм. Перенос стенки лонжерона или элемента стенкн на панель не допускается.
Для пристыковки нервюр (или шпангоутов) к панели допустимы решения, показанные на рис. 14:
а) ребра жесткости сплошные, вырезы в нервюрах;
г) для сборно-сварных или фрезерованных стальных и титановых панелей отношение наибольшей толщины к наименьшей должно быть не более 3:1; наличие участков с постоянной по размаху толщиной полотна не допускается.
При назначении толщины полотна панели необходимо учитывать мощность имеющегося гибочного оборудования.
Примечание. Гибка панелей осуществляется на дробеструйных установках, прокатно-гибочных станках КГЛ-3 н прессах свободной гибки типа И-134.
Наиболее производительным способом формообразования является дробеструйный (режимы обработки приведены в РТМ-1171). Гибке этим способом подлежат панели, имеющие толщину полотна менее 15 мм.
При гибке панели на прокатно-гибочных станках и прессах свободной гибки усилие рассчитывается как усилие, необходимое для достижения первого пластического состояния единичной балки переменной толщины на двух опорах с центральнодействующей силой q, момент сопротивления которой на единицу периметра
6
где й2(£) — функция толщины полотна по размаху.
Изгибающий момент на /единицу периметра определится как
.. & Я
^Низг >
4
где В — расстояние между опорами гибочного станка.
Необходимое усилие гибки
2 L
Рис. 14. Возможные варианты стыковки панели с нервюрами.
152
www. vokb- la .spb. ru
Гл. 2. Технологичность конструкций деталей из листового материала, профилей и труб
б) в местах пристыковки ребра жесткости срезаны.
При варианте «б» толщина усиления полотна h2 в месте стыковки должна быть не более двойной толщины полотна, а ширина выреза — не менее 80 мм (рис. 15). Комбинация способов «а» и «б» на одной нервюре не допускается й не желательна на одной панели.
Рекомендуемые наибольшие габаритные размеры в плане в зависимости от материала панели и толщины полотна приведены в табл. 5.
Таблица 5
Наибольшие размеры панели мм
Материал Наибольшая толщина полотна Габаритные размеры в плане
_ длина ширина
Алюминиевые сплавы 15 (без усиления комлевой части) Не ограничена 2000
15 (с усилением в комлевой части до 20 мм); » 1000
> 15 или > 20 (при усилении в комлевой части) 7000 2000
Высокопрочные стали 5 7000 2000
Титановые сплавы 5 5000 2000
Примечание. Наибольшие размеры оконных панелей фюзеляжа с окантовками высотой более 20 мм — 7000X2000 мм.
‘ Панели фюзеляжа или каркаса фюзеляжа, имеющие конфигурацию, показанную на рис. 16, следует проектировать, принимая во внимание, что
а) стенки панелей должны быть плоскими или иметь столь малую кривизну, которая может быть реализована сборкой в стапеле с прижимом;
б) в местах сгиба ребра жесткости должны быть срезаны. Ширина выреза должна быть не менее /?у+50 мм (7? —радиус сгиба; у — центральный угол);
в) в местах сгиба обшивка должна иметь одинаковую толщину полотна на всем протяжении линии сгиба; .
Рис. 16.
г) радиус кривизны в местах сгиба
Я>(ЯМинЧ-2)£,
где 7?МИн — минимальный относительный радиус гиба для материала заготовки (табл. 6);
S — толщина в месте сгиба.
Таблица 6
Минимальный относительный радиус гиба
Материал Термообработка Минимальный относительный радиус гиба, мм
В95Т1 Закален и искусственно состарен 2,0
Д16Т Закален и естественно состарен 1,5
Д19Т То же 1,5
АК4-1Т Закален и искусственно состарен 1,5
ВНС-2Н Нормализован с 980°С 3,0
ВТ14 Отожжен 4,0
Монолитные панели одинарной кривизны с вафельным рисунком оребрения следует проектировать с одинаковой высотой ребер в продольном и поперечном направлениях. Высота ребер не должна превышать 30 мм. Для предотвращения потери устойчивости при формообразовании отношение высоты ребра к его толщине должно быть не менее 8.
Ребристые и вафельные панели двойной кривизны с неразвертывающейся поверхностью применять не рекомендуется. Исключение составляют панели с незначительной кривизной, которая может быть реализована упругим изгибом в сборочном стапеле. Минимальный радиус таких панелей приближенно может быть определен по формуле /?>1440 h (h — высота ребра, изгибаемого на этом радиусе).
20 Зак. 290
153
Часть III. Технологичность конструкций деталей из металлов
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ ДЕТАЛЕЙ КАРКАСА ИЗ ЛИСТОВОГО МАТЕРИАЛА
ОБЩИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
Шпангоуты, нервюры, балки и другие детали, представляющие собой стенку с прямыми либо криволинейными бортами, рекомендуется проектировать с открытыми или нулевыми малками.
При конструировании деталей следует предусматривать максимальное использование материала.
Детали каркаса из листа, формообразование которых целесообразно осуществлять на гидравлических прессах и молотах, оборудованных контейнером с резиновой подушкой, должны иметь заготовки, наибольшие размеры которых позволяют размещать их на соответствующем оборудовании.
Допускается изготовление листовых деталей каркаса из предварительно сваренных заготовок одинаковой толщины. При этом на чертеже должно быть разрешение на снятие наплава и проплава сварного шва заподлицо с основным материалом.
Сварные швы на заготовках должны быть прямолинейными. Их расположение на детали рекомендуется выбирать в местах, лишенных отбортовок, рифтов, подсечек и т. д.
На рис. 17—20 приведены примеры конструктивных решений, снижающих расход материала, трудоемкость и стоимость изготовления при обеспечении необходимой надежности, то есть повышающих технологичность изготовления деталей: введение стыка по оси симметрии ранее цельноштампованной рамы самолета (см. рис. 17) (позво-
Рис. 17. Рама самолета:
а — цельноштампованная; б — с разъемом по осн симметрии.
Н е mt хи ояоги чни Твлиопвгочно
D-б А-А
Рис. 18. Обтекатель:
а — сборный; б — цельноштампованиын.
ляет механизировать процесс путем изготовления детали резиной на прессе);
изготовление обтекателя цельноштампованным (см. рнс. 18), а не сварным;
изготовление детали типа фланца сварной конструкции (см. рис. 19) позволяет заменить пять вытяжных операций);
замена сборной нервюры на цельноштампованную (см. рис. 20).
А-А
Рис. 20. Нервюра:
а — сборная; б — цельноштампованная.
ПЛОСКИЕ ДЕТАЛИ И ЗАГОТОВКИ
При проектировании плоских деталей и заготовок, имеющих прямолинейный контур, рекомендуется:
наибольшую длину заготовок и плоских деталей выбирать в соответствии с наибольшей длиной реза имеющихся на заводе гильотинных ножниц (~ 7000 мм);
радиусы скругления углов в пределах одной детали брать постоянными /? = 3; 5; 10; 15 мм.
При проектировании плоских деталей и заготовок, имеющих криволинейные очертания контура и получаемых раскроем листа на радиально-фрезерных станках, рекомендуется:
острые углы заготовок и плоских деталей скруглять радиусами: мм (во впадинах); l?i>5 мм
(в выступах) (рис. 21);
размеры перемычек между краями фигурных отверстий и контуром плоской детали брать не менее 30 мм (рис. 21 и 22);
размеры перемычек между краями круглых отверстий и контуром плоской детали брать не менее 4 S, где S — толщина листа (рис. 23);
154
www.vokb-la.spb.ru
Гл. 2. Технологичность конструкций деталей из листового материала, профилей и труб
точки сопряжения закруглений по сторонам вырезов располагать до линии начала гиба бортов детали (рис. 24);
в деталях, получаемых штамповкой-гибкой резиной, предусматривать шпилечные отверстия (не менее двух) для фиксации заготовки на форм-блоке; число отверстий указывать на чертеже в примечании.
При проектировании малогабаритных (размерами до 200 X 300 мм) плоских деталей и заготовок с прямолинейным и криволинейным контуром, вырубаемых в штампах, рекомендуется:
наименьшее расстояние с между краями пробиваемых отверстий, а также от краев отверстий до кромки (рис. 25) выбирать не менее толщины листа S;
20*
наименьший радиус скругления углов и вырезов R (рис. 26) брать не менее 0,6 S;
наименьшую ширину прорези а (рис. 27) брать равной 2 S, но не менее 5 мм;
радиус закругления R на деталях шириной до 100 мм делать больше половины ширины В заготовки (рйс. 28);
Рис. 28.
при выборе форм и размеров вырезов под стрингеры в плоских заготовках шпангоутов, нервюр и других деталей рекомендуется руководствоваться нормалями, приведенными в табл. 7. Данные нормалей распространяются на все материалы толщиной до 2 мм.
155
$
www. vokb- la .spb. m
Часть III. Технологичность конструкций деталей из металлов
Таблица 7
Геометрические параметры Нормаль
Размеры вырезов под стрингеры из угольников Размеры вырезов под стрингеры из Z-образных профилей Размеры вырезов под стрингеры из тавров и бульботавров Размеры вырезов под стрингеры из швеллеров Размеры вырезов под стрингеры нз таврошвеллеров Размеры вырезов под стрингеры из отбортованных швеллеров Размеры вырезов под стрингеры из трапециевидных отбортованных швеллеров 124СТ55, 125СТ55, 142СТ55 126СТ55 138СТ55 127СТ55 139СТ55 140СТ55 141СТ55
ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ ДЕТАЛИ КАРКАСА ИЗ ЛИСТА
При проектировании гнутых деталей из листа с прямолинейными бортами рекомендуется:
наименьший радиус сгиба г (рис. 29, 30) при толщине листа мм определять по табл. 8 (нормаль 19СТ53) и 9;
наибольшую длину I детали выбирать в соответствии с имеющимися гибочными прессами, она обычно составляет 5—7 м\
Таблица 8
Минимальные относительные радиусы сгиба листовых материалов
Марка материала Состояние кромок _ _« „ _ '"мин _ х
vinua о при yiJic иииа, 1 рад.
150 135 120 105 90 75 60 45 30
Д16М; В95М Зачищенные 1,2 1,3 1.4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,8 1,9
Незачищенные 3,0 3,2 3,3 3,5 3,7 3,8 4,0 4,1 4,3
Д16Т Зачищенные 1,8 1,9 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,5 2,5
Незачищенные 3,5 3,8 4,3 4,6 4,9 5,0 5,0 5,0 5,0
В95Т Зачищенные 2,8 3,0 3,2 3,3 3,5 3,7 3.8 3,9 4,0
Незачищенные 3,5 3,8 4,3 4,6 4,9 5,0 5,0 5,0 5,0
МА1 Зачищенные 4,0 — 5,0 — 6,0 — 7,0 — 8,0
МАЗ * 4,0 — 4,0 — 4,0 — 5,0 — 6,0
ЗОХГСА я 0,7 0,8 0,8 0,9 0,9 1,0 1.0 1,1 1,2
Незачищенные 2,6 2,9 3,2 3,5 . З.й 4,0 4,5 4,6 4,8
Ст. 20 Зачищенные OjJ 0,7 0,7 0,7 0,8 0,8 0,8 0,8 0,9
Незачищенные 0,7 1,0 1,3 1,6 1.8 2,1 2.4 2,7 3,0
ЭИ435; ЭИ654 Незачищенные 1,1 1,2 1.3 1,4 1,4 1.5 1,5 1,5 1,5
ВНС-2 (отпущенная) - — — 1,0-1,2 — 1,0-1,6 — 1,6—2,0 —
ВНС-2 (закаленная) » — 2-3 — 3-4 — 4—5 — —
ВНС-2 (состаренная) — — 3-4 4-5 — 5-6 — —
Примечание.
1,0 мм).
Для стали ВНС-2 меньшие значения — Соответствуют меньшим толщинам материала (0,5 — О
156
www. vokb- la .spb. ru
Гл. 2. Технологичность конструкций деталей из листового материала, профилей и труб
Таблица 9
Минимальные относительные радиусы сгиба (иа 90°) листовых материалов
Марка материала Относительный радиус сгиба -*^1— листа О Примечание
в холодком состоянии в горячем состоянии
Д19М АМгбМ Х18Н9Т 0,8—1,2 2,0-2,5 1,0 —- Справочник ВИАМ по авиационным материалам, т. II ч. I; нормаль 19СТ53
ЭИ835 ЭИ602 ЭИ878 (закаленный) СН-2 (нормализованный) СН-2 (полуиагартованный) СН-2 (нагартованный) ВНС-4 (нормализованный) 0,5 1,0 0,55 1,5-2,0 2,0-4,0 4,0—6,0 1,0—1,5 1 1 1 1 1 1 1 Справочник ВИАМ по авиационным материалам, т. III
ВТ1-1 ВТ1-2 ОТ4-1 ОТ4 ВТ5-1 ОТ4-2 ВТ6 (отожженный) ВТ6 (закаленный с 800—840°С) ВТ14 (отожженный) ВТ14 (закаленный с 820—880°С) 1,5-2,0 1,7-2,2 1,8—2,5 2,5-3,0 4,0—4,5 4,5—5,5 5,5—6,0 3,5-4,0 3,5-4,5 3,0—3,5 1,0—1,2 1,0-1,5 1,2—2,0 1,5—2,0 2,5—3,5 3,0-3,5 3,5-4,0 2,0—2,5 Инструкция ВИАМ—НИАТ № 642—60
ВТ20 (отожженный в вакууме) ВТ20 (отожженный в воздушной печи) 5 8 3(Z=900°C) 4(/ = 900°С) ТР 12-804 ВИАМ
Ml, М2, М3 ЛС59, Л62, Л68 0,5 0,8 — Нормаль 19СТ53
Примечание. Меньшие значения соответствуют меньшим толщинам О материала (для титановых сплавов
0,8—1,0 мм).
длину развертки /р согнутых листовых деталей (рис. 31) определять по формуле
___1$ — Л + К -г77 (г 4- Кг S) - ----—,
где Zi и Z2 — длины прямолинейных участков, мм: JQ — коэффициент, зависящий от степени деформации материала при гибке;
S — номинальная толщина материала, мм: а — угол сгиба, град.
Коэффициенты КГ в зависимости от отношения -~
приведены в табл. 10;
наименьшую высоту борта Н (рис. 32) деталей из алюминиевых сплавов, штампуемых резиной, определять по формуле
(3-4 5)5+ г, где г —наименьший радиус сгиба, мм\
S — номинальная толщина материала, мм\
157
Часть III. Технологичность конструкций деталей из металлов
Таблица 10
Коэффициенты Кг для различных радиусов сгиба
r ~S Kr r KT
0,35 1 0,45 7
0,375 2 0,46 8
0,4 3 0,465 9
0,415 4 0,47 10
0,43 5 0,475 11
0,44 6 0,48 12
0,5 13
при гибке выступающих участков (рис. 33) линию сгиба располагать от края впадины на расстоянии
Рис. 33.
при местной гибке (рис. 34) зону деформации ограничивать местными вырезами, которые должны иметь глубину после гибки 6>г-Ь~ и ширину a>2S.
При проектировании деталей с криволинейными бортами и плоскими стенками, в том числе со стен-
ками, имеющими выштамповки в виде элементов жесткости (рифты, отбортовки) (рис. 35), рекомендуется:
формообразование подобных деталей из алюминиевых и магниевых сплавов, а также из сплавов с Ов < 60 кПмм2 производить штамповкой-гибкой резиной на гидропрессах;
Рис. 35. Типовые детали с криволинейными бортами.
формообразование деталей из материалов с Ов>60 кПмм2 осуществлять в инструментальных штампах на прессах или листоштамповочных молотах;
наибольшие размеры деталей назначать соответственно размерам столов гидропрессов или листоштамповочных молотов.
При этом размеры заготовки детали должны быть на 100—150 мм меньше соответствующего размера стола;
предельные значения высоты криволинейных'бортов при штамповке-гибке резиной с удельным давлением до 400 кГ/см2 выбирать по табл. 11;
если штамповка производится на прессах с удельным давлением до 80—100 кГ/см2, предельные значения высоты криволинейных бортов выбирать по табл. 12 и 13;
значения наибольшей высоты выпуклых бортов деталей из титановых сплавов ВТ1 и ОТ4-1, штампуемых резиной при толщине листа до 2 мм и давлении 400 кГ/см2 без последующей доводки, определять по табл. 14; с последующей доводкой — по табл. 15;
158
www. vokb- la .spb. ru
Гл. 2. Технологичность конструкций деталей из листового материала, профилей и труб
Таблица И
Наибольшая высота выпуклых и вогнутых бортов при штамповке-гибке резиной с удельным давлением до 400 кГ/см'2
мм
Марка материала Толщина материала Высота Н при радиусе R борта
выпуклого вогнутого
50 100 200 500 1000 50 100 200 500 1000

si /Л гнш

Д16М 0,5 5. 7,5 п 20 35 9 15 24 50 80
1,0' 8,5 10 14 25 40 11 18 30 57 80
1,5 9 14,5 18 ‘ 30 42 21 34 65 80
2,0 10 14,5 20 34 50 13 23 39 75 80
АМцАМ 0,5 6 9,5 15 27 43 11 18 24 55 80
1,0 9 12 19 34 52 14 22 ' 34 60 80
1.5 10 14 22 40 60 17 27 40 70 80
2,0 11 16 24 45 66 20 29 43 80 80
В95М 0,5 4,5 7 10 20 36 10 16 22 45 80
1,0 6 9 13 23 40 13 20 30 50 80
1.5 7 11 15 27 43 16 24 36 60 80
2,0 8 12 19 30 49 18 28 40 70 80
Ст. 20 0,5 2,5 3,5 5 10 19 14 22 34 70 80
1,0 3,5 5,0 7 11,5 21 18 29 43 80 80
1,5 4 6 9 13,5 23 19 32 52 80 80
2,0 4,5 6,5 io 16,5 25 21 36 59 80 80
Х18Н9Т 0,5 2,5 4 5 6 8 17 31 52 80 80
1,0 4 5 6 9 12 19 34 60 80 80
1.5 5 7 9 13 15 20 38 65 80 80
2,0 6 8 11 15 20 21 39 68 80 80
Таблица 12
Наибольшая высота выпуклых бортов при штамповке-гибке резиной с удельным давлением до 80—100 кГ/см2
мм
Материал >
Д16М и МА8-М 1 АМцАМ и АМгМ а:
Толщина S «3
0.5 0,6 0,8 1.0 1,2 1,5 2,0 2,5 3,0 0,6 0,8 1.0 1.2 1,5 2,0 2,5 3,0 о V©
м и Радиус сгиба г я
С о 1.5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,5 6,0 7,5 9,0 1,5 | 2,0 3,0 3,5 4,5 6 7,5 9,0 О и 3
Радиус выпуклого борта R CQ
Без доводки
±0,5 Г 30 30 —. — — — — •— .— 20 20 — — — —- — — 3
±0,5 70 60 50 50 — .— — — — 50 50 40 40 —- — — — 4
±0,5 120 110 НО 100 100 — — — .— 80 70 70 70 70 — — — 5
±0,5 200 180 170 160 150 150 — — — 120 ПО 100 90 80 80 80 80 6
±0.5 300 270 250 230 220 210 200 — — 200 170 150 130 НО 100 100 100 8
±0,5 450 400 360 320 300 280 260 240 — 280 240 200 170 160 150 150 150 10
±0,5 600 550 420 390 360 340 330 320 — 360 300 260 240 220 220 210 210 12
±1,0 —1 800 600 550 480 440 420 400- 380 — 360 320 300 280 270 260 260 15
±1,0 — — — 1000 800 600 550 500 450 — — 400 380 360 350 330 320 20
±1.0 — — — 1000 770 700 650 600 — —_ — 480 440 420 400 380 25
*1.0 — — — —. — 1000 900 850 800 — — — — 500 480 460 440 30
= 1.0 — — — — — .— 1200 1150 1100 — — — — — 500 500 500 40
С доводкой
-0.5 60 50 40 40 — — — — — — —_ — — — — — — 8
±0.5 80 60 50 50 40 10
±0,5 100 80 60 60 50 — — — — -— —. — .— .—- — — 12
-1,0 130 100 80 70 60 —— .— -— — — — — — — -— 15
±1.0 180 130 100 85 70 20
±1.0 225 165 135 ПО 100 90 80 — — —. — — — — — — — 25
±1.0 260 200 160 130 110 100 90 80 30
±1.0 340 270 210 170 150 130 ПО 90 — — — — — — — — — 40
159
Часть III. Технологичность конструкций деталей из металлов
Таблица 13
Наибольшая высота вогнутых бортов при штамповке-гибке резиной с удельным давлением до 80—100 кГ/см2 мм
Материал
Д16АМ и МА8-М АМцАМ и АМгМ
Толщина га
0,5 0,6 0,8 1,0 1,2 1,5 2.0 2,5 3,0 | 0,6 0,8 1,0 ! 1.2 1 1.5 2,0 2,5 3 О-о ।
£ Радиус сгиба г га
с’ о 1.5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,5 6,0 I 7,5 1 9 1,5 1 2,0 1 з 1 3,5 4,5 6,0 7,5 ' 9 о 3
1=4 Радиус вогнутого борта /? CQ
• Для деталей с незачищенными кромками
±0,5 60 60 50 50 — — — — — 30 30 20 — — — — — 4
±0,5 90 90 80 80 80 — — — — 50 50 50 — — — .— — 6
±1,0 120 НО 100 100 90 80 — — — 80 75 70 65 60 — .— — 8
±1.0 150 140 130 120 ПО 90 — — — 100 90 80 70 65 — — — 10
±1,0 170 160 150 140 130 НО 100 — — 120 105 95 85 75 — — — 12
±1,0 210 200 180 170 160 140 140 — — 140 120 105 100 90 85 .— — .15
±1.0 260 250 230 220 210 200 190 — — 180 150 140 130 115 100 — — 20
±1,0 330 310 290 280 270 260 250 250 — 260 230 200 170 140 130 120 но 25
±1,5 .450 430 400 360 350 330 320 320 — 340 300 270 240 180 170 160 150 30
±1,5 700 670 630 600 570 550 520 500 500 500 460 430 400 360 340 320 300 40
Для деталей с зачищенными кромками
±0,5 20 — — — — — — •— •— 15 — — — — — — — «в
±0,5 30 25 — — — — — — — 20 15 — — — - — — — 4
±0,5 40 35 30 — — — — — — 25 20 20 — — — — — 5
±0,5 55 50 45 40 — — — — — 35 30 30 25 — — — — 6
±0,5 70 60 55 50 45 — — — — 40 35 35 30 30 — — — 8
±0,5 80 70 60 55 55 55 — — — 50 40 40 35 35 35 — — 10
±0,5 90 80 75 70 70 70 70 — — 60 50 50 45 45 45 40 40 12
±0,5 110 100 90 85 80 80 80 80 — 70 60 60 55 55 55 55 55 15
±1,0 140 130 120 120 115 НО НО НО по 90 85 80 75 70 70 70 70 20
±1,0 170 165 150 140 135 130 130 130 130 130 120 НО 100 90 90 90 90 25
±1,0 240 230 220 220 220 200 190 180 180 200 160 140 130 120 120 120 120 30
±1,0 400 400 380 360 '340 320 300 300 300 300 280 260 240 220 210 200 200 40
Таблица 14
Наибольшая высота выпуклых бортов деталей из титановых сплавов ВТ1 и ОТ4-1, штампуемых резиной без последующей доводки
мм
Радиус выпуклого борта Высота борта при штамповке
без подогрева с подогревом
1000 — 10
1500 — 15
2000 10 20
3000 15 30
4000 20 —
6000 -60 —
Таблица 15‘
Наибольшая высота выпуклых бортов деталей из титановых сплавов ВТ1, ОТ4-1, ОТ4, штампуемых резиной с последующей доводкой
мм
Радиус выпуклого борта Высота борта при толщине материала
0,8 1,0 1,2 1,5 1,8 2,0
100 13 14 15 — — —
200 17 18 20 22 24 26
300 22 24 26 28 30 34
500 30 34 38 42 48 58
1000 40 45 55 65 75 85
160
www.vokb-la.spb.ru
Гл. 2. Технологичность конструкций деталей из листового материала, профилей и труб
при проектировании деталей из других титановых сплавов (см. инструкцию 642—60) и сталей типа СН и ВНС руководствоваться следующими соотношениями:
для выпуклого борта минимальный радиус криволинейного контура детали А?мин>6 Н;
•для вогнутого борта 7?мин>5 Н (Н — высота борта).
Радиус сгиба деталей из титановых сплавов и сталей, изготавливаемых в инструментальных штампах, выбирать в соответствии с минимальными радиусами сгиба (см. табл. 8, 9);
толщину кромки St криволинейного борта после формообразования приближенно вычислять по формулам:
для выпуклого борта
~ авып
для вогнутого борта
S^ ®вог
Значения коэффициентов авып и аВОг в зависимости от отношения-^ брать по табл. 16;
Таблица 16
н R Коэффициент для вогнутого борта авог Коэффициент для выпуклого борта авып Н R Коэффициент для вогнутого борта авог Коэффициент для выпуклого борта авып
0,02 — 1,009 0,22 0,895 1,091
'о, 04 0,978 1,010 0,24 0,842' 1,097
0,06 0,968 1,028 0,26 0,824 1,098
0,08 0,956 1,037 0,28 0,806 1,109
0,1 0,944 1,045 0,30 0,786 1,116
0,12 0,931 1,058 0,32 0,765 1,121
0,14 0,918 1,061 0,34 0,742 1,127
0,16 0,904 1,069 0,36 0,719 1,128
0,18 0,890 1,076 0,40 0,667 1,148
0,20 0,875 1,089 — — —
при соотношении — >0,4 в деталях, штампуемых эезиной, применять фестоны прорезные (нормаль 158СТ54) или глухие (нормаль 159СТ54).
При проектировании Деталей с отбортовками ре-эмендуется:
размеры и форму отбортовок отверстий облегче-
.ч круглой формы, штампуемых резиной, выбирать нормалям:
108 Ст. 53 (отбортовки под углом 90°);
154 Ст. 53 (отбортовки под углом 60°);
1>»0 Ст. 53 (отбортовки под углом 45°);
размеры и форму глухих отбортовок выбирать по :с малн 160 Ст. 53;
г азмеры отбортовок в деталях из титановых спла-? а :: высокопрочных сталей выбирать по нормалям - деталей, штампуемых резиной, но штамповать
: . ст?;, ментальных штампах;
отбортовки, выходящие за пределы, предусмотренные нормалями, проектировать из учета коэффициента отбортовки Го, допускаемого для данного материала,
К = —
° D,
где d, D — диаметры отверстия до и после (рис. 36) отбортовки.
Рис. 36.
Значение d определяется из выражения d = £>i — Гн (г-----------—'j -ф 2Ztl,
I \ 2 ) Г
где
Dr D \~S + 2r.
Высота отбортовки
Н = —— 4- 0,43 г 4- 0,72 S;
2
радиусы R сопряжения сторон отбортовок, имеющих в плане фигурное очертание (рис. 37), выбирать из условий допускаемого коэффициента отбортовки K0 = r/R, где г — радиус сопряжения сторон отверстия в заготовке до отбортовки;
значения в зависимости от относительной толщины детали определять по табл. 17;
Таблица 17
Коэффициенты отбортовки Ко в зависимости от относительной толщины материала
Мате- риал Коэффициент отбортовки /\*0, %, при отпоси-5 тельной толщине материала — d
2 3 5 8 10 12 15 20 30
Х18Н9Т и ЭИ654 0,65 0,48 0,42 0,40 0,40 0,40 0,38 0,37 0,37
Ст. 10 0,84 0,63 0,54 0,52 0,52 0,52 0,50 0,48 0,47
Ст. 20 0,84 0,63 0,54 0,52 0,52 0,52 0,50 0,48 0,47
Д16М 0,84 0,63 0,54 0,52 0,52 0,52 0,50 0,48 0,47
В95М 0,84 0,63 0,54 0,52 0,52 0,52 0,50 0,48 0,47
АМгб 0,84 0,63 0,54 0,52 0,52 0,52 0,50 0,48 0,47
Часть Ш. Технологичность конструкций деталей из металлов
значения Ко для сплавов титана и некоторых сталей определять по табл. 18;
Таблица 18
Коэффициенты отбортовки для титановых сплавов и некоторых сталей
Материал Коэффициенты при штамповке
В холодном состоянии с нагревом
ВТ1 0,59-0,62 0,56—0,59
ВТ1-2 0,62-0,66 0,56-0,59
ОТ4-1 0,62—0,'! 0,56-0,59
ОТ4 0,62—0,74 0,57—0,62
ВТ4 0,71-0,83 0,60-0,68
ВТ5-1 —- 0,62—0,68
ОТ4-2 — 0,64-0,69
В Тб — 0,71—0.74
(отожженный) В Тб 0,77-0,83
(закаленный) ВТ14 0,71-0,74 0,62-0,71
(отожженный) ВТ14 0,64-0,71 —
(закаленный) ВНС-2 0,69
(нормализованный) ВНС-4 0,68
(нормализованный)
направление выштамповки отбортовок, штампуемых резиной, должно совпадать с направлением гибки бортов.
При проектировании деталей, имеющих на стенке жесткости в виде рифтов (рис. 38), рекомендуется:
размеры рифтов в деталях выбирать по табл. 19 нормали 205СТ53 и 206СТ53;
Таблица 19
Размеры рифтов в листовых деталях
мм
Толщина материала S Глубина рифта /7±0,5 /?+0'5 г±0,5 В±1 7?! ±2
0,5-0,6 2 4 3 10 25
0,5—0,8 3 6,5 4 14,5 35
0,5-1,0 4 9 5 19,5 45
0,5-1,2 5 11,5 6 24.5 55
0,8-1,5 7\ 16 8 33 70
1,0-1,8 9 > . 19 10 42 85
1,2—2.0 11 23 12 51 100
минимальный радиус сгиба г для титановых сплавов и сталей выбирать в соответствии с минимальными радиусами сгиба по табл. 9;
длина рифта и радиус г сопряжения сторон рифта не нормализуются;
при выполнении рифтов по нормалям 205СТ53 и 206СТ53 утонение материала в зоне рифта не регламентируется;
при необходимости получения рифтов, отличных по размерам от значений, приведенных в табл. 20, руководствоваться соотношением между глубиной рифта Н и его шириной В (см. рис. 38, а, б), которое должно быть меньше или ра^но 0,45;
допускаемые соотношения между длиной развертки I и шириной В рифтов трапециевидного сечения (см. рис. 38. в) выбирать по табл. 20;
Рис. 38. Рифт (а) и его сечения (ff ив).
Таблица 20
Соотношение между длиной развертки Z и шириной В трапециевидных рифтов
Продолжение
размер перемычки между смежными рифтами а>2 В (рис. 39). Радиус на криволинейном участке /?>1,5Я;
направление выштамповки рифтов должно совпадать с направлением гибки бортов.
162
Гл. 2. Технологичность конструкций деталей из листового материала, профилей и труб
Рис. 41. Виды подсечек: а — концевая; б — серединная.
При проектировании деталей, имеющих подсечки, рекомендуется:
подсечки на плоских деталях (рис. 40) из листовых материалов выполнять по нормали 163СТ53, при 9tqm допускается непараллельность плоскостей I и II в пределах 0,1 мм-,
концевые и серединные подсечки бортов (рис. 41) деталей толщиной до 1 мм, штампуемых резиной при давлении 100 кГ/см?- без последующей доводки, выполнять по нормали 204СТ53;
подсечки бортов деталей из титановых сплавов ВТ1-1, ВТ1-2, ОТ4-1, штампуемых резиной при давлении до 400 кГ/см2 без последующей доводки, выполнять по табл. 21, в которой указаны достигаемые соотношения (см. рис. 41);
Таблица 21
Соотношение — при подсечке бортов деталей h
Толщина материала, мм при высоте борта Н, мм
до 15 15-25 25-40
0,8 3,5 4 •* 7
1,5 6 7 8
1.8 7 8 9
подсечки из титановых сплавов и сталей выполнять по нормалям 163СТ53 и 204СТ53. Штамповка осуществляется в инструментальных штампах.
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ПРОФИЛЕЙ
ОБЩИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
Для обеспечения технологичности деталей из прессованных профилей
максимально использовать нормальные прессованные профили, освоенные металлургическими заводами;
скосы на полках профилей выполнять по прямой (рис. 42), угол скоса а унифицировать (а=45; 60; 75°);
вырезы облегчения в полках унифицировать желательно по размерам впадин L и h (рис. 43), что позволит исключить разметку и фрезерование, заменив их просечкой в штампе;
в деталях типа стоек отверстия под заклепки располагать с шагом t (рис. 44), кратным 5 мм, что позволит пробивать отверстия групповыми штам-
21*
пами или сверлить их на станках, оборудованных многошпиндельными головками;
Цртехнологично
Технологично
Рис. 42. Скосы иа деталях из профилей.
www.vokb-la.spb.ru
Часть III. Технологичность конструкций деталей из металлов
Непараллельность подсеченной полки профиля допускается в пределах h—hl — ±0,1 (рис. 47), где hi — глубина подсечки на расстоянии 15 мм от зоны подсечки; h — глубина в зоне подсечки.
Косые подсечки применять в крайних случаях.
Двухстороннюю и двойную (ступенчатую) подсечки (рис. 48) производить со смещением. Минимальное расстояние между зонами подсечки при S<^4 мм должно быть 50 мм\ при S>4 мм — бО'лш.
Технологично
Рис. 44. Схема расположения отверстий под заклепки на деталях из профилей.
детали продольного и поперечного наборов, имеющие закрутку или изогнутые в нескольких плоскостях, рекомендуется изготавливать из листового материала.
Рис. 48. Виды подсечек: а — двухсторонняя; б — ступенчатая.
ДЕТАЛИ С ПОДСЕЧКАМИ
Размеры подсечек (рис. 45) на деталях из прессованных профилей из сплавов Д16, В95 выполнять по нормали 151СТ53*.
Рис. 45.
Клеймо ОТК ставить не ближе 30 мм от зоны подсечки (см. пример на рис. 52, б).
У деталей из прессованных профилей типа швеллера, двутавра подсечка на ребро не допускается (рис. 49).
Допускается искажение сечения профиля после его подсечки: A/i=0,01 В (рис. 46), где В — ширина подсеченной полки.
Рис. 49.
* В настоящее время разрабатывается новая нормаль взамен указанной.
Детали из трапециевидных швеллеров (рис. 50) подсекать в штампах не допускается. Подсечка выполняется механической обработкой.
Рис. 50.
164
www. vokb- la .spb. ru
Гл. 2. Технологичность конструкций деталей из листового материала, профилей и труб
МАЛКОВАННЫЕ ДЕТАЛИ
Размеры предельных углов мал ковки открытых си и закрытых а2 (рнс. 51) прессованных профилей из сплавов Д16, В95 выполнять по нормали 181СТ54; из сплава ВМ65-1—по нормали 182СТ5.
Рис. 51.
При закрытой малковке величина у (рис. 52) не оговаривается и не проверяется. При открытой малковке разрешается снимать выступающую часть профиля на величину к (рис. 52, а), после чего производить антикоррозийную защиту.
а 1 6
Рис. 52. Виды малковок: а — открытая; б — закрытая.
Малковка прессованных профилей в пределах '±3° не создает больших искажений поверхности полок и не требует ручной доработки.
Малковка профилей на угол более ±3° создает значительное искажение полок и может быть допущена для деталей, если это искажение не отражается на работе конструкции.
Для изготовления деталей с переменной малкой заказывать малкованный профиль с углом а, равным наибольшему углу детали (рис. 53), так как закрытые малки требуют меньшей доработки.
Рис. 53.
МЕЛКИЕ ДЕТАЛИ
Мелкие детали типа технологических компенсаторов из прессованных профилей рекомендуется унифицировать по длине и форме.
Мелкие соединительные детали следует выполнять из листового материала вместо прессованных профилей (рис. 54).
ДЕТАЛИ ПРОДОЛЬНОГО НАБОРА
Детали продольного набора конической части фюзеляжа должны иметь кривизну в одной плоскости, для чего разбивку стрингеров на плазе совмещенных сечений рекомендуется выполнять по прямым лучам с постоянным угловым шагом (рис. 55).
Детали продольного набора крыла не должны иметь закрутки. • -
Детали продольного набора, образующие обвод и выполненные из прессованных профилей с полкой, имеющей кривизну в поперечном направлении, следует проектировать из нормализованных профилей с радиусом кривизны полки 7?п (прилегающей к обшивке), равным (или меньше) минимальному радиусу контура агрегата (рис. 56)
Нетехнологично
Технологично
Нетехнотгично Технологично
Ряс. 54. Примеры замены прессованных профилей на профили из листового материала для изготовления соединительных деталей.
165
Часть III. Технологичность конструкций деталей из металлов
Негпехиологично Технологично
Рис. 55. Схема разбивки стрингеров носовой части фюзеляжа.
Рис. 56.
ДЕТАЛИ ПОПЕРЕЧНОГО НАБОРА
Криволинейные детали поперечного набора рекомендуется проектировать из профилей симметричного сечения.
Детали из прессованных профилей поперечного набора агрегатов должны соединяться со стрингером непосредственно или через технологические компенсаторы, а с обшивкой — через технологические компенсаторы из листового материала (рис. 57).
Рис. 57. Соединение деталей поперечного набора со стрингерами и обшивкой:
1 — обшивка; 2 — стрингер; 3 — компенсатор; 4 — пояс шпангоута.
Криволинейные детали из швеллерных и двутавровых профилей, изогнутых на ребро, с переменным радиусом кривизны применять не рекомендуется (рис. 58).
Рекомендуемые наименьшие радиусы при изгибе профилей: \
а) полкой внутрь — не менее 6// (рис. 59);\ -б) полкой наружу — не менее 5Н (рис. 60)\ где Н — высота полки профиля в плоскости изгиба.

При проектировании профильных деталей, изготавливаемых методом гибки с растяжением, радиус изгиба рекомендуется предусматривать не менее 10 Н, а угол изгиба — не более 180° (рис. 61).
166
www.vokb-la.spb.ru
Гл. 2. Технологичность конструкций деталей из листового материала, профилей и труб
ДЕТАЛИ ИЗ ТИТАНОВЫХ ПРОФИЛЕЙ
В качестве заготовок профильных деталей могут быть использованы:
а) прессованные профили с припуском по сечению до 2—3 мм на сторону;
Рис. 63.
б) прессованные профили точных размеров сечений;
в) сварные профили, сваренные из листовых полос АрДЭС сквозным проплавом (рис. 62);
г) гнутые листовые профили с наплавленной вершиной угла (рис. 63).
Профильные заготовки из титановых сплавов, особенно сварные, имеют пониженную пластичность (на 30—40% ниже пластичности основного металла) и могут быть разделены на две группы:
сплавы ОТ4; ВТ22 с пониженной пластичностью; сплавы ВТ14; ВТ20 с низкой пластичностью.
Прессованные и сварные профильные заготовки из сплавов ВТ14; ВТ20 рекомендуется применять для деталей с малыми деформациями или для прямолинейных деталей. В местах деформации заготовки должны иметь шероховатость поверхности до 5—6-го классов чистоты.
При деформировании профильных заготовок из титановых сплавов с нагревом не рекомендуется применять детали
а) больших длин (до 5—7 м), подвергающиеся обработке с нагревом на всей длине (ввиду отсутствия оборудования для нагрева указанных деталей) ;
б) имеющие местные сгибы с малыми радиус-ами;
в) больших длин с угловыми переломами без радиусов сгиба.
При деформировании профильных заготовок изгибом допустимые относительные радиусы сгиба Яотн= ~должны быть не менее указанных в h
табл. 22.
Таблица 22
Разрушающие и допустимые относительные радиусы сгиба профилей из сплавов ОТ4, ВТ20, ВТ22 в холодном и горячем состояниях
, Направление изгиба профиля Сплав Толщина вертикальной полки, мм Разрушающие и допустимые относительные радиусы сгиба профилей при гибке
холодной 'горячей
7?ОТК (разрушающий) ^отн (допустимый) 7?ОТН (разрушающий) ^ОТН (допустимый)
От штампа (с растяже- ОТ4 3 —3,5 6— 9 1,5 2,5-3
нием полки) ВТ20 — 6 12—15 3 5 -6
ВТ22 — 4,5-5 9-10 1,5 2,5—3,5
ОТ4 1,5 2,8—4 8 1.5 2,5-3
2 3,0—3,5 6-9
На полку (с посадкой ВТ20 1,5 2,8-4 8 3 5 -6
2 6 6
полки) и более
ВТ22 1,5 2,8-4 8
2 и более 4,5-5 4,5—5 1,5 2,5—3,5
Примечание. Относительный радиус изгиба профиля определяется как отношение внутреннего радиуса изгиба профиля /?В11 к высоте изгибаемой полки профиля /?отн = —s .
h
167
www. vokb- la .spb. ru
Часть III. Технологичность конструкций деталей из металлов
Для получения качественного деформирования гибкой, подсечкой, предотвращения смятия кромок заготовок и выпучивания полок не рекомендуется применять профили с высокими вертикальными полками с относительной высотой — > 204-30, где h —
высота полки профиля, S — толщина полки профиля.
Малковку профилей из титановых сплавов ОТ4, ВТ14, ВТ20, ВТ22 рекомендуется производить в холодном состоянии в соответствии с нормалями
181 Ст. 54; 182 Ст. 55 по режимам, рекомендованным для сплава Д16М.
Подсечку профилей из титанового сплава ОТ4 рекомендуется производить в холодном состоянии по нормали 151 Ст. 53.
Подсечку профилей из титановых сплавов ВТ20, ВТ22, ВТ 14 рекомендуется производить в горячем состоянии по нормали 151 Ст. 53.
Подсечку сварных профильных заготовок рекомендуется производить для всех титановых сплавов в горячем состоянии по нормали 151 Ст. 53.
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ ДЕТАЛЕЙ
ОБОРУДОВАНИЯ САМОЛЕТА
ПОЛЫЕ ДЕТАЛИ ИЗ ЛИСТА
К деталям оборудования самолета относятся главным образом полые детали из листа, полученные штамповкой-вытяжкой.
Формообразование этих деталей сопровождается утонением и утолщением стенок изделия, поэтому в чертежах .рекомендуется указывать: «Допускаются местные изменения толщины стенок в пределах ±20% от исходной толщины».
В оборудовании самолета применяются полые листовые детали, типовые формы которых и соответствующие обозначения их геометрических параметров приведены на рис. 64.
Для установления технологичности деталей оборудования самолета и выбора метода их изготовления целесообразно пользоваться относительными величинами их геометрических параметров.
Под коэффициентом вытяжки детали К понимается отношение диаметра заготовки £>0 к диаметру изделия d, то есть Д= —; /<*=——отвоси-а а
тельный диаметр фланца.
Под относительной толщиной понимается отношение толщины So к диаметру заготовки Do, то есть So= — или So= —- • 100 (в %).
Do Do
Относительная глубина
вытяжки Н= — для цилин-d
дрических деталей (см. рис. 64, а, б) в зависимости от коэффициентов вытяжки /С и Дф выводится из формулы
Кк2ф + 4/У ,
откуда
Рис. 64. Типовые детали из листа, изготавливаемые вытяжкой.
Диаметр заготовки Do для формообразования приведенных на рис. 64, а, б, в, г, д, е, ж деталей устанавливается из условия равенства поверхностей до и после деформирования с учетом припуска на обрезку.
Размеры и форма заготовки для вытяжки деталей коробчатой формы (рис. 64, з) устанавливается по справочнику [1, 2].
- №-Д2Ф
л = -----
4
Геометрические размеры и форму полых листовых деталей рекомендуется устанавливать из условия формообразования этих деталей за один переход, руководствуясь технологическими воз-
можностями штамповки-вы-
тяжки (табл. 23).
В зависимости от способов изготовления деталей ниже приводятся рекомендации.
Вытяжка без прижима применяется при изготовлении цилиндрических и конических деталей рз-"бт-носительно толстого металла (см. рис. 64, б, в). В табл. 24 приведены коэффициенты вытяжки без прижима .в конической матрице с углом 2а=60°.
168
www.vokb-la.spb.ru
Гл. 2. Технологичность конструкций деталей из листового материала, профилей и труб
Таблица 23
Технологические возможности штамповки-вытяжки
Способ вытяжки Схема процесса
Вытяжк'а без прижима
заготовки
• I 1

—
Вытяжка с прижимом Й- В df±=T
заготовки

I L--
Вытяжка с конусным
формующим складко-
держателем

Вытяжка цилиндриче-
ских деталей из кони-
ческ’ой заготовки дц iii

Вытяжка с пульсирую- LxxJ( I ]
щим прижимом заго- товки &дя Ш-Щ
Вытяжка с местным
подогревом и охлаж-
дением заготовки
Технологические возможности Оборудование
При 5о=0,054-0,01 для первой операции /<=2,004-1,75 и 77=0,7540,14; для второй—/<=1,884-1,11 [Ц Все виды вытяжных прессов
При So=0,02-0,005 для первой операции /<=2,184-1,67 и /7=0,924-0,44; для второй—/<=1,374-1,25 [1] Вытяжные прессы двойного или тройного действия
При So=0,024-0,005 для первой операции /<=2,504-1,87; 77=1,314-0,62 [3] Вытяжные прессы двойного или тройного действия
Однопереходная вытяжка позволяет получать 77=1,14-3,0 при а=454-30° [4] Токарно-давильные стан-ки для получения заготовок и вытяжные прессы двойного действия типа ПМШ-500 и ПГВ-1 [12,51
При So<0,005 /<=2,184-3,0; 77=0,924-2,0 [6] Г Специальные гидравлические прессы двойного действия
Целесообразна при вытяжке деталей из малопластичных сплавов (магниевые, титановые и др.) [1, 7, 8] Г идравлические прессы двойного действия с регулируемой скоростью вытяжки
X Зак. 290
169
Часть III. Технологичность конструкций деталей из металлов
Продолжение табл. 23
Способ вытяжки
Схема процесса
Технологические возможности
Оборудование
Вытяжка обжатием резиновой матрицей по жесткому пуансону
При So=0,05-j-0,01 ^=2,254-2.15; Я= 1,0 - 0,90 [9,10]
Специальные гидравлические прессы типа ПШВР или штампы УВШ на обычных гидропрессах
Штамповка пластичным металлом (свинцом) в жесткую матрицу
Целесообразна для изготовления деталей конической, сферической, параболической, ожевальной и .других форм [Ю,И] .
Мощные гидравлические прессы оди парного действия, падающие молоты и пресс ПМШ-500 '
Таблица 24
Коэффициенты вытяжки без прижима в конической матрице (2 а = 60°)
Отношение d D Коэффициент вытяжки при относительной толщине заготовки ~- -100, "И Do
3,0 2,5 2,0 1,5 1,0
0,6 0,7 0,8 2,00 1,72 1,52 1,92 1,67 1,47 1,85 1,61 1,43 1,79 1,56 1,39 1,72 1,52 1,33
Вытяжка с прижимом применяется при изготовлении деталей цилиндрической (без фланца и с фланцем) и прямоугольной форм (рис. 64, а, б, е, ж, з).
Наибольшая относительная глубина — (И — высота детали; d — диаметр детали) при вытяжке цилиндрических деталей без фланца приведена в табл. 25.
Таблица 25
Относительная глубина при вытяжке цилиндрических деталей без фланца
Количество операций вытяжки Относительная глубина вытяжки — So носительной толщине заготовки — / - при от- • 100, и
2-1,5 1,5-1,0 1,0-0,5 0,5—0,2 0,2—0,06
1 2 3 4 5 0,94—0,77 1,88—1,54 3,5 -2,7 5,6 —4,3 8,9 -6,6 0,84-0,65 1,60—1,32 2,8 -2,2 4,3 -3,5 6,6 —5,1 0,70-0,57 1,36—1,10 2,3 -1,8 3,6 -2,9 5,2 -4,1 0,62-0,50 1,13-0,94 1,9 -1,5 2,9 —2,4 4,1 —3,3 0,52—0,45 0,96-0,83 1,6 —1,3 2,4 —2,0 3,3 —2,7
И
Примечание. Большие значения —- соответствуют г а
увеличенным радиусам закруглений на первых операциях (от
r=8S0 для ~ -100=2—1,5 до г=1550 для — -100=0,10); Do Do
меньшие значения — уменьшенным радиусам закруглений (г«(4—8) So).
Наибольшая относительная глубина — вытяжки цилиндрических деталей с фланцем за один переход приведена в табл. 26.
Таблица 26
Наибольшая относительная глубина вытяжки цилиндрических дёталей с фланцем за один переход
Относительный диаметр фланца „ И Относительная глубина вытяжки — при отно- $0 сительной толщине заготовки — • 100, 54 Do
2—1,5 1,5-1,0 1,0—0,5 0,5-0,2 0,2-0,06
До 1,1 1,3 1,5 1,8 2,0 2,2 2,5 2,8 0,90-0,75 0,82-0,60 0,70-0,57 0,62-0,50 0,52—0,45 0,80—0,65 0,72-0,56 0,60—0,50 0,53—0,45 0,47—0,40 0,70—0,58 0,63-0,50 0,53-0,45 0,48—0,40 0,42-0,35 0,58—0,48 0,53-0,42 0,44—0,37 0,39-0,34 0,35-0,29 0,51—0,42 0,46—0,36 0,38—0,32 0,34—0,29 0,30—0,25 0,45—0,35 0,40—0,31 0,33—0,27 0,29—0,25 0,26—0,22 0,35—0,28 0,32-0,25 0,27—0,22 0,23—0,20 0,21—0,17 0,27-0,22 0,24- 0,19 0,21—0,17 0,18-0,15 0,16-0,13 ।
Примечание. Большие значения соответствуют увели-So ченным радиусам закруглений (от т= (10—12) So для — • 100= Do
So
=2—1,5 до г =(20—25) So для —- • 100 =(0,2—0,6); меньшие Do
значения соответствуют уменьшенным радиусам закруглений у дна и фланца (г—(4—8) So).
Наибольшая относительная глубина Н= прямоугольных коробок, вытягиваемых за одну операцию, в зависимости от относительного радиуса закругления в углах и относительной толщины за-—
готовки So= —приведена в табл. 27.
Do
17 0
Гл. 2. Технологичность конструкций деталей из листового материала, профилей и труб
Таблица 27
Наибольшая относительная глубина вытяжки прямоугольных коробок за один переход
Относительный радиус угловых закруг- . R лении— В Н Относительная глубина вытяжки — при отно- So сительной толщине заготовки — • 100, >4
2,0-1,5 1,5-1,0 1,0-0,5 0,5-0,2
r 0,3 1,2-1,0 1,1 —0,95 1,0 —0,9 0,9 —0,85
* w 0,2 1,0-0,9 0,9 —0,82 0,85—0,7 0,8 —0,7
* 0,15 0,9-0,75 0,8 —0,7 0,75—0,65 0,7 —0,6
0,10 0,8-0,6 0,7 —0,55 0,65—0,5 0,6 —0,45
0,05 0,7-0,5 0,6 -0,45 0,55—0,4 0,5 —0,35
0,025 0,5-0,4 0,45-0,35 0,4 —0,3 0,35-0,25
Примечания: 1. Возможная глубина вытяжки зависит не
только от относительных величин ~ и —, но н от абсолют-В Do
ных размеров прямоугольных коробок. Поэтому наибольшие из приведенных в табл. 27 значений относятся к коробкам наименьших размеров (В<100 мм), а меньшие — к крупным коробкам.
2. В таблице приведены данные для материалов типа сталь 08—10 [1].
3. Для других материалов следует применять поправки в ту или другую сторону в соответствии с большей нли меньшей пластичностью металла.
Вытяжку с конусным формующим складкодержа-телем следует применять в том случае, если требуемая относительная глубина вытяжки превышает на 10—20% значения, приведенные в табл. 27 для цилиндрических деталей без фланца. Двухпереходную вытяжку можно заменить однопереходной.
В табл. 28 приведены значения углов конусности £ складкодержателя 0 для некоторых значений —- и ^-[3].
а
Таблица 28
Углы конусности складкодержателя
Н _________________d__________________
1,30 | 0,95 [ 0,75 | 0,56 | 0,30 Углы конусности р
1.8 1.5
1.0 0,5 0,1
64
48
32
14
66
50
32
15
10
76
57
35
21
10
Для вытяжки цилиндрических деталей из конической заготовки рекомендуется применять конические заготовки, получаемые выдавливанием с утонением на токарно-давильных станках.
На рис. 65 показан график изменения относительной глубины детали — в зависимости от коэф-d
фициента вытяжки К для различных углов конусности заготовок [4]. Значения К в зависимости от So следует принимать по табл. 29.
Рис. 65. График изменения относительной глубины детали в зависимости от коэффициента вытяжки К для различных углов конусности заготовки.
Таблица 29
So-100, % 2,0—1,5 1,5-1,0 1,0-0,5 0,5—0,2 0,2-0,06
К 2,15-2,0 2,0-1,9 1,9-1,82 1,82-1,73 1,73—1,67
Глубокая вытяжка в штампах с пульсирующим прижимом применима при вытяжке особо тонкостенных изделий цилиндрической и прямоугольной форм, приведенных на рис. 64, а, б, ж, з.
При относительной толщине So<0,l возможно изготовление цилиндрических деталей с — = 1,90—2,0.
d
Для коробчатых деталей возможна штамповка с коэффициентом вытяжки К=64-10 [6].
Глубокая вытяжка с пульсирующим прижимом возможна только на специальных гидропрессах типа ПМШ-500 и ПГВ-1 [12,5].
Вытяжку с местным подогревом и охлаждением заготовки целесообразно осуществлять только при изготовлении деталей из малопластичных металлов и сплавов, которые при комнатной температуре штампуются ограниченно.
Относительная глубина деталей из магниевых сплавов МА1 и МА8, штампуемых с нагревом и в холодном состоянии за одну операцию, приведена в табл. 30 [1,7].
Вытяжка обжатием резиновой матрицей по жесткому пуансону обеспечивает изготовление цилиндрических деталей за один переход с — =0,9—1,0 для материалов: Д16М, В95М, АМцМ, Ст. 20 и 1Х18Н9Т [9].
Цилиндрические детали со сферическим дном (см. рис. 64, г), изготавливаемые этим способом, рекомендуется проектировать с — =0,84-1,0 — для d
Д16М, В95, Ст. 20 и с-^ =0,94-1,1 — для АМцМ и 1Х18Н9Т.
J7-1
www. vokb- la. spb. ru
Часть III. Технологичность конструкций деталей из металлов
Таблица 30
Относительная глубина деталей, штампуемых из магниевых и титановых сплавов
Сплав Н Относительная глубина деталей — а
в холодном со- стоя ни и с нагревом
MAI MA8 BT1 BT1-2; OT4-1 OT4 и ВТ 1-4 (закаленный) BT4 и ВТ14 (отожженный) ОТ4-2; ВТ5-1; ВТ6 0,09-0,05 0,14-0,10 1.S—1^00 (д0 330—350°С) 0 >5-6,55 (350—400°С) 0,55—0,40 (500—600°С) 0,40-0,30 (600-700°С) 0,30—0,23 (550—700°С) 0,20-0,12 (600—760°С)
Рекомендуется применять значения гм=~ >.6 и
Sp
гп=~>4 (гм— радиус сопряжения стенок дета-Sp
лей с фланцем; гп — радиус сопряжения дна деталей с боковыми стенками).
Угол наклона фланца или дна следует назначать не более 30° (см. рис. 64, е, ж).
Штамповку-вытяжку деталей обжатием резиновой матрицей по-жесткому пуансону следует осуще
ствлять либо на обычных гидравлических прессах одинарного действия на универсальных вытяжных штампах типа УВШ, либо на специальных прессах для штамповки-вытяжки резиной типа ПШВР.
Мощность пресса устанавливается из условия создания давления резины до 450 кГ1см2 при штамповке алюминиевых сплавов Д16, АМцМ, В95 и от 600 до 1200 кГ1см2 — при штамповке малоуглеродистых и нержавеющих сталей.
Штамповкой-вытяжкой пластичным металлом в жесткую матрицу целесообразно изготавливать детали сферической, конической, ожевальной и других сложных форм (см. рис. 64, в, г, д).
Предельные коэффициенты вытяжки за одну операцию существенно зависят от угла конусности матрицы р и механических свойств штампуемого материала [11].
Удельные давления со стороны пластичного металла в пределах 700—1000 кПсм2 обеспечивают штамповку деталей сложных форм из материалов типа Д16М и АМцМ при относительных толщинах ~ до 0,015—0,020 и из материалов типа нержавею-
щей стали 1Х18Н9Т при— до 0,007—0,01.
Др
Штамповку-вытяжку пластичным металлом следует производить на гидравлических прессах одинарного действия (ковочных или универсальных) с соблюдением условия создания удельных давлений со стороны свинца до 800—1000 кГ/см2.
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ ДЕТАЛЕЙ ТРУБОПРОВОДА
ДЕТАЛИ ИЗ ТРУБ
Для обеспечения технологичности деталей из труб рекомендуется назначать радиусы изгиба
для трубопроводов гидросистемы из сталей Х18Н10Т (1Х18Н9Т), 0Х18Н10Т (ЭИ914) и
0Х18Н12Т, ВНС-2 и сплава титана 7М, находящихся под рабочим давлением 150—300 кГ1см2 в течение всего полета изделия, не менее 3,5 D;
для остальных трубопроводов гидравлической, топливной, воздушной, кислородной и других систем, изготавливаемых из сталей Х18Н10Т (1Х18Н9Т), 0Х18Н10Т (ЭИ914), 0Х18Н12Т, 20А, сплавов АМг, АМц, работающих при низких давлениях, допустимые радиусы изгиба;
для труб с наружным диаметром до 20 мм — не менее 2 D трубы;
для труб с наружным диаметром свыше 20 мм — 3 D трубы.
Для каждого диаметра труб, подлежащих гибке, следует стремиться к наименьшему разнообразию радиусов изгиба (2—3D), что даст возможность иметь меньше оснастки, в дальнейшем унифицировать ее и шире применять гибку на станках с программным управлением.
В исключительных случаях, когда требуется радиус изгиба труб меньше, чем для первых двух случаев, в чертежах деталей из труб указывать
допустимое местное утонение стенки согнутой части в процентах от номинальной толщины стенки трубы;
допустимую овальность трубы в местах изгиба в процентах от диаметра трубы до гибки;
допустимость образования гофр в зоне изгибд.
Величину утонения стенки трубы определять (ориентировочно) в зависимости от радиуса изгиба Rv. Толщину стенки трубы (рис. 66) в растянутой зоне определять по формуле
So________
Др — so 2 /?г До
где So — толщина стенки трубы до гибки, мм;
Do — наружный диаметр трубы до гибки, мм;
Rr— радиус изгиба трубы, мм.
172
www. vokb- la. spb. ru
Гл. 2. Технологичность конструкций, деталей из листового материала, профилей и труб
Допустимое утонение стенки в зоне изгиба трубы из материалов Х18Н10Т (1Х8Н9Т), 20А, АМг, АМц принимать не более 25% от исходной толщины стенки трубы при /?г<3,5 D, а при /?г>.3.5 D — 15%.
Малую ось овала DM можно определять по формуле
Z?M — Do а, где а — величина уменьшения диаметра трубы после гибки, мм;
а = р k, где р — коэффициент, зависящий от материала трубы;
77 ’
где оо — экстраполированный предел текучести, кГ/мм2;
П — модуль упрочнения, кГ[мм2;
k — коэффициент, зависящий от радиуса изгиба, толщины стенки и диаметра трубы. Коэффициент k определяется по формуле
Рис. 67.
k —
Dg — So____
(Г) \2 *
(7>o-So)4
где — начальная толщина стенки, мм.
Значения коэффициента р в зависимости от материала труб приведены в табл. 31.
Таблица 31
Материал Значение коэффициента р
AMrM 20A X18H9T 3,123 2,799 2,535
Значения коэффициента k для различных диаметров труб с толщиной стенки 1,0 и 1,5 мм в зависимости от радиуса изгиба могут быть получены из графиков, изображенных на рис. 67 и 68. Механическая характеристика материала труб приведена в табл. 32.
Таблица 32
Характеристика материала труб
Марка материала труб Временное сопротивление, кГ/мм2 Экстраполированный предел текучести, кГ1мм* Модуль упрочнения, кГ/мм2 Модуль упругости, кГ/мм'2
АМгМ Не более 22 14,6 45 7000
20А 40 30 130 21000
Х18Н9Т 56 30 194 17600
Нормы допустимой овальности в зависимости от марки материала, сечения и рабочего давления даны в табл. 4 раздела 2.1 части 1 РТМ-1120 (НИАТ, 1969).
Допустимая высота гофра трубопроводных систем низкого давления h (рис. 69) и шаг / для алюминиевых сплавов и сталей 20А, Х18Н10Т,
0Х18Н10Т и 0Х18Н12Т:
при диамтере 8—12 мм h 0,1 мм; I 4 So; при диаметре 14—18 мм Л<70,2 мм; />6S0; при диаметре 20—30 мм h<^0,5 мм; / > 8 So; при диаметре 32 мм и выше /г<"0,8 мм; 10 So.
173
www. vokb- la. spb. ru
Часть III. Технологичность конструкций деталей из металлов
Рис. 69. Схема допустимой величины гофра.
Гофры труб должны иметь плавные переходы. Размеры наружного диаметра трубы в местах гофра не должны выходить за пределы допустимой овальности.
Гофры на трубах, работающих под воздействием высоких давлений, недопустимы.
Гофры допускаются только на трубах диаметром свыше 8 мм, относящихся к системам низких давлений (топливной, дренажной, сливной и др.).
В местах изгиба для труб низкого давления, изогнутых на станках, допускаются продольные выпуклости (типа гофров) с плавным переходом в пределах допуска на овальность, образующиеся в процессе гибки вследствие посадки материала после прохождения калибрующей оправки.
При гибке труб с гидронаполнителем допускается увеличение наружного диаметра трубы до
0,4 мм при диаметре 6— 8 мм;
0,6 мм при диаметре 10—12 мм;
0,7 мм при диаметре свыше 12 мм.
Примечание. Величина малой оси не должна превышать номинального размера диаметра трубы.
При гибке труб электроконтактным способом допускается уменьшение по обеим осям:
при диаметре 15—30 мм — на 1,25 мм;
при диаметре 30—50 мм — на 2,0 мм;
при диаметре 50 мм и выше — на 2,5 мм.
Кривые участки труб соединять прямыми участками длиной не менее 1,5 Do (рис. 70).
Применяют следующие способы холодной гибки труб с наполнителем и без него:
— вручную;
— в трубогибочных ручных приспособлениях;
— на станках;
— в штампах.
Наиболее производительным из указанных способов является гибка на станках с программным управлением.
Наполнителями труб при гибке являются жесткий калибрующий вкладыш (дорн), жидкость под давлением и др.
В исключительных случаях, когда радиус изгиба детали меньше допустимого при гибке в. холодном состоянии, можно производить гибку труб с местным нагревом токами высокой частоты.
Геометрия концов труб, предназначенных для жестких соединений трубопроводов по наружному конусу (рис. 71), должна соответствовать размерам, указанным в табл. 33 (ГОСТ 13954—68).
Толщина стенки у края конусной части должна быть не менее 70% от толщины стенки цилиндрической части трубы. Для труб из алюминиевых сплавов с £^<"8 мм допускается уменьшение толщины стенки до 55—60%.
В исключительных случаях, когда геометрия концов труб назначается отличной от рекомендуемо^ в табл. 34, толщина стенки Sp по краю торца трубы после формообразования может быть подсчитана по формулам:
в случае развальцовки
с __7?н dBn D„ ф
“ 2 ' О. ’
в случае разбортовки
где Di — наружный диаметр развальцованного конца, мм;
DH — наружный диаметр трубы до деформирования, ММ'
dBH — внутренний диаметр трубы до деформирования, мм;
S — толщина стенки трубы до деформирования, мм.
174
www. vokb- la. spb. ru
Гл. 2. Технологичность конструкций деталей из листового материала, профилей и труб
Таблица 33
Геометрические параметры концов труб для жестких соединений трубопроводов
мм
£>. (предельное отклонение по С5) Г (предельное отклонение 0,3) _ 1 (предельное отклонение £1) а
3 . 5,8 1,о 30,0 3°
4 7.5
6 9,0 2,0
8 11,0 35
10 13,5
12 16,3 40 4°
14 18,6
16 20,5 45
18 23,5
20 26,5
22 24 25 29,0 50
27 28 35,0 2,5 55
30 *35,5
32 38,0 60
33 41,0
34
35 44,0
36
38
Примечание. £)н на длине / не должен превышать отклонения посадки Ш3. В противном случае трубы калибровать на длине I. Угол перехода конической части трубы в цилиндрическую (а) должен быть плавным.
Для обеспечения зажима труб, подлежащих развальцовке, участок между удлиненным концом ниппеля и началом изгиба трубы должен быть прямолинейным на длине не менее 25 мм. В виде исключения длина этого участка может составлять 15 мм (рис. 72).
Толщину стенки Sp по краю торца трубы после развальцовки в зависимости от степени деформации D\ и DB можно рассчитать по графику на рис. 73 (при заданных Sb DB и
Формообразование концов труб для жестких соединений трубопроводов по наружному конусу рекомендуется производить следующими способами:
развальцовкой на станках типа ТР-1;
разбортовкой на прессах в штампах или на специальной установке.
При развальцовке труб в соответствии с табл. 33 утонение стенки трубы по краю развальцованной части достигает 40%, при разбортовке тех же' труб—до 25%. Однако наименьший прямолинейный участок между концом ниппеля и началом изгиба для зажима трубы при развальцовке — до 15 мм, а при разбортовке — не менее 60—70 мм.
Шероховатость внутренней поверхности конусной части трубы после развальцовки — 7 класс чистоты, после разбортовки — 6 класс чистоты.
Зиговка выполняется на трубах, имеющих дюри-товое или ограниченное подвижное соединение (рис. 74).
5
Рис. 74. Схема зиговки труб.
175
Часть III. Технологичность конструкций деталей из металлов
Геометрические размеры зигов должны быть выдержаны в соответствии с размерами, указанными в нормали 194 АТ.
Допускается смещение оси зига относительно оси трубы в пределах 0,5 мм — для труб диаметром до 12 мм\ 1 мм— для труб диаметром свыше 12 мм.
Размер от торца до оси зига должен быть выдержан в пределах 5+10 мм.
Зиговку труб с внутренним диаметром 14 мм и менее рекомендуется производить на зиговочных станках с металлической шариковой оправкой. Зиговку труб с внутренним диаметром более 14 мм рекомендуется производить резиной на станках или в приспособлениях на прессах.
ПАТРУБКИ
При проектировании патрубков рекомендуется: разъем полупатрубков одинарной кривизны выполнять плоским и обязательно проходящим через ось симметрии;
радиус г сопряжения отростков полупатрубка (рис. 75), соединяемых с коллектором, проектировать равным не менее половины диаметра коллектора;
Рис. 75.
радиус R продольной кривизны полупатрубка, ограниченного выпуклой кривой, выбирать равным не менее 10—12 радиусов поперечной кривизны (рис. 76);
радиус 7? продольной кривизны полупатрубка, ограниченного вогнутой кривой, выбирать равным не менее 5—8 радиусов поперечной кривизны (рис. 77);
замкнутые патрубки проектировать исходя из допустимых радиу.сов продольной кривизны, ограниченных выпуклой кривой, то есть R > (104—12) г;
для снижения стоимости и повышения качества деталей полупатрубки из алюминиевых сплавов целесообразно получать штамповкой резиной на листоштамповочных молотах.
Качественные результаты достигаются при соотношении радиусов —>0,25 и угле р>60° (рис. 78).
Наибольшее утонение материалов полупатрубка имеется в зоне радиуса Т?2-
Примерная величина утонения приведена в табл. 34.
Таблица 34
Утонение материала полупатрубка в зависимости от соотношения радиусов
Утонение, %
0,2-0,3 14-20
0,3—0,5 13-17
0,5—0,6 8-9
0,6—0,8 2-7
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ ЛИСТОВЫХ ДЕТАЛЕЙ,
ИЗГОТАВЛИВАЕМЫХ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЭНЕРГИИ ВЗРЫВА
КЛАССИФИКАЦИЯ ДЕТАЛЕЙ САМОЛЕТА, ИЗГОТАВЛИВАЕМЫХ ШТАМПОВКОЙ
ВЗРЫВОМ
Энергию взрыва можно использовать для выполнения различных операций листовой штамповки: вытяжки, формообразования, калибровки, резки, упрочнения.
176
В конструкциях существующих и разрабатываемых летательных аппаратов можно выделить целый ряд характерных деталей, при изготовлении которых наиболее целесообразно применение, взрывной штамповки:
монолитные ребристые и вафельные панели;
жесткости (плоские, одинарной и двойной кривизны) ;
www. vokb- la. spb. ru
4
Гл. 2. Технологичность конструкций деталей из листового материала, профилей и труб
детали сложных форм (обтекатели, патрубки, кожухи, коробки, компенсаторы, диафрагмы и т. п.);
детали трубопровода (развальцованные и редуцированные концы труб, рифты, канавки и прочие элементы).
Представители таких групп с их основными конструктивными параметрами (габаритные размеры, толщина и марка материала) сведены в табл. 35.
Габаритные размеры штампуемых деталей могут быть любыми, так как мощность применяемых за
ве должны превышать 50% от величины относительного удлинения.
Возможна штамповка деталей из сварных заготовок с одинаковой и различной толщиной листа соединенных элементов.
Рекомендуется сварные швы заготовки располагать в зоне наименьшей деформации.
Наибольшее утонение в деталях наблюдается на полюсах криволинейных поверхностей. Максимальная величина утонения для участков с соотношени-
Классификация деталей самолетов, наиболее характерных для взрывной штамповки
Таблица 35
Ширина, мм я ? Технологический процесс
Деталь-представитель t я s * «ч - О cd Ь- К Материал Рекомендуемый вариант Приемлемый вариант
Монолитные панели одинарной и двойкой кривизны вафельной или оребренной конструкции До 8000 До 1200 25-30 Алюминиевые сплавы Штамповка бризантными взрывчатыми веществами в стационарных бассейновых установках Штамповка в бассейнах разового пользования
Жесткости: плоские одинарной кривизны двойной кривизны До 1500 До 1000 1—8 Алюминиевые сплавы, нержавеющие высокопрочные стали, титановые сплавы Штамповка бризантными взрывчатыми веществами в автоматизированных взрывных установках То же
Детали сложных форм: компенсаторы, полуторы, сегменты, сферические переходники, шарниры — Диаметр до 500 До 1,5 Нержавеющие стали и титановые сплавы (ов до 1000 кГ1мм2) Гидродинамическая штамповка на пресс-пушках с пороховым зарядом Штамповка бризантными взрывчатыми веществами в бассейнах нли специальных установках
обтекатели, коробки, патрубки, рефлекторы и т.п. 1200 1000 До 1,5 Алюминиевые сплавы и стали (ов<80 кГ1мм2) Штамповка на прессах газовой детонации То же
обтекатели, коробки, патрубки, рефлекторы и т. п. 1200 1000 До 1,0—1,5 Высокопрочные стали н сплавы (ов>100 кГ/мм2) Штамповка бризантными взрывчатыми веществами в автоматизированных взрывных установках
детали трубопровода ♦ Диаметр до 50 1-2 Нержавеющие стали, алюминиевые сплавы, высокопрочные стали Штамповка пистолетом с пороховым зарядом —
рядов взрывчатых веществ практически не ограничена. Размеры деталей лимитируются размерами и сложностью оснастки.
Штамповкой взрывом можно изготавливать детали из всех применяемых в промышленности металлов и сплавов.
Материал детали следует подбирать так, чтобы его относительное удлинение б было больше деформации материала детали на 3—4%.
Предельный коэффициент вытяжки Кв основных конструкционных материалов при штамповке взрывом не превышает 0,5
где г/д — диаметр детали;
d3 — диаметр заготовки.
Примечание. Все титановые сплавы имеют ограниченную штампуемость энергией взрыва. Допустимые деформации
ем —С 0,25 не превышает 8—10%. Утонение мате-77
риала для участков деталей с большой кривизной ^^.0,25^ составляет 15—20%.
Точность деталей, формообразованных и калиброванных энергией взрыва, находится в пределах 4—6-го классов.
Отклонения по диаметру асимметричных листовых деталей от заданных приведены в табл. 36.
Таблица 36
мм
Диаметр детали Отклонение по диаметру
До 500 0,3 —0,8
1000 0,75-1,5
„ 1500 1,2 -1,5
Св. 1500 1,5 —3.0
23 Зак. 290
177
Часть III. Технологичность конструкций деталей из металлов
К процессам обработки металлов с применением энергии взрыва бризантными ВВ непосредственно примыкают процессы высокоскоростной обработки на гидродинамических пресс-пушках, установках газовой детонации, прессах с приводом от пороховых зарядов, с применением ручного инструмента типа пороховых пистолетов.
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ ДЕТАЛЕЙ ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ
ляющим получать детали типа монолитных панелей двойной кривизны.
Монолитные панели могут быть изготовлены практически неограниченной площади, при этом расположение ребер может быть произвольным.
Не рекомендуются резкие изменения жесткости (рис. 79, б) в местах значительной кривизны (> 1ООо) ’ а также °бРыв ребер и резкие изменения толщины полотна (рис. 79, а).
Монолитные панели
Штамповка взрывом является в настоящее время единственным технологическим процессом, позво-Непюхнологично Технологично
Рис. 79.
Детали типа жесткостей
Элементы жесткости, образованные взрывной штамповкой на различных поверхностях листовых заготовок (плоских, одинарной или двойной кривизны), могут быть типа
гофров (синусоидального, цилиндрического или прямоугольного сечения, располагаемые по всей поверхности) ;
отдельных рифтов различиях) сечения, располагаемые на поверхности в виде зигов, прямых и кривых отрезков;
местных выштамповок, карманов, желобов и др.
Гофрированные жесткости могут быть получены из целых или сварных листовых заготовок одной или двух различных толщин. Соединение отдельных элементов заготовки должно быть осуществлено автоматической аргоно-дуговой сваркой.
Классификация деталей типа гофрированных панелей, изготовление которых возможно с применением энергии взрыва, приведена на схеме 2.
Формообразование синусоидальных гофрированных жесткостей (рис. 80) практически осущест
Схема 2
Классификация деталей типа гофрированных панелей
Форма детали в плане Форма поверхности детали
плоская одинарной кривизны двойной кривизны
однозначная двузначная однозначная| двузначная
прямолинейная i прямоугольник
трапеция (треугольник) ж
прямолинейно-криволинейная ограниченная одной кривой линией Ш Г; [и/ ! •
ограниченная двумя кривыми линиями *
178
www. vokb- la. spb. ru
Гл. 2. Технологичность конструкций деталей из листового материала, профилей и труб
вляется в результате утонения материала на участке АВС.
Рис. 80. Синусоидальный гофр:
ЕУ— шаг гофра; DC — высота гофра.
Максимальное утонение гофра, равное 18—20% DC 1
при соотношении —, получается в централь-
ной части впадины (точка С).
Гофрированные жесткости с габаритными размерами более 2000 X 200 мм можно получать только двух-трехпереходной взрывной штамповкой.
Число переходов и степень пластического деформирования заготовок из материалов ВНС-4 и СН-3 на каждом переходе приведены в табл. 37.
Таблица 37
Мате- риал Количество гофров Степень деформации при полном де-формирова-вании гофра, % Величина степени деформации по переходам, И
I II III
ВНС-4 — 20 12 6 2
СН-3 до 4 20 16 4
более 4 20 12 6 2
Детали сложных форм
При проектирован^ листовых деталей сложных форм (окантовки, нервюры, обтекатели, полупатрубки) конструктор должен учитывать, что успешное изготовление таких деталей взрывом зависит от выполнения ряда требований, которые, как правило, характерны и для обычной листовой штамповки:
детали сложных форм не должны иметь резких переходов с плоской части на зоны, имеющие одинарную-и двойную кривизну;
радиусы перехода плоской части деталей на выштамповку должны быть в пределах 2—3 толщин материала;
высота цилиндрического пояска при переходе от плоской части детали сложной формы к зоне, имеющей кривизну, не должна превышать 3—5% от максимального размера вытяжки;
радиусы перехода с цилиндрической части (пояска) на сферическую или эллиптическую должны быть не менее 8—10 толщин материала детали;
в листовых деталях, которые предполагается изготавливать штамповкой взрывом, предпочтительно иметь замкнутый контур для обеспечения герметизации полости матрицы при вакуумировании.
Детали каркаса из листового материала
Листовые детали каркаса из цветных и черных сплавов с ов<"80 кГ/мм2 рекомендуется получать
динамической штамповкой резиной на пресс-молоте взрывного действия ПМВД-1.
Схема процесса приведена на рис. 81.
Применение высоких давлений (~650кГ/сл<2) повышает точность и качество изготавливаемых деталей. При этом снижаются ручные доводочные работы примерно на 40% по сравнению со штамповкой на гидропрессах.
Этот процесс позволяет
производить свободную гибку-формовку деталей с высотой борта до 20 мм-,
получать минимальные радиусы сгиба:
г= (2,5—3,0) б для АМгбМ;
г= (2,0—3,0) б для
Х18Н10Т;
Рис. 81. Схема штамповки на пресс-молоте ПМВД-1:
/ — рабочий шток; 2 — контейнер; 3 — резиновая подушка;
4 — заготовка; 5 — формоблок;
6 — подштамповая плита.
(б — толщина материа-
г= (3,0—4,5) б для ОТ4-1 ла, мм).
Параметром, определяющим степень деформации при гибке-формовке резиной выпуклого или вогнутого борта детали с плоской стенкой, следует принимать коэффициент гибки-формовки Ад — отношение высоты борта /гГ) к наименьшему радиусу детали в плане Re
is ___ Ьб
Значения предельных коэффициентов гибки-формовки Кпр ДЛЯ выпуклых Лпр и вогнутых Лпр бортов в плане приведены в табл. 38.
Таблица 38
Предельные коэффициенты /Спр гибки-формовки, для выпуклых и вогнутых бортов
мм
Марка мате- риала Толщина заготовки So Радиус борта в плане
50 100 200
^р «пр «Sp № 'пр
АМгбМ 1,0 1,5 0,13 0,16 0,42 0,35 0,09 0,10 0,28 0,30 0,06 0,08 0,15 0,18
1Х18Н10Т 1,0 1,5 0,08 0,34 0,05 .0,07 0,30 0,36 0,4 0,05 0,28 0,3
OT4-I 0,8 1,5 — 0.2 — 0,19 — 0,20 0,28
179
Часть IIL Технологичность конструкций деталей из металлов
Классификация типовых деталей каркаса, изготовление которых рекомендуется на ПМВД-1, приведена на рис. 82.
Рис. 82. Классификация типовых деталей каркаса:
I класс — детали незамкнутого контура с прямолинейными и криволинейными вогнутыми бортами (нервюры, диафрагмы, стенки);- П класс — детали незамкнутого или замкнутого контура с выпуклыми бортами с радиусом в плане более 200 мм (крышки, перегородки); III класс — детали, имеющие элементы вытяжки (обтекатели, полупатрубки, донышкн).
Кольцевые листовые детали
Детали сложных форм в сечении и плане типа радиально-гофрированных и кольцевых компенсаторов, сферических переходников, полуторов и т. п. с неограниченно малыми радиусами рекомендуется
Таблица 39
мм
Деталь Диаметр заготовки Максимальный Диаметр детали Толщина материала Минимальный радиус детали
Компенсатор 200 240 1 3
Top 120 168 1 2
Сферический переходник 48 58 1,8 1
Шарнир 43 52 1,5 1
Переходник под дюрит 63 72 1,8 1
Сегмент 130 158 1,5 0,5
Полутор 122 158 1-1,5 3
48 78 1,5 2
180
получать методом гидродинамического формования на пресс-пушках с пороховым зарядом.
Характеристика некоторых типичных для гидродинамической формовки деталей дается в табл. 39.
Принципиальная схема работы гидродинамической пресс-пушки с приводом от порохового заряда приводится на рис. 83.
Рис. 83. Принципиальная схема работы гидродинамической пресс-пушки:
1 —заготовка; 2 — матрица;
3 — направляющие; 4, 6 — окна; 5 — ствол; 7 — патрубок; 8 — поршень; 9 — формующая жидкость.
Кольцевые детали из профильного материала
Кольцевые шпангоуты из прессованных алюминиевых профилей сложного сечения и дистосвар-ных .заготовок из высокопрочных сталей и сплавов диаметром 2000 мм и более целесообразно править и калибровать энергией взрыва.
. В табл. 40 приведены ^точностные показатели для шпангоута, калибровка которого была произведена взрывом по схеме сжатия.
Детали трубопровода
Рекомендуется при обжатии и развальцовке труб использовать взрыв в качестве удобного и компактного энергоносителя. В основе схемы получения качественных развальцовок на трубопроводах лежит скоростное пластическое деформирование металла заготовки
с растягивающим радиальным и сжимающим осевым усилием. Данный про-
цесс позволяет снизить утонение материала в деформируемой зоне трубы (патрубка) в 1,5—2 раза по сравнению с обычными методами развальцовки.
Таблица 40
мм
Параметры детали До калибровки После калибровки
Диаметр Отклонение по малке Неприлегание плоскости 1602+3 2,0 4,0 1600+1 0,45 0,75
Максимальная величина утонения не превышает 10—12%, что достигается в результате осевой посадки материала. При этом удается получить плавный по радиусу переход от конической части трубы к цилиндрической. Уменьшение величины утонения
www. vokb- la .spb.
Гл. 2. Технологичность конструкций деталей из листового материала, профилей и труб
обеспечивает повышение эксплуатационной надежности соединений трубопроводов (рис. 84).
Развальцовка на 7 в0
Загадка
Рис. 84.
ВЛИЯНИЕ ВЗРЫВНОЙ ОБРАБОТКИ НА СТРУКТУРУ, МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДЕТАЛЕЙ
При штамповке энергией взрыва материал находится в условиях, значительно отличающихся от условий обычной штамповки. Эти отличия заключаются в скоростном деформировании материала
(— -» 102Д—103 сек1) и импульсивном характере \rf t }
u [di \
приложения высоких ударных давлении ——>со .
\d t J
Определенное влияние на материал оказывают также напряжения, возникающие в момент соударения заготовки с матрицей.
Рост скоростей нагружения приводит к повышению основных прочностных характеристик металла, особенно в области малых пластических деформаций. Увеличение скорости деформации в большинстве случаев приводит к повышению пределов текучести и прочности материала при одновременном снижении показателя пластичности в процессе последующих механических испытаний.
Давление на фронте ударной волны до определенного значения не оказывает существенного влияния на механические свойства материалов. В частности, заметное упрочнение малолегированных сплавов на титановой основе (ОТ4-1 и ВТ5-1) под действием ударных волн начинается с порогового значения, превышающего их исходный предел текучести в 1,5—2 раза. Максимальное упрочнение этих сплавов достигается при контакте ВВ с заготовкой, при этом предел текучести сплава ОТ4-1 увеличивается на 20%. Если возникает необходимость упрочнить изделие из термически неупрочняемых сплавов, то рекомендуется в качестве финишной операции применять обработку изделия ударными волнами, превышающими пороговое значение.
Исследование механических свойств сплава АМгб и сталей Х18Н9Т и ЭИ835 после штамповки взрывом с различными скоростями соударения о матрицу показало, что при небольших степенях деформации пределы прочности и текучести этих сплавов с повышением скорости соударения увеличиваются, а характеристики пластичности падают. Максимальное упрочнение всех трех материалов достигается при меньших степенях деформации. Для титанового сплава ОТ4-1 характерно, что соударение заготовки с матрицей, почти не изменяя предела прочности, приводит к некоторому увеличению предела текучести и падению относительного удлинения.
Взрывная обработка оказывает благоприятное влияние на эксплуатационные характеристики деталей:
а) увеличение скоростей деформации и соударения при гидровзрывной штамповке деталей из алюминиевых и титановых сплавов приводит к повышению их циклической прочности на всем диапазоне усталостной диаграммы. Наибольший эффект упрочнения (50%) наблюдается в области малоцикловой усталости;
б) коррозионная стойкость деталей из алюминиевого сплава и сталей ЭИ835 и Х18Н9Т, отштампованных взрывом, оказывается выше допустимой в 10 раз; сварные детали из стали Х18Н9Т с относительной глубиной вытяжки 27% выдерживают глубокий вакуум, равный 10'3 мм рт. ст. (при правильном ведении процесса штамповки взрывом).
181
www. vokb- la .spb.
Модель
КГЛ-1М
К ГЛ-2
К ГЛ-3
ГЛС-5
ЛГС-5
Л ГС-10
ГЛС-2,5*
ГЛС-1
ГЛС-4
ГЛС-0.5К
ГЛС-2К
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПЕРЕЧЕНЬ ПРИМЕНЯЕМОГО СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОГО ЗАГОТОВИТЕЛЬНОШТАМПОВОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Технологический процесс
Гибка-прокатка в валках
Гибка-прокатка в валках
Гибка-прокатка в валках
Краткая техническая характеристика
главный параметр максимальные размеры деталей, мм
Усилие, тс:
20 2,5X3500
110 6,0X5000
275 10,0x 7000
110 6,0x5000
250 6,0X5000
500 6,0x10000
Типы деталей
Обшивки и монолитные панели одинарной кривизны нз алюминиевых сплавов (ов=50к/7-«*2)-титановых сплавов (ав = 80 кГ!мм2), высокопрочных сталей (ав = 120 кГ!млР)
Усилие, тс.
80
90
30
10,0x 2500
10,0X1000 (ов=70 кГ!млР)
4,0X4000
(ов=23 кГ[мм'2)
Усилие, тс.
15
30
Обечайки конические и цилиндрические
3,0X500
(ов = 120 кПмм2)
6,0 x2000
(ов=38 кГ[мм2)
Часть III. Технологичность конструкций деталей из металлов
www.vokb-la.spb.ru
ОП-3
Усилие
360 тс
2X1800X3000
Обшивки одинарной и двойной кривизны
Обтяжка с растяжением
оо CJ
РО1-2М
РО-ЗМ
ОП-5К
ПГ-4
ПГ-5АМ
Гибка-прокатка в роликах
Усилие, тс: 100 2,5x1500 x 7000
(ов=30—36 кГ1мм^}
270 6,0x1800x7000 (ав=30—36 кГ/мм'2}
150 5,0X1800x 5000 (ов=30—36 кГ1мм^)
Усилие (суммарное), тс.
20
80
।
Обшивки двойной и знакопеременной кривизны
Высота полки в плоскости изгиба—80; в плоскости, перпендикулярной плоскости изгиба,—150; высота полки в плоскости изгиба—200; в плоскости, перпендикулярной плоскости изгиба,—300
Кольцевые детали из профилей сложного сечения с посадкой горизонтальной полки и с растяжением
Гл. 2. Технологичность конструкций деталей из листового материала, профилей и труб
www.vokb-la.spb.ru
ОС
Продолжение
Модель Технологический процесс Краткая техническая характеристика Типы деталей
главный параметр максимальные размеры деталей, мм
ПГ-6 ПГ-8М ПГ-7 ПГ-9 Гибка-прокатка в роликах (W) Усилие (суммарное), тс: 150 25 180 70 Высота полки; в плоскости в плоскос- изгиба ти, перпен- дикулярной плоскости изгиба 100 260 80 200 260 500 80 250 Кольцевые детали из крупногабаритных стальных прессованных и катаных профилей
ПРС-1 Гибка методом раскатки в роликах 1 в Г Усилие 30 тс Высота полки—80; толщина—10 Детали из профилей уголкового, таврового и бульбополосового сечений
ПГР-6 ПГР-7 ПГР-8 Обтяжка с растяжением Усилие, тс: 10 25 60 /—5500 /—6000 / — 9000 Детали из профилей с одинарной и знакопеременной кривизной

Часть III. Технологичность конструкций деталей из металлов
www.vokb-la.spb.ru
24 Зак. 290
ППМ-50
ППМ-150
ПП М-200
Правка
Усилие, тс:
50 £>макс. ви =3500; Л =300
150 Dh»kc. вн =4500; Л =300
200 £>макс. вн =1360; Л =300
Кольцевые детали из профилей
ПКД-1
ПКД-2
Калибровка (обтяжкой по разжимному пуансону)
Усилие, тс:
400 й = 1500; £>=2000
100 Л = 1000; £> = 1500
Листовые детали замкнутого контура типа обечаек
Раскатка
СДГ-20
СРГ-1,0-3000
СРГ-0,6-1500
СРГ-1,2-1800
СРГ-0,16-1000
СРГ-1,5-500
СРГ-2,5-3000
Усилие, тс:
продольной подачи поперечной подачи
40 20 1000X0200
60 28 3000X01000
20 14 1500X0600
60 30 1800X01200
50 25 1000X0160
60 40 500X01500
120 75 3000X02500
Бесшовные конические и цилиндрические обечайки гладкие и с наружными ребрами, точные заготовки деталей типа валов; кольцевые детали из листа'
Гл. 2. Технологичность конструкций деталей из листового материала, профилей и труб
www. vokb- la .spb. ru
Продолжение
Модель
Технологический процесс
Краткая техническая характеристика
главный параметр
максимальные размеры деталей, мм
Типы деталей
Трубы с разными радиусами и углами гиба в разных плоскостях
ТГПС-3
СГС-2
ТГСПв-6/24
ТГСПг-18/40
ТГСПг-36/80
ПГФП-20/100
Гибка проталкиванием в трехроликовой
ловке
Гибка проталкиванием в трехроликовой ловке с индукционным нагревом
Гибка с гидронагружением навивкой на равку
То же
Диаметр изгибаемой трубы, мм:
го- 12—40
го- 20-120
оп- 6—24
18—40
/?мин. трубы =2,5Z); /?макс не ограничен для труб из стали и цветных сплавов
трубы =2,5£»; /?макс не ограничен для труб из стали и цветных сплавов
/?мик. трубы =20; /?н>кс=200
То же
Гибка с гидронагружением навивкой на оправку и наружным тиснением
Гибка патрубков проталкиванием в фильёр
36-80
Усилие 30 тс
/?мин. трубы=20; /?макс—800 для труб из стали и цветных сплавов
/?ыин. трубы=30; /?макс~500 для труб из стали
/=400 мм, Эма|(с=100, Омин=200
Патрубки из труб
МД-0,8
МЛ-1,5
МЛ-3,0
МЛ-5,0
МЛГ-16
Ударная штамповка Усилие, тс: 0,8
1,5 3,0
5,0
Гидродинамическая штамповка Энергия удара
• 16 т]м
900Х 700
1200Х 900 1700x1200 3100X1800
ОНии =800
Детали сложных форм из листового материала: коробки, нервюры, полусферы, жесткости
Часть III. Технологичность конструкций деталей из металлов
www.vokb-la.spb.ru
ПЗ-07 (ПШР-1)
ПМ Ш-500
УВВШ
Штамповка резиной
1—корпус пресса; 2—резиновая камера;
3—резиновая подушка; 4—заготовка (рабочее положение); 5—форм-блок; 6—корытообразный
стол
Штамповка в инструментальных штампах с пульсирующим прижимом, пластичным металлом, гидровытяжкой
Штамповка взрывом в вакуумной установке
Усилие 9600 тс, удельное давление
400 кГ/см2
Усилие 0—100 тс
Высота штампуемой детали
80
D == 225
£1=1200; Л=1000
Детали из листа (нервюры, окантовки, лючки и др.)
Детали типа днищ, диафрагм, оболочек двойной кривизны
Детали типа обечаек, цилиндрической, конической, ожевалъной форм со сложными выштамповками, расположенными в разных местах по высоте
Гл. 2. Технологичность конструкций деталей из листового материала, профилей и труб
www. vokb- la .spb. ru
Продолжение
Модель Тех нологическнй процесс Крат Xi главный параметр кая техническая 1рактеристика максимальные размеры деталей, мм Типы деталей
ПЭГ-100М Электро! идравлическая ш гамповка Запасаемая энергия 100 кдж Заготовка: 1200 X900X3 деталь: 900 x600x150 Детали из листа сложных форм типа жесткости, окантовки, нервюры и др.
|Т I

УМИМ-30
Магнитно-импульсная правка полотна панели с помощью выносного индуктора— электромагнитного молота
Запасаемая энергия 35 кдж
250X250
РФП-1
Детали типа панелей
Раскрой листовых деталей по криволинейному контуру
Мощность привода, кет;
6— для фрезерования;
3— для сверления
Высота пакета 15
/дет=1100
В =2000
РФП-2 РФП-3 То же Раскрой деталей по криволинейному контуру с применением плазмы Мощность привода, кет: 6~ для фрезерования; 3— для сверления 4,7—для фрезерования; 5,5—для сверления 1 =6000 В =2000 5 =15 (высота пакета) / =2400 В=1800 5 = 12 (высота пакета)
•
Криволинейные детали типа нервюр, окантовок, обшивки
Ч'асть III. Технологичность конструкций деталей из металлов
www.vokb-la.spb.ru
1’<1>К 1 Раскрой и фрезерование 7 кет 650X1200 Силовые отсеки, шпангоуты, нервюры, рамы, малогабаритные панели
УФПД-1 Дробеударная обработка на установке с механизированным управлением Отношение толщины полотна к минимальному радиусу гиба, ММ(М~. 2 А. А- А. 1; 1 : Г 1 ’ 6 7_ «_ 9 Г’ 1 ’ 2’ 3 ’ 10 12. 1?. 12. 4: 5’6' 7 ’ 14 15 8’ 9 Ширина 2000; длина неограниченная Обшивки одинарной кривизны крыла и фюзеляжа нз прессованных ребристых панелей
БДУ-Э2М- Дробеударная обработка с ручным управлением —- & ///1\\\ Отношение толшины полотна к минимальному радиусу гиба, мм/м: 2 А. А. А. 1 ’ 2’ 3' 4,5' А. А. А 12 7 ’ 10’ 14’ 17 11 12 21’ 25 Ширина 1000; длина неограниченная То же

Гл. 2. Технологичность конструкций деталей из листового материала, профилей и труб
www.vokb-la.spb.ru
Часть III. Технологичность конструкций деталей из металлов
ЛИТЕРАТУРА /
I. Романовский В. П. Справочник по холодной штамповке, 1965.
2. Романовский В. П. Расчет и построение формы заготовок при вытяжке квадратных и прямоугольных коробок. «Машиностроитель», 1958, № 1.
3. Платонов М. А. Вытяжка деталей штампами с конусным формующим складкодержателем. «Авиационная промышленность», 1962, № 6.
4. Юдаев В. Б., Иванов А. А. Глубокая вытяжка деталей типа корпуса газогенератора из конических заготовок. «Авиационная промышленность», 1969, № 5.
5. С и з о в Е. С., Р а з у м н л о в В. Д., Дорогин С. А., Хлебкиков А. Г. Изготовление тонкостенных полых деталей из листа пульсирующей вытяжкой с гофрообразованием. «Кузнечно-штамповочное производство», 1972, № 1.
6. Сизов Е. С., Разумилов В. Д. Штамповка-вытяжка деталей в инструментальных штампах с пульсирующим прижимом. «Авиационная промышленность, 1964, № 7; 1967, № 4.
7. Г о р б у н о в М. Н., П о п о в О. В. Интенсификация процессов холодной штамповки. МДНТП, 1958.
8. Давыдов Ю. П., Покровский Г. В. Технология листовой штамповки титановых сплавов. Машгиз, 1963.
9. Исаченков Е. И. Штамповка резиной при повышенных давлениях деталей из листа цветных н черных сплавов. РТМ-2797. НИАТ, 1956.
10. Исаченков Е. И. Штамповка резиной и жидкостью. Машгиз, 1963.
11. С и з о в а К- Г. Штамповка-вытяжка полых деталей пластичным • металлом. «Авиационная промышленность», 1962, № 6; 1966, № 3.
12. Сизов Е. С. н др. Многоцелевой штамповочный пресс ПМШ-500. «Авиационная промышленность», 1966, № 2.
13. Т и ш е н и н а С. В., Иванов А. Ф. Каталог заготовительно-штамповочного оборудования. НИАТ, 1966.
14. Справочник по авиационным материалам, ч. 1, 2 и 3. ВИАМ, 1966.
15. Штамповка листовых деталей из титановых сплавов. Инструкция № 642—60. ВИАМ—НИАТ, 1960. •
16. Формообразование обшивок из высокопрочных материалов методом обтяжкн. PTM-122L, НИАТ, 1968.
17. Громова А. Н. Заготовительно-штамповочные работы в самолетостроении. Оборонгиз, 1947.
18. Г р о м о в а А. Н., Завьялова В. И., Коробов В. К. Изготовление деталей из листов и профилей в серийном, производстве. Оборонгнз, 1960.
19. Организация производства обработки металлов взрывом. Сборник технологических материалов. НИАТ, 1969.
20. Листовая штамповка взрывом с использованием энергии бризаитиых взрывчатых веществ. РТМ-1091. НИАТ, 1964.
21. П их то в н ик о в Р. В., Завьялова В. И. Штамповка листового металла взрывом. М., «Машиностроение», 1964.
22. Пресс-пушка для гидродинамического формования деталей из трубчатых заготовок. Информационный листок ХАИ, 1967.
23. Авиационная технология. Юбилейный сборник НИАТ, 1967.
О
www.vokb-la.spb.ru
ГЛАВА 3
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИЙ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ЗАГОТОВОК, ПОЛУЧАЕМЫХ ОБЪЕМНЫМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ
191
www. vokb- la. spb. ru
Составители: кандидаты технических наук Н. Г. ЕВЛАНОВ, М. Я. КУЛЕШОВ, В. А. МИШУНИН, Е. М. ЭЙФИР
СОДЕРЖА И ИЕ
Стр.
Технологичность деталей из горячештампованных заготовок..............................193
Общие рекомендации.......................193
Технологичность конструктивных элементов деталей.........................200
Толщина и ширина полотна .... 200
Расстояние между ребрами .... 203
Толщина и высота ребер........205
Радиусы сопряжений, переходов и закруглений .................................207
Проектирование деталей..........207
Детали с ребрами..............207
Детали типа рычагов и качалок с двумя и более бобышками и отверстиями в них 210 Детали из тонкостенных стальных трубных заготовок с утолщенными концами .213
Точность заготовок....................214
Назначение допусков .................. 214
Определение допусков на толщину стенки 216
Точность при чеканке................£17
Шероховатость поверхности горячештампованных заготовок.......................217
Отклонения по массе на детали с необрабатываемыми поверхностями..................218
Определение привеса....................218
Снижение привеса.......................223
Оформление чертежа детали .... 224 Технологичность деталей, получаемых холодным выдавливанием..........................228
Область применения холодного выдавливания .....................................228
Применяемые материалы....................228
Конструирование деталей ................ 230
Точность деталей.........................232
Качество поверхности.....................237
Особенности последующей обработки . 238
Л итература................................239
О
192
www.vokb-la.spb.ru
Гл. 3. Технологичность конструкций деталей из заготовок, получаемых объемным деформированием
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ГОРЯЧЕШТАМПОВАННЫХ ЗАГОТОВОК
Горячая объемная штамповка как метод изготовления заготовок деталей широко применяется в современном производстве летательных аппаратов. Это объясняется высокой производительностью процесса, хорошими механическими свойствами деформированных заготовок, идентичностью их размеров и конфигурации в пределах установленных отклонений. Взаимозаменяемость заготовок, изготовленных горячей штамповкой, позволяет применять точные приспособления для их механической обработки, что повышает точность обработанных деталей при меньших затратах на обработку. Припуски на механическую обработку штампованных заготовок в большинстве случаев можно назначать минимальными. Это дает значительную экономию металла и снижает объем последующей механической обработки. Поверхности горячештампованных заготовок из конструкционных сталей, алюминиевых и магниевых сплавов не требуют дополнительной механической обработки, за исключением стыкуемых поверхностей, хотя специальные технологические процессы штамповки, например, с применением холодной чеканки или горячей калибровки штампованных заготовок, могут заменить механическую обработку и этих стыкуемых поверхностей.
Необходимо отметить, что изготовление горячештампованных заготовок, наиболее полно удовлет-эсряющих требованиям в отношении механических свойств, точности и шероховатости поверхности деталей, по сравнению с заготовками, выполненными другими способами, например, литьем, механической обработкой, сваркой и др., часто обходится гораздо дороже. Поэтому технологической отработке конструкции деталей из заготовок, изготовляемых горячей штамповкой, следует уделять особое внимание на всех стадиях проектирования, начиная с эскизного проекта и разработки общих видов изделия и отдельных узлов.
Основное правило, которым следует руководствоваться при проектировании деталей, изготовляемых горячей штамповкой: предусматривать на этих деталях как можно больше необрабатываемых поверхностей. Для этого необходимо, чтобы при проектировании детали учитывалась специфика горячей штамповки: на чертеже следует указывать ли-
25 Зак. 290
нии разъема, штамповочные уклоны на необрабатываемых поверхностях, нужные радиусы переходов и закруглений, точные соотношения между высотами и толщинами ребер и т. д.
Для того чтобы технические характеристики, получаемые при проектировании и изготовлении опытных изделий, не отличались от фактических, получаемых в условиях серийного производства, необходимо, чтобы детали, которые в серийном производстве будут изготавливаться из штампованных заготовок, в опытном производстве изготавливались из кованых, прессованных или катаных заготовок на металлорежущих станках с соблюдением соответствующих штамповочных уклонов, радиусов переходов и закруглений, толщины и высоты ребер и т. д.
Увеличение стоимости изготовления опытных изделий окупается ускорением их освоения в серийном производстве и получением качественных характеристик опытного изделия, близких к серийному.
В настоящем разделе приведены рекомендации по выбору рациональной формы деталей, общей их компоновке, оптимальным соотношениям конструктивных элементов горячештампованных заготовок, которыми следует руководствоваться при проектировании.
В исключительных случаях могут быть допущены отклонения от приводимых рекомендаций в сторону их ужесточения. Однако следует помнить, что повышение точности или ужесточения конструктивных элементов штампованных заготовок влечет за собой увеличение количества потребной оснастки и специального штамповочного оборудования, удлиняет цикл производства, а следовательно, повышает стоимость производства заготовок. Поэтому такие вопросы следует решать совместно с технологом-специалистом по горячей штамповке.
ОБЩИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
При выборе материала для деталей из заготовок, изготавливаемых горячей штамповкой, необходимо учитывать не только его соответствие условиям работы детали, но и штампуемость (способность к пластическому деформированию) и обрабатываемость резанием. Применяемые марки материалов
193
www.vokb-la.spb.ru
Часть III. Технологичность конструкций деталей из металлов
необходимо унифицировать и сократить до минимума, так как большое количество их усложняет серийное производство в связи с различными режимами горячей обработки и необходимостью принятия радикальных мер, исключающих перепутывание марок материалов.
Для изготовления деталей из горячештампованных заготовок рекомендуется применять следующие материалы, освоенные в серийном производстве:
конструкционные стали 25, 45, ЗОХГСА, ЗОХГСНА;
нержавеющие стали 1Х18Н9Т, 2X13, ВНС-2, ВНС-5;
алюминиевые сплавы АК6, Д1, В95, АК4-1, АМг, АМц, АМгЗ, АМгб, В93;
магниевые сплавы МА2, ВМ65-1;
титановые сплавы ВТЗ-1, ВТ5, ОТ4, ОТ4-0, ВТ6.
При назначении других материалов следует консультироваться с технологами по горячей штамповке.
Детали, изготавливаемые из штампованных заготовок, должны иметь по возможности простую геометрическую форму и плавные переходы от одного сечения к другому с обязательным соблюдением рекомендуемых соотношений между отдельными конструктивными элементами.
На рис. 1 показан рычаг нетехнологичной конструкции с сильно-развитой головкой. Для повышения технологичности детали необходимо уменьшить высоту головки или выполнить ее из двух частей. Штампованную заготовку измененной детали можно выполнить со сквозными отверстиями в большой головке (технологичный вариант), что облегчит последующую механическую обработку.
Правые и левые детали одного типоразмера проектировать так, чтобы их можно было изготавливать из одной и той же заготовки.
На рис. 2 приведена правая деталь (нетехнологичный вариант), которой путем изменения расположения среднего ребра придана симметричная форма (технологичный вариант). Это создало возможность использовать одну заготовку для правой и левой детали.
На рис. 3 также показана правая деталь, конфигурация которой выбрана удачно. Незначительное изменение размеров позволило придать заготовке симметричную форму (рис. 4) и использовать ее для изготовления правой и левой деталей.
Цельноштампованные детали иногда целесообразно заменять деталями, состоящими из отдельных штампованных и сваренных между собой частей.
194
Нетехиологичио. 00 ® смольное
Рис. 2. Стыковой фитииг.
www.vokb-la.spb.ru
Гл. 3. Технологичность конструкций деталей из заготовок, получаемых объемным деформированием -
Рис. 4. Правильная заготовка стыкового фитинга.
Рис. 3. Пример рациональной конфигурации стыкового фитинга.
На рис. 5, а приведена нетехиологичная цельноштампованная деталь, заготовка этой детали (рис. 5, б) и эта же деталь, сваренная из отдельных простых штампованных элементов (рис. 5, в). Такое изменение конструкции значительно снижает расход металла и объем механической обработки.
конструкции (технологичный вариант). Штамповка одной половины заготовки не вызывает затруднений.
Деталь, приведенная иа рис. 7, запроектирована цельноштампованной. Хотя отдельные элементы детали, например головка и центральная часть, технологичны, в целом деталь может служить примером того, как из отдельных технологичных элементов может быть создана нетехиологичная конструкция детали. Заготовку для такой детали целесообразно изготавливать только свободной ковкой, так как штампованная заготовка будет грубой, с большими припусками и напусками; кроме того, потребует больших затрат на оснастку и подготовку исходной заготовки.
Такую деталь целесообразно выполнять сварной, тогда как наиболее сложные элементы детали — головную и центральную части — можно изготовить горячей штамповкой с небольшой последующей механической обработкой.
Типичная деталь, не пригодная для горячей штамповки, приведена на рис. 8. Большой расход металла, быстрый износ штампа и большой объем механической обработки снижают экономический эффект штамповки и в данном случае делают ее нецелесообразной.
Рис. 5. Рычаг (а) из штампованной заготовки (<>) и конструкция рычага (в), сваренного из штампованных элементов.
Характерным примером неудачной конфигурации является качалка, изображенная на рис. 6, а. Заготовка для этой детали (рис. 6, б) изготавливается в сложном трехручьевом молотовом штампе. Отходы иа облой составляют около 60% от ее заготовки. На рис. 6, в показана заготовка качалки измененной
25*
Следует избегать узких слаборазвитых отростков, расположенных в плоскости разъема или перпендикулярно к ней.
Штамповка заготовок деталей с узкими отростками, расположенными в плоскости разъема (рис. 9), вызывает повышенный расход металла, быстрый износ штампа в зоне отростков и дополнительную
195
www.vokb-la.spb.ru
Часть III. Технологичность конструкций деталей из металлов
Рис. 6. Качалка с тонкими длинными рычагами (а) из штампованной заготовки (б) и конструкция качалки, сваренной нз штампованных элементов(в).
Рис. 7. Цилиндр шасси нетехнологичной конструкцнн.
(иногда ручную) правку отростков после обрезки облоя.
Узкие отростки, расположенные перпендикулярно разъему (рис. 10), выполняются в штампованных заготовках со значительными припусками на механическую обработку и технологическими напусками. Для доведения таких заготовок до окончательных размеров требуется значительная механическая обработка.
Не рекомендуется придавать деталям форму, вызывающую значительное коробление при обрезке облоя и термической обработке.
На рис. 11 приведена нетехнологичная деталь, штампованная заготовка которой будет подвержена значительному короблению как при обрезке облоя и термической обработке, так и механической обработке. Образование перемычки на детали резко снизит коробление.
В детали, приведенной на рис. 12, массивные за-концовки связаны стержнем сравнительно небольшого сечения. Такая конфигурация детали вызовет значительное коробление штампованной заготовки при остывании после деформирования, нагреве и остывании при термической обработке.
196
www. vokb- ia. spb. ru
Гл. 3. Технологичность конструкций деталей из заготовок, получаемых объемным деформированием
остальное
Рис. 8. Траверса из штампованной заготовки.
нетехнологично
Кроме того, штамповка заготовки для такой детали связана с необходимостью предварительного распределения материала исходной заготовки в соответствии с конфигурацией детали, что весьма трудоемко. Оптимальным вариантом данной детали является сварная конструкция; при этом штампованные законцовки привариваются к стержню, изготовленному из прессованного или катаного профиля крестообразного сечения, или к трубе.
Рис. 12. Балка нетехнологичной конструкции.
Рнс. 9. Рычаг с узким тонким отростком.
Рис. 10. Рычаг с тонким высоким выступом.
При проектировании деталей необходимо придавать им такую конфигурацию, чтобы линия разъема лежала в одной плоскости или максимально к этому приближалась. Оснастка для таких деталей бывает более простой и дешевой. Кроме того, процесс штамповки заготовок с разъемом по прямой линии протекает легче и дает меньшее количество брака, чем с разъемом по ломаной линии. Однако в некоторых случаях целесообразно отступить от этого правила, в особенности когда ломаная линия разъема снижает вес штампованной заготовки и обеспечивает получение некоторых поверхностей без механической обработки (без штамповочных уклонов). Например, прямая линия разъема для детали, показанной иа рис. 13,а, приводит к необходимости механической обработки ее по наружному и внутрен-
197
www. vokb- la. spb. ru
Часть III. Технологичность конструкций деталей из металлов
нему контурам, в то время как при ломаной линии разъема (рис. 13,6) наружный и внутренний контуры детали не требуют механической обработки.
Рис. .13. Варианты линии разъема стыкового фитинга.
Поэтому расположение линии разъема для деталей сложной конфигурации следует назначать совместно с опытным специалистом по горячей штамповке.
Правильно выбранная линия разъема не должна усложнять конструкций ковочного и обрезного штампов.
На рис. 14 приведен рычаг с двумя вариантами линии разъема. В нетехнологичном варианте линия разъема усложняет штамповку и искажает конфигурацию рычага. На рисунке показано и правильное расположение линии разъема.
Детали, которые по конфигурации нужно изготовлять с ломаной линией разъема, необходимо проектировать таким образом, чтобы участки ломаной линии были наклонены к горизонтальной плоскости под углом, не превышающим 60°.
Рис. 14. Варианты линии разъема рычага.
На рис. 15 слева показана деталь с ломаной линией разъема. Отрезок I—II имеет наклон более 60°, что способствует быстрому износу штампа и получению нечистого среза облоя. Справа показана деталь, у которой отрезок I—II наклонен под углом меньше 60°, что значительно улучшает условия штамповки и обрезки облоя.
В деталях с двухсторонними выступами, ребрами или выемками линию разъема следует намечать по с.ередине боковой поверхности , наибольшего периметра детали.
Такое расположение линии разъема облегчает визуальный контроль* возможного смещения одной половины . штампованной заготовки относительно другой.
198
Рис. 15. Линия разъема детали с отростками, расположенными в разных плоскостях.
www.vokb-la.spb.ru
Гл. 3. Технологичность конструкций деталей из заготовок, получаемых объемным деформированием
На рис. 16 приведены детали с двухсторонними выступами с правильным и неправильным вариантами расположения линии разъема.
Рнс. 16. Линия разъема у детали с двухсторонними выступами.
технологично
Рис. 19. Линия разъема у детали с односторонней выемкой.
В деталях коробчатых и уголковых сечений линия разъема должна проходить через вершины стенок.
На рис. 17 и 18 приведены детали указанных типов, иллюстрирующие рекомендуемое расположение линии разъема и направление волокон в тех случаях, когда линия разъема проходит по основанию штампованной заготовки и через вершины стенок.
На рис. 20 и 21 приведены детали нетехнологичной конструкции, спроектированные без учета специфики кузнечной технологии. При любых вариантах расположения линии разъема придать заготовкам более или менее рациональную форму не представляется возможным.
Пиния розымо
Рнс. 17. Линия разъема в коробчатых сечениях.
Рис. 18. Линия разъема в уголковых сечениях.
Как видно, при расположении линии разъема по дну штампованной заготовки направление волокон менее благоприятно, следовательно, механические свойства таких деталей в местах выхода металла в облой будут хуже.
При проектировании следует учитывать возможность расположения детали в одном бойке штампа.
Приведенный на рис. 19 пример иллюстрирует рекомендуемое для таких деталей расположение линии разъема.
В общих случаях желательно, чтобы линия разъема проходила по наибольшему периметру детали.
Рнс. 20. Стыковой узел.
Штамповочные уклоны необходимы для удаления отштампованной заготовки из полости штампа. Величина штамповочного уклона зависит от конструкции оборудования и от конфигурации, габаритов и материала штампуемой заготовки.
199
www. vokb- la.;
Часть III. Технологичность конструкций деталей из металлов
Рис. 21. Хомут.
В конкретных случаях, когда конфигурация, габариты и материал известны, величина уклона зависит от формы сечения детали и отношения высоты h детали (или элемента детали, которому придается штамповочный уклон) к ее ширине b (рис. 22).
Рис. 22. Конструктивные элементы сечений, определяющие величину штамповочного уклона.
Различают штамповочные уклоны двух видов (рис. 23): наружные (а) и внутренние (0). Для лучшего удаления отштампованной заготовки
Рнс. 23. Штамповочные уклоны: а — наружный; р — внутренний.
из полости штампа величина штамповочных уклонов внутренних поверхностей всегда должна быть больше, чем наружных. Это объясняется тем, что в процессе штамповки заготовка, охлаждаясь, уменьшается в своих размерах по внутренней по
верхности на величину, соответствующую усадке материала, и зажимает выступающие части штампа. Это усложняет удаление заготовки из штампа.
По наружной поверхности размеры заготовки при охлаждении уменьшаются, что облегчает удаление ее из полости штампа.
Практически не всегда бывает целесообразно назначать разные штамповочные уклоны на наружных и внутренних поверхностях. Например, разные штамповочные уклоны на двутавровых и швеллерных сечениях усложняют изготовление штампа.
Наиболее распространенными являются штамповочные уклоны 5—7° для деталей из стали и титановых сплавов и 3—5° для деталей, изготавливаемых из легких сплавов.
Если на отдельных участках детали получаются разные штамповочные уклоны, то Их нужно унифицировать, сделав разные штамповочные уклоны только в местах, не вызывающих затруднения при изготовлении штампов.
При штамповке на оборудовании, имеющем специальные выталкивающие устройства, величина штамповочных уклонов может быть снижена до 1—3° для деталей из стали и титановых сплавов и 0,5—2° — для деталей из легких сплавов.
Величины штамповочных уклонов для деталей (или их элементов) из различных материалов приведены в РТМ-1048 «Конструктивные элементы штампованных заготовок» (НИАТ, 1963)*.
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ конструктивных ЭЛЕМЕНТОВ ДЕТАЛЕЙ
Толщина и ширина полотна
Толщина .полотна является одним из основных конструктивных элементов штампованных заготовок как в отношении влияния на массу** (вес) деталей, полученных из этих заготовок без механической обработки полотна, так и в отношении сложности получения полотен малых толщин методами горячей штамповки.
По степени сложности получения тонкого полотна формы сечений деталей могут быть разделены на две группы (рис. 24):
1) открытые, закрытые с отверстием облегчения и плоские, утолщающиеся по длине детали;
2) закрытые и плоские постоянной толщины. Оформление полотен второй группы значительно сложнее.
По.идентичности технологических свойств материалы могут быть разделены на следующие группы:
1) алюминиевые и магниевые сплавы;
2) сталь конструкционная и титановые сплавы;
3) сталь нержавеющая.
Трудность оформления полотен возрастает от первой группы материалов к третьей.
Чем больше отношение ширины полотна к толщине (a/S), тем труднее оформить тонкое полотно.
Чем больше отношение длины полотна к ее ширине (l/а) при постоянной площади, тем легче происходит оформление полотна.
* Будет заменен ОСТ 1.41188—72.
** По системе СИ.
200
www. vokb- la. spb. ru
Гл. 3. Технологичность конструкций деталей из заготовок, получаемых объемным деформированием
Рис. 24. Конструктивные элементы сечений, определяющие ширину полотна.
При проектировании деталей с переменной шириной полотна (рис. 26) наибольшая ширина не должна быть больше следующих величин:
для алюминиевых и магниевых сплавов
563
“макс „ Омин;
1 +sin ₽
для конструкционных сталей и титановых сплавов
403
, , . „ “мин?
1 + Sin₽
Минимальные толщины полотен для различных случаев приведены в РТМ-1048.
Ширина полотна плоского сечения зависит от толщины и материала детали (табл. 1).
Таблица 1
Наибольшая ширина плоских сечений
тмшжяагм.
СП
V2222222222
Материал детали Наибольшая ширина сечения а, мм
Алюминиевые и магниевые сплавы 28 3
Сталь конструкционная н титановые сплавы 20 3
Сталь нержавеющая 16 3
При переменной толщине полотна по длине детали (рис. 25) наибольшая ширина а сечения определяется по приведенной толщине
Snp = ^±^™".(J 4-sina).
Рис. 25. Деталь с переменной толщиной полотна.
В данном случае для деталей из алюминиевых и магниевых сплавов
а = 28-Ь!^±?«н.”.(1 + sln a).
Аналогично определяется ширина полотен и для деталей из других материалов.
Рис. 26. Деталь с переменной шириной полотна.
для нержавеющих сталей
323
При проектировании деталей с переменными толщиной и шириной полотна (рис. 27) наибольшая ширина не должна превышать следующих величин:
Рнс. 27. Деталь с переменными шириной и толщиной полотна.
для алюминиевых и магниевых сплавов
_ 28 (3М1КС + Змин) (1 + sin a)
“макс , . о “мин»
, 1 + sin р
для конструкционных сталей и титановых сплавов
_ — 20 (Знаке + Змин) + Si*1 a) _
“макс , . о “мин»
1 4- sin р
для нержавеющих сталей
_ 16 (Знаке 4" Змии) (1 + Sin a)
“макс , . о “мин-
1 + sin ₽
Часть III. Технологичность конструкций деталей из металлов
На тонких полотнах рекомендуется предусматривать отверстия облегчения (рис. 28), которые при штамповке заготовок могут быть использованы как приемники избыточного металла. Для эффективного использования отверстия облегчения его площадь должна составлять не менее 50% площади полотна.
Рис. 28. Полотно с отверстием облегчения.
В этом случае толщина полотна назначается по РТМ-1048: от площади проекции детали на плоскость разъема вычитается площадь отверстия облегчения, а ширина полотна практически не ограничивается при условии, что наибольшая часть ширины стенки Д1 (см. рис. 28) не превышает следующих величин:
для алюминиевых магниевых сплавов ЩмаксС <14S;
для конструкционных сталей и титановых сплавов Д1 макс ю S;
для нержавеющих сталей ai макс 8 S.
Отверстие облегчения может быть получено просечкой, если наименьшая толщина стенки амин (см. рис. 28) не менее двух толщин полотна:
МИИ 2 S.
Таблица 2
Наибольшая и наименьшая ширина открытых сечений
Высота ребра h, мм Материалы
алюминиевые и магниевые сплавы конструкционные стали и титановые сплавы нержавеющие стали
Ширина а, мм
макс. МИН. макс. МИН. макс. МИН.
До 10 Св. 10 до 16 33,5 5 35 S 12 15 24 5 25 5 12 18 195 20 5 15 20
.16 .25 . 25 . 35,5 36,5 5 22 30 26 5 25 35 21 5 30 45
. 35,5 . 50 .50 .70 38 5 40 55 27 S 45 60 21,5 5 55 75
„ 71 . ЮО . 100 . 140 39 S 70 90 2&5 80 22,5 5 95
Рис. 30. Деталь с переменной толщиной полотна.
При меньших значениях щ Мин контур отверстия облегчения следует подвергать механической обработке.
В деталях с открытыми сечениями (тавровыми и крестообразными) условия для оформления тонкого полотна более благоприятны, чем в деталях с плоскими сечениями.
Чем выше ребро, тем больше может быть ширина полотна открытого сечения (при прочих равных условиях).
Наибольшая и наименьшая ширина полотен открытых сечений приведена в табл. 2.
При переменной высоте ребра (рис. 29) наибольшая и наименьшая ширина полотен определяется по приведенной высоте ребра:
Лпр=Лмакс±йм^.(1 +sin7) (рис. 29, а);
Лпр = 0,5 Лмикс (1 + sin у) (рис. 29, б).
Рис. 28. Детали с переменной высотой ребра.
При переменной толщине полотна (рис. 30) наибольшая ширина определяется по приведенной толщине (по аналогии с плоскими сечениями).
В деталях с переменными высотой ребра и толщиной полотна наибольшая и наименьшая ширины полотен определяются по приведенным высотам ребер и толщинам полотен. Например, для детали из конструкционной стали, приведенной «а рис. 31, при sin а=0,027; sin у = 0,21 (см. рис. 27 и 29):
Апр= -3±±Л(1 +0,21) = 26,6 мм-,
$пР = (1 + 0,027) = 4,6 мм.
Рис. 31. Деталь с переменной высотой ребра.
По табл. 2 для деталей из конструкционных сталей При Л = 26 ММ Дмакс = 26- 4,6~120 ММ', Дмин — = 35 мм.
202
www.vokb-la.spb.ru
Гл. 3. Технологичность конструкций деталей из заготовок, получаемых объемным деформированием
Если ширина полотна переменная, а ее толщина и высота ребра постоянные, тогда наименьшая ширина полотна амин назначается по табл. 2, а наибольшая ширина полотна
п 2 а«акс_________
«•макс , . о “мин
1 + Sinfi
(Омаке назначается по табл. 2).
Примечание. Во всех случаях при переменной ширине полотна значения для амии, приведенные в табл. 2, могут быть уменьшены на 20%.
Если ширина и толщина полотна переменные, а высота ребра постоянная, то омин назначается по табл. 2;
__ 2 Л Snp
амакс С 1 + sin₽ ~ "МИН’
где А — коэффициент при S (см. табл. 2) в зависимости от материала детали и высоты ребра. Если ширина полотна и высота ребра переменные, а толщина полотна постоянная, то амин назначается по табл. 2 в зависимости от материала и приведенной высоты ребра;
амакс< _ а
MOfcL X/- • -г» Л1ПГ1
1 4- smp
(Омаке назначается по табл. 2 в зависимости от материала и приведенной высоты ребра).
Если ширина полотна, ее толщина и высота ребра переменные (рис. 32), то аМИн не должна быть меньше 80%' величины, назначаемой по табл. 2 в зависимости от материала и приведенной высоты ребра;
2 A Snp
О-макс ; г ®м11н.
1 4- sin₽
Рис. 32. Деталь с переменными шириной полотна и высотой ребра.
Например, для детали из алюминиевого сплава, показанной на рис. 32, при sin а=0,0270; sin0 = = 0,4772; sin у=0,210
Snp = (1 -J- 0,027) = 4,6 мм-,
0 + 0.21) = 26,6 мм.
26*
По табл. 2 для деталей из при й=26,6 мм находим Л=36,5.
Тогда
алюминиевых сплавов ^мин=0,8 • 30=?4 мм;
2-36,5-4,6 .г- 1QO
амакс = ----5--!----45 := 182 мм.
^“ак 1 4-0,4772
Следовательно, наименьшая и наибольшая ширина детали выбрана правильно.
Для сечения, не симметричного относительно линии разъема (рис. 33), h>h\, наибольшая и наименьшая ширина полотна определяются по наиболее высокому ребру. Если высоты h и h\ ребер переменные по длине детали, то ямин и амакс определяются по наибольшей приведенной высоте ребра.
Расстояние между ребрами
Расстояние между ребрами зависит от их высоты, толщины полотна и материала штампуемой детали. Наименьшее расстояние между ребрами ямин зависит, главным образом, от высоты h ребра. Чем выше ребро, тем больше должно быть наименьшее расстояние между ребрами. При высоких ребрах и недостаточном расстоянии между ними выступ штампа, формующий полотно, быстро изнашивается (рис. 34).
Рис. 33. Открытое сечение, ие симметричное относительно линии разъема.
п-места интенсивного износа
Рис. 34. Быстроиз-нашивающийся выступ штампа.
i
Наибольшее расстояние между ребрами зависит от их высоты и, главным образом, от толщины полотна. Чем толще полотно, тем больше, может быть расстояние между ребрами (табл. 3).
Если высоты ребер и толщины полотен переменные по длине детали (рис. 35), то наименьшее расстояние между ребрами определяется по приведенной высоте ребра, а наибольшее расстояние — по приведенным высоте ребра и толщине полотна:
Если двутавровое сечение не симметрично относительно линии разъема (рис. 36), то есть h>h\, то наименьшее и наибольшее расстояния между ребрами определяются по наиболее высокому ребру и выполняются одинаковыми как в верхней, так и в нижней частях сечения (расстояние между осевыми линиями ребер постоянно по всему сечению).
203
www.vokb-la.spb.ru
Часть III. Технологичность конструкций деталей из металлов
Таблица 3
Наибольшее и наименьшее расстояния между ребрами
среднее арифметическое наименьших и наибольших расстояний между ребрами, определяемых по табл. 3, для значений hnH:
ah +ан
^мин “ мин в
^МИН 2 ’
ah +ан макс макс ^макс — г,
мм
Высота ребер h Материалы
алюминиевые и магниевые сплавы конструкционные стали и титановые сплавы нержавеющие стали
Расстояние между ребрами а
макс. МИН. макс. мин. макс. мин.
До 10 Св. 10 до 16 39 5 12 28 5 12 22,5 5 15
15 20 25
. 16 . 25 . 25 . 35,5 , 35,5 . 50 33,5 5 25 24 5 30 19 5 40
40 45 55
55 60 70
. 50 , 71 . 71 , 100 . 100 . 140 28 5 70 И Г» 20 5 80 165 100
80 100 120
100 — —
Рис. 37. Закрытое сечение с разной высотой ребер.
В закрытых сечениях, не симметричных относительно линии разъема (рис. 38, а), амин и амакс определяются по той части сечения, где ребра имеют наибольшую высоту (в данном случае по верхней).
Рис. 38. Закрытые сечеиия, не симметричные относительно линии разъема.
Рис. 35. Рычаг с переменными толщиной полотна и высотой ребра.
Рис. 36. Двутавровое сечение, не симметричное относительно линии разъема.
Если в закрытых сечениях ребра имеют разную, но постоянную высоту (соответственно Л и Я) (рис. 37), то аМИн И аМакс рассчитываются как
При этом расстояние между осевыми линиями ребер для данного сечения выполняется постоянным.
Для сечения, приведенного на рис. 38, б, амин и Омаке определяются отдельно для верхней и нижней частей сечения.
Для всего сечения принимается большее значение амин и меньшее значение амакс-
Примечания: 1. Если в приведенных случаях ребра имеют переменную по длине детали высоту, то расчеты ведутся по приведенной высоте ребра.
2. Если толщина полотна переменна по длине детали, то при определении , наибольших расстояний между ребрами во всех случаях принимается приведенная толщина полотна.
При переменном расстоянии между ребрами могут быть следующие случаи:
р^бра постоянной высоты, полотно постоянной толщины (рис. 39); тогда
2 Д 5Пр ^макс "I “7 7 ^мнн, 1 + sin₽
где А — коэффициент при S, определяемый по табл. 3 (амин определяется по табл. 3);
204
www. vokb- la. spb.
Гл. 3. Технологичность конструкций деталей из заготовок, получаемых объемным деформированием
Наименьшая толщина ребер приведена в РТМ-1048.
Рекомендуемые высоты ребер для различных форм сечений и материалов приведены на рис. 41—45.
Рис. 39. Деталь с переменным расстоянием между ребрами.
ребра постоянной высоты, полотно переменной толщины; тогда
2 Д 5Пр амакс ' о ' ^мнн,
1 + sin₽
ребра переменной высоты, полотно переменной толщины; тогда
2 A Snp Ц- sinp °ии";
а,шн и А определяются по табл. 3 исходя из приведенной высоты ребра.
Примечания: 1. Для случаев, приведенных на рнс. 37 и 38, при переменном расстоянии между ребрами аМии и -’макс определяются как среднее арифметическое наименьших ?. наибольших расстояний между ребрами, при этом следует руководствоваться теми же указаниями, что и для постоянного расстояния.
2. При переменном расстоянии между ребрами значения амин. определяемые по табл. 3, могут быть уменьшены на 20%.
' Толщина и высота ребер
Установлено, что высота h ребра в открытых сечениях зависит от толщины ребра, отношения c/S (рис. 40) и материала детали, а в закрытых сечениях— от толщины ребра, отношения c/S, расстояния между ребрами и материала детали.
Рис. 40. Конструктивные элементы открытых сечений.
Рис. 41. Зависимость толщины ребра открытого сечения от высоты и отношения С/S для штампованных заготовок из легких сплавов (алюминиевые н магниевые сплавы МА2 и ВМ65-1).
Рис. 42. Зависимость толщины ребра открытого сечения от высоты и отношения С/S для штампованных заготовок (--------сталь нержавеющая;------- —
сталь конструкционная и титановые сплавы).
J
*
При переменной высоте ребра по графикам определяется приведенная высота, а наибольшая высока, ребра — по формуле
fj _ 2 ^"Р ту
''макс , , . ''мни-
1 + sin 7
Минимальная высота ребра не ограничивается.
Если толщина ребра, расстояние между ребрами и толщина полотна переменные, то высота ребра определяется исходя из приведенных значений перечисленных величин.
205
www. vokb- la. spb. ru
606 a 4 iZ5 es 6a t,isa
№ t at US
12560 6 I/O
Рис. 43. Зависимость толщины ребра закрытого сечения штампованных заготовок из легких сплавов от высоты и соотношения С/S для различных расстояний а между ребрами.
О 2D «О № 80 100
Высота ребро h, мм КО & а 6250
о го оо а во по
Высота ребра в, мм
250 бп
Рис. 44. Зависимость толщины ребра закрытого сечения штампованных заготовок из конструкционных сталей и титановых сплавов от высоты и соотношения С/S для различных расстояний а между ребрами.
Часть III, Технологичность конструкций деталей из металлов
www.vokb-la.spb.ru
Гл. 3. Технологичность конструкций деталей из заготовок, получаемых объемным деформированием
с evj W taiBO
bDtac 1Z5 125 с a 4=180
Рис. 45. Зависимость толщины ребра закрытого сечения штампованных заготовок из нержавеющей стали от высоты и отношения С/S для различных расстояний а между ребрами.
Радиусы сопряжений, переходов и закруглений
Радиусы сопряжений R ребер, бобышек или других элементов штампованных заготовок с полотнами, как и радиусы переходов 7?i между ребрами (рис. 46), имеют весьма существенное значение, так
Рис. 46. Радиусы сопряжений, переходов и закруглений.
как именно в этих местах чаще всего образуются дефекты, являющиеся следствием сложных напряжений, возникающих в деформируемом объеме, и сложных перемещений металла при заполнении полости. Практически установлено, что участки полости штампов с недостаточными по величине радиусами сопряжений и переходов быст-. ро изнашиваются, не достигая определенной оптимальной величины, при которой состояние их стабилизируется. Кроме того, недостаточные по величине радиусы могут привести к образованию неисправимых дефектов у основания ребер и на их стенках.
Радиусы закруглений г кромок штампованных заготовок (см. рис. 46), а также выступов и ребер не имеют решающего значения для процесса деформирования, но тем не менее влияют на качество штампованных заготовок и стойкость штампов.
Опыт показывает, что недостаточные по величине радиусы закругления могут привести к образованию трещин термического, усталостного и разгарного происхождения внутри полости штампа, где оформляются кромки, ребра и выступы.
Кроме того, небольшие радиусы закругления плохо заполняются металлом в процессе деформирования. Это особенно ощутимо при деформировании металлов с низкой теплопроводностью, например, титановых сплавов, поверхность штампованных заготовок которых, в особенности кромки, сравнительно быстро охлаждается.
Значения радиусов сопряжений, переходов и закруглений для различных случаев приведены в РТМ-1048.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДЕТАЛЕЙ
Детали с ребрами
С точки зрения получения заготовок ребристых деталей методами горячей штамповки детали с двутавровыми и швеллерными сечениями (рис. 47, а), как менее технологичные, рекомендуется заменять деталями с крестообразными и тавровыми сечениями (рис. 47,6). Такая замена особенно желательна для деталей из легких сплавов, так как при их штамповке требуется более простая оснастка и получается меньший процент брака.
Из швеллерных сечений более технологичным является сечение, приведенное на рис. 48 справа, так как оно обеспечивает лучшее расположение волокон и меньший процент брака при штамповке.
При проектировании деталей с закрытыми сечениями рекомендуется предусматривать на полотне отверстия облегчения, в которые при штамповке собирается избыточный металл, заключенный между ребрами. Это снижает возможность образования различного рода дефектов у основания ребер и одновременно повышает стойкость штампа вследствие уменьшения количества перемещающегося металла и площади тонкого полотна. На рис. 49 показано использование отверстия облегчения для указанной цели. Площадь отверстия облегчения должна составлять не менее 50% от площади полотна (рис. 50), а расстояние А от ребра до края отвер-
207
www. vokb- la. spb. ru
Часть III. Технологичность конструкций деталей из металлов
208
п
А-А
fi
Рис. 47. Типы деталей с закрытыми (а) и открытыми (б) сечениями.
Четехнологично
Технологично
Рис. 48. Типы швеллерных се- Рис. 49. Пример исполь-чеиий. зования отверстия облег-
чения в качестве приемника избыточного металла.
/
Рнс. 50. Величина отверстия облегчения.
стия должно быть не меньше величин, приведенных в табл. 4. Если расстояние А от ребра до края отверстия меньше значений, указанных в табл. 4, то контур отверстия следует подвергать механической обработке, так как просечкой отверстие облегчения получить нельзя.
Таблица 4
Таблица 5
мм
Высота ребра h Расстояние А от ребра до края отверстия (не менее)
До 5 8
Св. 5 до 10 12
я Ю . 15 15
* 15 , 20 20
я 20 . 25 25
я 25 , 30 25
я 30 , 40 30
» 40 . 50 35
» 50 » 60 35
я 60 , 70 40
Высота усиления h R R'x
До 4 6 10
Св.4до 8 10 15
. 8 . 12 15 20
. 12 , 16 20 25
. 16 , 20 20 25
. 20 , 25 25 30
Для усиления кромки отверстиям облегчения можно придать конфигурацию, показанную на эскизе табл. 5. При этом необходимо соблюдать соотношения размеров отдельных элементов, приведенные в этой таблице. В тех случаях, когда отверстия облегчения выполнить нельзя, на определенных участках с одной или с двух сторон полотна рекомен-
www. vokb- la. spb. ru
Гл. 3. Технологичность конструкций деталей из заготовок, получаемых объемным деформированием
цуется ввести механическую обработку (рис. 51) и тогда эти участки можно будет использовать как приемники избыточного металла, что облегчит процесс штамповки и повысит точность.
Рис. 51. Пример механической обработки полотна иа участке образования приемника избыточного металла.
Жесткость деталей с открытыми сечениями можно повысить усилением кромок сечений, как показано на рис. 52.
Рис. 52. Усиление кромок открытых сечений: О— двухстороннее; б — одностороннее.
В швеллерных сечениях (рис. 53) толщина S постна не должна быть меньше толщины b стенки.
Siu
Рис. 53. Конструктивные элементы швеллерных сечений.
В данном случае толщину фланца можно накачать на 20% больше или меньше толщины Ь енки.
В закрытых сечениях толщина ребра зависит от 1соты ребра и расстояния между ребрами.
В деталях с переменным расстоянием между реб-ми (рис. 54) толщину ребра рекомендуется про-тировать постоянной и определять по приведен-му расстоянию между ребрами.
Ребра с переменной высотой h (см. рис. 29) сле-ет выполнять постоянной толщины. Толщину реб-в данном случае нужно определять по приведен-а высоте ребра.
Гак как штамповочный уклон зависит от отноше-и высоты h к толщине ребра Ъ, а эти параметры гут быть переменными (рис. 55), то может по-юоваться, чтобы штамповочный уклон вдоль та-о ребра также был переменным. Практически
Зак. 290
Рис. 54. Переменное расстояние а между ребрами.
осуществить переменный штамповочный уклон вдоль ребра не представляется возможным, поэтому уклон следует выполнять постоянным, а величину уклона назначать по приведенным высоте и толщине ребра.
Рис. 55. Переменная толщина b ребра.
Ребра, не симметричные относительно плоскости разъема, можно выполнять по одному из трех вариантов, приведенных на рис. 56.
Рис. 56. Варианты построения несимметричных ребер.
Вариант а. Штамповочный уклон а верхнего ребра назначается в зависимости от отношения — ;
2/?i штамповочный уклон си нижнего ребра — в зависимости от отношения ~ . Уклон аг получают пост-
роением, причем
tg == -£-tg а. йг
209
www. vokb- la. spb.ru
Часть III. Технологичность конструкций деталей из металлов
т-»
В зависимости от отношения — уклон а2 может иметь самые различные значения. Это усложняет изготовление штампа, так как требует специальных фрез.
Вариант б. Штамповочные уклоны щ и а2 определяются так же, как и в предыдущем варианте. В этом случае толщина меньшего ребра увеличивается на величину (ht—h2) -tga.
Изготовление штампа при такой форме ребра не вызывает затруднений.
Вариант в. Такую форму ребра рекомендуется применять в том случае, когда hi—h2 не более 10 мм. С точки зрения простоты и изготовления штампа и снижения веса детали вариант в является наиболее выгодным, но на практике этот вариант применяется редко ввиду затруднительности визуального контроля за смещением половин штампа в процессе штамповки.
Вариант б, хотя и невыгоден с точки зрения утяжеления детали и усложнения изготовления штампа, но зато дает возможность устанавливать смещение половин штампов визуальным • путем. Этот вариант имеет наиболее широкое применение.
Вариант а рекомендуется применять при наличии замкнутого ребра, расположенного по окружности, и при условии, что полость в штампе выполнена не фрезерованием, а расточкой (рис. 57). При назначении конструктивных элементов деталей с закрытыми сечениями и неодинаковыми по высоте ребрами (рис. 58) рекомендуется наименьшее расстоя-
Рис. 58. Закрытые сечения с разной высотой ребер.
Рис. 57. Штамповочные уклоны в кольце (Р=а).
ние между ребрами выбирать как среднее арифметическое расстояний, определяемых по наибольшему и наименьшему ребру; радиусы сопряжения ребер с полотном и толщину ребер выбирать по наибольшему ребру.
Детали типа рычагов и качалок с двумя и более бобышками и отверстиями в них
При проектировании подобных деталей необходимо учитывать, что допуск на толщину стенки в головках зарисит от отклонения на диаметр головок,
величины допускаемого смещения для данной детали, отклонения на расстояние между центрами головок и от выбранной базы для механической обработки.
Толщины стенок Т и Ti (рис. 59) могут иметь положительные и отрицательные отклонения от номинальной величины.
Рис. 59. Определение Допусков на толщину стенок.
Величина этих отклонений определяется следующим образом:
а) для толщины стенки головки, отверстие в которой обрабатывается на базе контура самой головки,
где а — положительное отклонение для наружного диаметра головки, мм;
b — отрицательное отклонение для наружного диаметра головки, мм;
f — положительное отклонение для диаметра отверстия, мм;
с — допускаемое смещение для данной детали;
б) для толщины стенки головки, отверстие в которой обрабатывается на базе ранее изготовленного отверстия,
+ —Ь с -|- к j
Т v 2 7
/ b . . . f . \
~ + с + 'У + к ]
где к — предельное отклонение на расстояние между центрами, мм.
Если допускаемое расчетное уменьшение толщины стенки меньше указанного выше, то необходимо а) на головках, которые являются базой механической обработки, увеличить номинальный диаметр головки на величину N, обеспечивающую получение нужной толщины стенки.
Эта величина может быть определена по формуле
7V =
2,
где I — заданное при проектировании отрицательное отклонение на толщину стенки, мм;
210
www. vokb- la. spb. ru
Гл. 3. Технологичность конструкций деталей из заготовок, получаемых объемным' деформированием
б) на остальных головках, отверстия в которых обрабатываются на базе ранее изготовленного отверстия, увеличить номинальный диаметр головки на величину

или .на величину
Л,Н('Г + с + 7’)~'']2-
Кроме того, необходимо сделать дополнительный разнос центров на величину 2g=2« (рис. 60).
база механической обработки (сберлрние отверстия)
Рис. 60. Разнос центров на головке для обеспечения заданной толщины стенки.
Пример. Проверить, можно ли обеспечить допуски на толщину стенок в детали, показанной на рис. 61.
Рис. 61. Пример неправильного назначения допусков на толщину перемычки (смещение 0,6 лсж).
На основании приведенных выше формул получим
у+(0,5+0,6) _ у+1,1
1 —(0,25+ 0,6+ 0,14) * —0,99’
то есть в данном случае допускаемое уменьшение толщины стенок головки, являющейся базой для сверления отверстия, меньше того, которое фактически будет получено.
Для обеспечения заданной наименьшей толщины стенки следует увеличить номинальный диаметр головки на величину
7V = [(0,25 + 0,6 + 0,14) — 0,5] 2~ 1 мм.
Например, вместо диаметра 50 мм следует задавать диаметр 51 мм, тогда толщина стенки будет равна 10,5—}.'о и наименьшая толщина стенки 9,5 мм будет обеспечена. Толщина стенки головки, отверстие в которой обрабатывается на базе ранее изготовленного отверстия,
у +(0,5+0,6+1,0) у+2,1
11— (0,25+0,6+0,14+1,0) = 11—2,0,
то есть в данном случае допускаемое уменьшение толщины стенки также меньше того, которое фактически будет получено. Поэтому номинальный диаметр головки должен быть увеличен на величину
М =[(0,25+0,6+0,14+1,0)—0,5]2« 3 мм.
Например, вместо диаметра 40 мм следует брать диаметр 43 мм, тогда толщина стенки будет равна ll.St^o и наименьшая толщина стенки 9,5 мм будет обеспечена.
Заданную наименьшую толщину стенки можно обеспечить и по другому варианту, увеличив диаметр 40 мм на величину
ЛА2=( (0,25+0,6+0,14)— 0,5]2^1 мм, то есть задать диаметр 41 мм вместо 40 мм и дополнительно дать разнос центров на величину 2 g=2 мм.
На рис. 62 приведены варианты рассматриваемой детали (без разноса и с разносом центров). Оба варианта гарантируют получение заданной минимальной толщины стенки и с этой точки зрения равноценны.
Рис. 62. Пример назначения размеров на толщину стсодц без рдзноса (в) и с разносом (б) центров.
211
www.vokb-la.spb.ru
Часть Ш. Технологичность конструкций деталей из металлов
Однако следует иметь в виду, что увеличение диаметра головки без разноса центров упрощает процесс изготовления штампа, но несколько утяжеляет деталь, а увеличение диаметра головки с разносом усложняет изготовление штампа, но зато облегчает деталь. Выбор того или иного варианта для кузнечного производства не является принципиальным.
Если формообразование детали производится в одной половине штампа (рис. 63), когда смещения в плоскости разъема нет, можно ужесточить допуски на толщину стенок.
Рис. 63. Пример определения допусков на толщину стенки.
W = [(А + Л _ с12;
|Д 2 2 / J
б) на остальных головках, отверстия в которых обрабатываются на базе ранее изготовленного отверстия, увеличить номинальный диаметр на
М=[(’Г + Т' + к)"'/1]2 или
TV = |7A + Л)_/12
2 [\ 2 2 / ‘J
и дать дополнительный, разнос центров на величину 2g= 2к.
Таким образом, разнос центров выполняется только на' головках, отверстия в которых обрабатываются на базе ранее изготовленных отверстий.
На деталях сложной конфигурации с двумя и более бобышками (рис. 64), где трудно определить направление разноса центров, целесообразно увеличивать диаметр головок на величину, обеспечивающую получение минимально допустимой стенки (см. приведенные выше формулы).
Величина отклонений в этом случае определяется следующим образом:
1) для толщины стенки головки, отверстие в которой обрабатывается на базе контура самой головки,
2) для толщины стенки головки, отверстие в которой обрабатывается на базе ранее изготовленного отверстия,
Рис. 64. Деталь с тремя бобышками и отверстиями в иих.
Если допускаемое расчетное уменьшение толщины стенки меньше указанного, необходимо
а) на головках, которые являются базой механической обработки, увеличить номинальный диаметр головки на величину
Допускаемое смещение-1, г мм
Рис. 65. Пример назначения допусков на толщину сТенок.
На рис. 65 приведена одна и та же деталь с тремя головками и отверстиями в них, но в зависимости от выбранной базы механической обработки допуски на толщину стенок этой детали нужно назначать разные.
212
www. vokb- la. spb. ru
Гл. 3. Технологичность конструкций деталей из заготовок, получаемых объемным деформированием
Детали из тонкостенных стальных трубных заготовок с утолщенными концами
На рис. 66 приведены детали из тонкостенных трубных заготовок с внутренним (с), наружным (б), комбинированным (я) утолщением и фланцем (г).
Наименьший внутренний диаметр dBH утолщенной части трубной заготовки практически не ограничивается'.
Наибольшая длина / утолщенной части равна наружному диаметру трубной заготовки, но не более 80—100 мм.
Рис. 66. Утолщенные концы трубных заготовок (Оф — диаметр фланца).
Оптимальное соотношение между толщиной стенки исходной заготовки и ее диаметром определяется зависимостью
t > 0,224 d0-65.
Наибольший наружный диаметр Ds, утолщенной асти зависит от соотношений толщины и диаметра исходной трубной заготовки и определяется по табл. 6.
Таблица 6
мм
Наружный диаметр исходной трубной заготовки Наибольший наружный диаметр утолщенной части трубной заготовки £>„
До 40 150 t d + -T 200 t
Св. 40 до 63 d + и 240 t
, 63 » 100 d+~a- 320 t
„ 100 , 160 d+ — 400 t
, 160 „ 200 d 4“ ~~~~—-d
Радиус перехода R между утолщенной частью и исходной заготовкой ориентировочно может быть принят равным t.
При необходимости получения только наружного утолщения внутренняя поверхность трубной заготовки в зоне утолщения должна подвергаться обработке; при этом во избежание подрезания волокна на этой поверхности оставляется припуск а, величина которого зависит от эллипсности исходной заготовки и колеблется в пределах 0,15—0,5 мм.
Аналогичный припуск оставляется на наружной поверхности трубной заготовки при необходимости получения только внутреннего утолщения.
Конструктивные элементы фланцев на концах трубных заготовок и допуски приведены в табл. 7—12.
Таблица 7
мм
Диаметр фланца Оф Толщина фланца h Г
До 63 5,0 2,0 1,0
Св. 63 до 100 8,0 3,0 2,0
» 100 „ 160 12,0 4,0 3,0
. 160 „ 200 15,0 5,0 4,0
. 200 » 250 20,0 6,0 5,0
213
www.vokb-la.spb.ru
Часть 111. Технологичность конструкций деталей из металлов
Таблица 8
Допуски на наружный диаметр утолщенной части трубиой заготовки
мм
Таблица 11
Допуски на расстояние между утолщенными частями трубной заготовки
мм
до 40
Наружный диаметр утолщенной части £>н
св. 40 до 63
св. 63 до 100
Допуски
св. 100 до 160
160
До 25+0,4
Св. 25 +0,6 до 40
Св. 40+0,8 до 63
Св.63+1,0
-0,2
-0,3
-0,4
& s X я S X
<и X X X сх ф «
<и X я я S X
х Я и Си ш я
X X м X я
Расстояние между утолщениями Допуски
верхние нижние
До 360 +1,0 -2.0
Св. 360 до 630 Ч~1,5 -2,5
, 630 , 1000 + 2,0 —3,0
. 1000 +2,0 —4,0
+0,6 —0,3 +0,8—0,4
+ 1,0—0,5
+0,8—0,4
+ 1,0-0,5
+ 1.2-0.6
+ 1,0-0,5
+ 1,2-0,6
+ 1.4-0.7
+1,2-0,6
+ 1,4—0,7
+ 1,6-0,8
-0,5+1,2-0,6
+1,4—0,7
+ 1,6-0,8 +1,8-0,9
Таблица 9
Допуски иа внутренний диаметр утолщенной части трубной заготовки
мм
Внутренний диаметр утолщенной части Рв„
до 40
св. 40 до 63
св. 63
до 100
св. 100 до 160
св. 160
О) X я я S Я
X X И!
Допуски
ф X я м х X
До 25
Св.25 до 40
Св.40 до 63
Св. 63
+ 1.0-1.0
+ 1,5-1,5
+2,0—2,0
+2,5—2,5
+ 1,5—1,5 +2,0—2,0 +2,0-2,0 +2,5-2,5
+2,5—2,0
+3,0 -2,5
+3,0 —2,0
+3,5 -3,0
+2,5-2,5+3,0-3,0
+3,5 -3,0 +4,0 -3,5
+3,0-3,0+3,5 -3,5
+ 4,0—3,5+5,0—4,0
Таблица 10
Допуски на длину утолщенной части трубной заготовки
мм
•X о я
Наружный диаметр утолщенной части Р„
до 40 св.40 до63
св. 100 до 160
•-М
X X X
X
X
0J X X * X я
Допуски
0> X X и CU а> п
<и X X X X я
До 25
Св. 25 до 40
Св. 40 до 63
Св. 63
+2,5 -1,0 +3.0-1.0
+3.5-1.5
+3.0-1.0
+3,5 -1,5
+4,0-2,0
+3,5—1,5
+4,0—2,0
+4,5—2,0
+4.0-2.0
+4,5 —2.0
+5,0 —2,0
+4,5—2,0 +5,0 —2,0
+4,0—2,0
+4,5-2,0+5,0
+5,5 —2,5
+6,0 -3,0
Таблица 12
Допуски на диаметр и толщину фланцев мм
Диаметр фланца оф Допуски
на диаметр D$ на толщину Л
верхние нижние верхние нижние
До 63 +0,8 -0,4 + 1,8 -0,6
Св. 63 до 100 + 1,0 -0,5 +2,0 -0,8
, 100 . 160 + 1,2 —0,6 +2,5 -1,0
. 160 . 200 +-1,5 -0,8 +3,0 -1,2
, 200 , 250 +2,0 -1,0 +3,5 —1,5
ТОЧНОСТЬ ЗАГОТОВОК
Анализ условий производства штампованных заготовок показывает, что допуски на штампованные заготовки должны рассматриваться во взаимосвязи с характером тех размеров, на которые они назначаются.
В этой связи следует различать две группы допусков: на размеры между обрабатываемыми и необрабатываемыми поверхностями. Допуск на размеры между обрабатываемыми поверхностями штампованных заготовок зависит от припуска на механическую обработку. Допуск в этом случае должен быть таким, чтобы, не вызывая значительного усложнения технологического процесса кузнечной обработки, можно было максимально снизить припуски. Допуски на размеры между необрабатываемыми поверхностями деталей, изготовляемых из штампованных заготовок, должны быть такими, чтобы, с одной стороны, была обеспечена необходимая прочность и минимальный привес, удовлетворяющие требованиям конструкции, а, с другой стороны, чтобы стоимость деталей из штампованных заготовок была меньше стоимости деталей, получаемых в результате механической обработки. Классы точности линейных отклонений, их назначение, а также предельные отклонения размеров штампованных заготовок приведены в нормали АН-1985 (НИАТ, 1966)*.
Назначение допусков
Допуски на размеры между необрабатываемыми поверхностями, а также на размеры между поверхностями, одна из которых обрабатывается, следует
* Будет заменена ОСТ 1.41187—72.

www. vokb- la.spb.ru
Г л. 3. Технологичность конструкций деталей из заготовок, получаемых объемным деформированием
указывать на чертежах деталей в числовых значениях (рис. 67). Не допускается указывать размеры без допусков или допуски на размеры в примечаниях.
вине допуска на соответствующий размер штампованной заготовки.
3-й вариант: обе поверхности расположены перпендикулярно разъему, а формообразование за-
Прнмечание. Допуски на размеры между необрабатываемыми поверхностями по АН-1032—54, 5-й класс точности.
Рис. 67. Примеры назначения размеров.
Если одна из двух противоположных поверхностей детали обрабатывается, то допуск на размер между этими поверхностями детали определяется следующим образом.
1-й вариант: обе поверхности расположены параллельно разъему (рис. 68). В этом случае допуск на размер между этими поверхностями равен половине допуска на соответствующий размер штампованной заготовки.
Рис. 68. Пример назначения допусков на размер между двумя поверхностями, лежащими в плоскости, параллельной разъему штампа, когда одна из поверхностей обрабатывается.
Примечание. Поле допуска на размер между поверхностями детали, расположенными параллельно разъему, при условии, что одна нз них подвергается механической обработке, равно половине поля допуска на соответствующий размер штампованной заготовки. Поле допуска на размер детали может быть распределено между положительным и отрицательным отклонениями по усмотрению конструктора.
2-й вариант: обе поверхности расположены перпендикулярно разъему (рис. 69), а формообразование заготовки детали происходит в одной поло-
готовки детали происходит в двух половинах штампа. В этом случае допуск равен половине допуска на соответствующий размер штампованной заготовки с прибавлением допускаемого смещения для данной детали (определяется по АН-1985).
Примечание. Величина смещения прибавляется как к положительному, так и к отрицательному отклонениям.
Рис. 69. Пример назначения допусков иа размер между двумя поверхностями, лежащими в плоскости, перпендикулярной разъему штампа.
А-А
Допуск на размер между осевой линией и необрабатываемой поверхностью, расположенной перпендикулярно разъему, определяется следующим образом.
1-й вариант: формообразование заготовки детали происходит в одной половине штампа.
В этом случае допуск равен половине допуска на удвоенный размер.
2-й вариант: формообразование заготовки детали происходит в двух половинах штампа (рнс. 70).
215
www. vokb- la. spb. ru
Часть III. Технологичность конструкций деталей из металлов
Рис. 70. Пример назначения допусков иа размер между осевой линией и необрабатываемой поверхностью, когда деталь формуется в двух половинах штампа.
В данном случае к допуску, определяемому так же, как и в первом случае, добавляется смещение для данной детали, определяемое по нормали АН-1985.
Определение допусков на толщину стенки
Полые детали
Толщина стенки Т для детали с необрабатываемой наружной поверхностью (рис. 71) может иметь положительное и отрицательное отклонение от номинальной величины и по абсолютной величине изменяется
от r+(~f" + c) до т~ (‘з’ + с + 'г')’
Если допускаемое расчетное уменьшение толщин стенки меньше определяемого по приведенной выше формуле, то наружный диаметр детали следует увеличить на величину
где с — отрицательное отклонение на толщину стенки, заданное при проектировании.
Пример. Проверить, можно ли обеспечить допуск на толщину стенки детали, приведенной на рис. 72.
Рис. 71. Определение допусков иа толщину стенки, когда деталь формуется в двух половинах штампа.
Рис. 72. Пример назначения допусков иа толщину стенки, когда деталь формуется в двух половинах штампа.
Имеем: а=1; 6=0,5; с=0,6; f—0,34. Следовательно,
т +(0,54-0,6) т +1,1
1 —(0,25+0,6+0,17) = 1 —1,02»
то есть в данном случае допускаемое уменьшение толщины стенки меньше того, которое получено по формуле.
Для обеспечения заданной наименьшей толщины стенки необходимо увеличить наружный диаметр детали на величину
N = [(0,25 + 0,6 + 0,17) — 0,5] 2—1 мм.
Следовательно, вместо диаметра 60 мм следует задавать диаметр 61 мм, тогда толщина стенки детали будет Т = 10,51};^ и наименьшая толщина стенки 9,5 мм будет обеспечена.
Если по какой-либо причине увеличить наружный диаметр нельзя, то необходимо ввести механическую обработку по наружному контуру.
Из-за отсутствия смещения в плоскости разъема при щтамповке заготовки детали в одной половине штампа (рис. 73) допуски на толщину стенки необходимо соответственно уменьшать на величину
2
Ч- + -У к 2 2 /
Если в данном случае допускаемое уменьшение толщины стенки меньше расчетного, то наружный диаметр детали следует увеличить на величину Ni, которая определяется по формуле
Рис. 73. Определение допу-сков на толщину стенки, когда деталь формуется в одной половине штампа.
Рис. 74. Пример назначения допусков на толщину стенки, когда деталь формуется в одной половине штампа.
Для детали, формующейся в одной половине штампа {рис. 74), допуски на толщину стенки получаются следующие:
+0,5 'Т'+О.б
—(0,25+ 0,17) — 1 —0,42»
то есть в данном случае допускаемое уменьшение толщины стенки будет обеспечено.
216
www.vokb-la.spb.ru
Гл. 3. Технологичность конструкций деталей из заготовок, получаемых объемным деформированием
Детали типа кронштейнов
Колебания толщин перемычек Т и Т\ при необработанном контуре основания кронштейна (рис. 75, 'а) могут быть следующие: толщина перемычки Т может быть меньше на величину смещения с (Т—с), толщина перемычки Ti может иметь колебания в пределах допуска на размер А плюс смещение с, то есть 7\ .
Рис. 75. Определение допусков на толщину перемычки, когда деталь формуется в двух половинах (а) и в одной половине (б) штампа.
Если деталь формуется в одной половине штампа (рис. 75, б), допуск на толщину перемычки Ti будет находиться в пределах допуска на размер А, то есть Т +а
На рис. 76 приведены примеры назначения допусков на детали типа кронштейнов, определенных по формулам, приведенным выше.
Точность при чеканке
Во многих случаях механическую обработку сопрягаемых поверхностей можно заменять более высокопроизводительным процессом — холодной чеканкой. Чеканке подвергаются поверхности, расположенные параллельно разъему.
Суммарная площадь F участков, подвергаемых чеканке, с учетом возможности имеющегося оборудования не должна превышать:
для стали и титановых сплавов 100 см2;
для алюминиевых сплавов в свежезакаленном состоянии 150 см2.
28 Зак. 290
Рис. 76. Пример назначения допусков на толщину перемычки, когда деталь формуется в двух половинах (а) и в одной половине (б) штампа.
Площадь F отдельных участков, подвергаемых чеканке, не должна превышать 30 см2.
Допуски на размеры между поверхностями, подвергаемыми чеканке, определяются по АН-1985.
ШЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ ГОРЯЧЕШТАМПОВАННЫХ ЗАГОТОВОК
Горячештампованные заготовки из легких сплавов имеют гладкую поверхность, которую можно приравнять по шероховатости к состоянию поверхностей 3-го класса, а в некоторых случаях, например цосле горячей калибровки, — 4-го класса чистоты.
Исключение составляют боковые поверхности в местах обрезки облоя, где могут появляться надрывы и царапины, которые зачищают с помощью вариофлекса или опиливают. В результате такой обработки состояние боковых поверхностей соответствует обозначению со ,
Горячештампованные заготовки из стали имеют шероховатую поверхность, состояние которой обозначается знаком со. Причиной шероховатости- является образование окалины вследствие интенсивного окисления металла во время нагрева и остывания.
Образующуюся во время нагрева окалину обычно не удается полностью удалить с поверхности, и она частично заштамповывается в тело детали.
При удалении окалины галтовкой, травлением или обдувкой в гидропескоструйных или дробеструйных аппаратах на штампованных заготовках образуются местные выемки глубиной до 0,3 мм на мелких заготовках, 0,5—0,6 мм—на средних и 1 — 1,5 мм — на крупных.
Однако такие углубления обычно распределяются по всей поверхности заготовки равномерно и не за-
217
www. vokb- la. spb. ru
Часть III. Технологичность конструкций деталей из металлов
нимают больше 10% общей площади, поэтому практически они не ухудшают механических свойств детали. При проектировании деталей, изготовляемых из штампованных заготовок, знаки шероховатости механической обработки V (с указанием соответствующих классов) следует проставлять только на сопрягаемых поверхностях; на необрабатываемых поверхностях следует ставить знак оо .
ОТКЛОНЕНИЯ ПО МАССЕ (ВЕСУ) НА ДЕТАЛИ С НЕОБРАБАТЫВАЕМЫМИ ПОВЕРХНОСТЯМИ
Методика определения массы детали по номинальным размерам без учета линейных отклонений, обусловливаемых различными методами изготовления (горячая штамповка, литье, механическая обработка и др.), является неправильной, в результате чего масса изготовленных деталей почти всегда бывает больше массы, указанной в чертеже. В таких случаях для обеспечения заданной массы требуется весьма кропотливая механическая обработка детали. Серийное изготовление таких деталей если и возможно, то связано с большими трудностями.
При определении привеса рекомендуется учитывать не все, а только часть положительного линейного отклонения.
Определение привеса
Положительное отклонение по массе (привес) на обработанные детали с необрабатываемыми поверхностями, изготовленные горячей штамповкой,
g = ёв + gr + gp, где й’в — положительное отклонение по массе, обусловленное наличием положительных линейных отклонений на вертикальные размеры (перпендикулярные плоскости разъема) между необрабатываемыми поверхностями детали;
gT — положительное отклонение по массе, обусловленное наличием положительных линейных отклонений на горизонтальные размеры (параллельные плоскости разъема) между необрабатываемыми поверхностями, определяющими габариты детали;
gp — положительное отклонение по массе, обусловленное наличием положительных линейных отклонений на радиусы сопряжений ребер или выступов с полотнами.
Привес gB на вертикальные размеры между необрабатываемыми поверхностями детали подсчитывается следующим образом:
определяется площадь F проекции детали на плоскость разъема;
определяется площадь F' проекции отдельных необрабатываемых элементов детали (полотен открытых и закрытых сечений и остальных необрабатываемых мест детали).
Площадь полотна в закрытых сечениях (рис. 77, а) подсчитывается в промежутке между центрами радиусов сопряжения ребер с полотном,
а в открытых сечениях (рис. 77, б) — в промежутке между центрами радиусов сопряжения ребер с полотном и краем детали;
а
Рис. 77. Площадь полотна для сечений: а — закрытых; б — открытых.
3) для каждого элемента сечения по табл. 13 определяется коэффициент привеса Кв;
4) для каждого элемента детали определяется положительное линейное отклонение по АН-1985;
5) привес для каждого элемента детали определяется по формуле
где у — удельная масса материала детали;
6) суммированием привесов отдельных элементов детали определяется привес для всей детали по формуле
g'B^F'K^.
Если одна из двух противоположных поверхно-_ стей детали обрабатывается, а другая нет, то привес на эту необрабатываемую поверхность принимается равным трети привеса, получаемого по последней формуле.
Привес gr на горизонтальные размеры между необрабатываемыми поверхностями, определяющими габаритные размеры детали, подсчитывается следующим образом:
1. Периметр детали делят на участки длиной I, имеющие одинаковую толщину b и одинаковое положительное линейное отклонение.
2. По табл. 14 определяется коэффициент привеса Кт.
218
www. vokb- la. spb. ru
Гл. 3. Технологичность конструкций деталей из заготовок, получаемых объемным деформированием
Коэффициент привеса
Таблица 13
Форма сечения элемента детали Материал детали
легкие сплавы сталь конструкционная и титановые сплавы нержавеющая сталь
Точность линейных отклонений
4-й класс 5-й класс 4-й класс 5-й класс 4-й класс 5-й класс
Элементы сечения
полотна прочие элементы полотна прочие элементы полотна прочие элементы полотна прочие элементы полотна прочие элементы полотна прочие элементы
Коэффициент Яв
0,75 0,50 0,60 0,40 0,90 0,65 0,75 0,50 0,90 0,70 0,80 0,60
0,65 0,50 0,50 0,40 0,80 0,65 0,65 0,50 0,85 0,70 0,75 0,60
Таблица 14
Коэффициент привеса Кт
Материал детали Точность линейных отклонений
повышенная нормальная
Коэффициент Яг
Легкие сплавы 0,70 0,60
Сталь конструкцион-ная и титановые сплавы 0,65 0,55
Нержавеющие стали 0,60 0,50
3. Для каждого участка периметра определяется положительное линейное отклонение б (по АН-1985).
4. Привес g'T для каждого участка периметра определяется по формуле
g'r = 1ЬКГ-~-ч.
5. Суммированием привесов отдельных участков периметра определяется привес на всю деталь по формуле
ёт = ыькг±-1.
Привес gp на радиусы сопряжений подсчитывается следующим образом:
1. Определяется длина участка I с данным радиусом /?.
2. По табл. 15 определяется коэффициент привеса Ар.
3. Для каждого участка определяется положительное линейное отклонение А (по АН-1985).
4. Привес для каждого участка определяется по формуле
g'p = 0,215 £ т [(/? + /?р А)2 — /?г].
5. Суммированием привесов отдельных участков определяется привес gp на всю деталь по формуле
gp = Е 0,215 [(/? + /?₽ А)2—/?2].
28*
219
Часть III. Технологичность конструкций деталей из металлов
Таблица 15
Коэффициенты привеса Кр
Материал детали |
легкие XZT «еРж-ве*”
Номинальный сплавы тановые сплавы шая сталь
размер Точность линейных отклонений
радиуса сопря-
жеиия, мм новы- нор- нор- повы- нор-
шен- маль- маль- шеи- маль'
.. „ шениая
ная иая ная ная иая
Коэффициент Кр
До 6 0,80 0,70 0,70 0,65 0,65 0,60
Св. 6 до 8 0,75 0,65 0,65 0,60 0,60 0,55
. 8 . 15 0,70 0,60 0,60 0,55 0,55 0,50
. 15 , 25 0,65 0,60 0,60 0,55 0,55 0,50
. 25 „ 30 0,60 0,55 0,55 0,50 0,50 0,45
, 30 , 35 0,55 0,50 0,50 0,45 0,45 0,40
, 35 „ 45 0,50 0,45 0,45 0,40 0,40 0,35
. 45 . 50 0,45 0,40 0,40 0,35 0,35 0,30
Пример 1. Деталь — кронштейн (рис. 78). Материал— ст. ЗОХГСНА; линейные отклонения на размеры —по АН-1985; нормальная точность — 5-й класс; масса детали — 9 кг.
Определение привеса gB на вертикальные размеры. Площадь проекции детали на плоскость разъема — 600 см2; площадь проекции необрабатываемой части полотна — 132 см2. Площадь проекции остальной необрабатываемой части детали — 408 см2. Положительное линейное отклонение — по 5-му классу точности для стальной детали площади проекции 600 см2 составляет 2,2 мм (по АН-1985).
Коэффициент привеса Кв для полотна 0,75, а для остальных необрабатываемых мест детали—0,5 (по табл. 13 для стальных деталей с отклонениями на размеры по 5-му классу точности).
В соответствии с найденными значениями привес на необрабатываемую часть полотна
g'„ = 132-0,75-0,22-7,8 = 170 г.
Привес на остальную необрабатываемую часть детали
g'B = 408-0,5-0,22-7,8 = 350 г.
Общая масса от положительных линейных отклонений на вертикальные размеры
ga = 170 г + 350 г = 520 г.‘
Определение привеса gr на горизонтальные размеры. Периметр участка, где толщина детали 70 мм, составляет 335 мм, а участка с толщиной 38 мм — 335 мм. Коэффициент привеса Кг=0,55 (см.
табл. 14). Положительное линейное отклонение по 5-му классу точности для стальной детали шириной 150 мм составляет 1,5 мм (по АН-1985).
Примечание. Ввиду сложности контура кронштейна, а также сложности определения его ширины иа отдельных участках средняя ширина детали принята 150 мм.
Привес от положительных линейных отклонений на горизонтальные размеры
gT =» 33,5 • 7 - 0,55 •0,075 • 7,8 + 33,5 • 3,8 • 0,55 X
X 0,075-7,8= 108 г.
Определение привеса gp на радиусы сопряжений. Длина участка с радиусом 10 мм составляет 1840 мм, коэффициент привеса Кр=0,6 (см. табл. 15).
Положительное линейное отклонение по 5-му классу точности для стальных деталей с радиусом 10 мм равно 5 мм (по АН-1985).
Привес от положительных линейных отклонений на радиусы сопряжений
gp = 0,215-184-7,8 [(1,0 + 0,6-0,5)’ - Is] = 215 г.
Определение общего привеса на деталь
g = 520 г 4-108 г + 215 г = 843 г.
Следовательно, на чертеже детали ее масса должна быть указана так: 9,0+0’843 кг.
В данном случае привес g составляет —9% от массы детали.
Пример 2. Деталь — панель (рис. 79). Материал детали — АК6; линейные отклонения на размеры— по АН-1985; нормальная точность 5-й класс; масса детали — 38 кг.
Определение привеса gB иа вертикальные размеры. Площадь проекции детали на плоскость разъема— 4350 см2. Площадь проекции необрабатываемой части полотна закрытого сечения — 2100 см2, открытого — 400 см2, остальной необрабатываемой части детали — 1850 см2.
Коэффициент привеса Кв для полотна закрытого сечения равен 0,6; открытого сечения — 0,5; для остальной необрабатываемой части детали — 0,4 (по табл. 13).
Положительное линейное отклонение по 5-му классу точности для деталей из легких сплавов с площадью проекции 4350 см2 составляет 4 мм (по АН-1985);
Привес от положительных линейных отклонений на вертикальные размеры
g„ ^2100-0,6-0,4-2,85 + 400-0,5-0,4-2,85 + + 1850-0,4-0,4-2,85') — = 836 г.
/ з
1
Примечание. Миожитель —— вводится в связи с обработкой панели с одной стороны.
Определение привеса gr на горизонтальные размеры. Периметр участка толщиной 10 мм и шириной 488 мм составляет 1800 мм, толщиной 10 мм и шириной 900 мм—1300 мм. Коэффициент привеса Кг = 0,6 (см. табл. 14), положительное линейное от-
220
www. vokb- la .spb. ru
to to
Гл. 3. Технологичность конструкций деталей из заготовок, получаемых объемным деформированием
www. vokb- la .spb. ru
Часть III. Технологичность конструкций деталей из металлов
Технические требования:
1. В опытном производстве допускается изготовление детали из поковки.
2. Группа контроля III.
3. Пригонку по весу можно производить за счет снятия уклонов в зоне А (сечение по АА).
Примечания: 1. Штамповочные уклоны — 5”, кроме специально указанного на чертеже.
2. Допуски на размеры между необрабатываемыми поверхностями по АН-1032—54, 5-й класс точности.
Рнс. 79. Панель.
www.vokb-la.spb.ru
Гл. 3. Технологичность конструкций деталей из заготовок,-получаемых объемным деформированием
клонение по 5-му классу точности для деталей из легких сплавов при ширине 488 мм составит 2,1 мм, а при ширине 900 мм — 3,0 мм (по АН-1985).
Привес от положительных линейных отклонений на горизонтальные размеры
gr = 180-1 •0,6-0,105-2,85+ 130-1-0,6 X
X 0,15-2,85 = 65 г.
Определение привеса gv на радиусы сопряжений. Длина участка с радиусом 20 мм составляет 2500 мм, с радиусом 30 мм—1800 мм. Коэффициент привеса /Ср=0,6 для радиуса 20 мм и Ар=0,55 —-для радиуса 30 мм (см. табл. 15).
Положительное линейное отклонение по 5-му классу точности для 7?=20 мм составляет 50 мм, а для /? = 30 мм — 5,5 мм (по АН-1985).
Привес от положительных линейных отклонений на радиусы сопряжений
gp = 0,215-250-2,85 [(2 + 0,6-0,5)2 - 22] +
+ 0,215-180-2,85 [(3 + 0,55-0,55)2 - З2] = 405 г.
Определение общего привеса на деталь £=836 + 65+405 = 1306 г.
Следовательно, на чертеже детали ее масса должна быть указана так: 38+1,306 кг.'
В данном случае привес g составляет ~3,3% от веса детали.
Снижение привеса
При проектировании детали с необрабатываемыми поверхностями необходимо учитывать привес на данную деталь.
Если расчетный привес больше допустимого, то конструктивные элементы детали следует выбирать с учетом обеспечения необходимого привеса, который можно уменьшить
а) сокращением площади проекции необрабатываемых поверхностей детали путем введения отверстий облегчения;
б) применением открытых сечений (тавровых и крестообразных) вместо закрытых (двутавровых и швеллерных);
в) сокращением протяженности ребер;
г) применением более жесткого класса точности линейных отклонений на утолщенных необрабатываемых местах детали (рис. 80).
Рис. 80. Назначение допусков по разным классам точности.
Если уменьшение привеса от применения указанных выше мероприятий недостаточно, то целесообразно ввести механическую обработку одной из двух противоположных поверхностей, лежащих в плоскости разъема (рис. 81). Механическая обра
ботка одной из двух противоположных поверхностей уменьшает привес на вертикальные размеры в три раза.
Рнс. 81. Механическая обработка полотен
для снижения привеса.
Если же и это окажется недостаточным, то следует ввести механическую обработку обеих поверхностей, лежащих в плоскости разъема.
Назначая механическую обработку на участки необрабатываемых поверхностей детали для уменьшения привеса, необходимо заранее предусмотреть места возможной дополнительной обработки и оговорить это в чертеже (см. рис. 95). Дополнительную обработку для пригонки по массе следует производить простейшими механическими операциями. В табл. 16 и 17 приведены сравнительные данные составляющих привеса.
Таблица 16
Составляющие привеса Величина соответствующего привеса от общего привеса, %
Прнвес на верти- кальные размеры 60
Привес gt на горизонтальные размеры 10
Привес gp на радиусы сопряжений 30
В табл. 16 при определении привеса учтена только часть положительного линейного отклонения, а в табл. 17 данные табл. 16 выражены в процентах от соответствующего привеса, подсчитанного по наибольшим положительным линейным отклонениям.
В табл. 18 приведены линейные отклонения привеса деталей нормальной точности, выраженные в долях соответствующих значений для деталей повышенной точности.
Из табл. 18 видно, что привес на деталь с линейными отклонениями нормальной точности на размеры между необрабатываемыми поверхностями на 20% больше привеса на эту же деталь с линейными отклонениями повышенной точности. Хотя линейные отклонения нормальной точности в среднем на 50% больше соответствующих линейных отклонений по-
223
www.vokb-
Часть III. Технологичность конструкций деталей из металлов
Таблица 17
Составляющие Материал детали
легкие сплавы сталь конструкционная и титановые сплавы нержавеющая сталь

привеса Точность линейных отклонений
повы- шен- нор- маль- повышенная нормаль- повышен- нормаль-
ная ная ная ная ная
Процент от привеса, рассчитанного по наибольшим отклонениям
Привес gB на вертикальн ые размеры 65 55 75 65 85 75
Привес gr на горизонтальные размеры 50 50 50 50 50 50
Привес на радиусы со* пряжений 50 45 60 50 70 60
Таблица 18
Сравниваемые параметры Точность линейных отклонений
повышенная нормальная
Линейные откло- 1,0 1,5
нения Привес 1.0 1,2
Стоимость 1,0 0,8
вишенной точности, привес при этом больше на 20%, а стоимость деталей на 20% меньше. Это весьма важное обстоятельство всегда следует иметь в виду при назначении точности линейных отклонений. По возможности следует принимать нормальную точность, так как изготовление деталей повышенной точности связано с определенными производственно-технологическими трудностями, что значительно повышает стоимость детали.
ОФОРМЛЕНИЕ ЧЕРТЕЖА ДЕТАЛИ
При выполнении чертежей деталей, заготовки которых изготавливаются горячей штамповкой, необходимо учитывать специфику технологии кузнечной обработки.
1. Необрабатываемые поверхности, расположенные перпендикулярно плоскости разъема, нужно вычерчивать со штамповочными уклонами.
Определению штамповочных уклонов должен предшествовать выбор линии разъема. Штамповочные уклоны задаются таким образом, чтобы в плоскости разъема деталь (или элемент детали) имела наибольшую ширину или длину (рис. 82). Линию разъема на чертеже детали не указывают, так как
ее расположение обычно определяется направлением штамповочных уклонов. Исключение составляют детали, которые можно изготавливать без штамповочных уклонов на необрабатываемых поверхностях. В этом случае линия разъема получается ломаной (рис. 83). Ее обязательно следует указывать на чертеже.
Рис. 83. Указание линии разъема на чертеже детали.
Штамповочные уклоны в плане изображаются двумя линиями (рис. 84): контуром детали или элемента детали по разъему и линией, проходящей по тому месту, откуда начинается штамповочный уклон.
2. Необходимо указывать все размеры детали полностью. Ссылки на плаз или шаблоны, снятые с плаза, не допускаются.
Шаблоны, снятые с плаза, не рекомендуется использовать при проектировании и изготовлении штамповой оснастки, так как размеры полости штампа отличаются от соответствующих размеров детали на величину усадки. Кроме того, наличие штамповочных уклонов искажает профиль детали, в особенности в тех местах, где высота детали пе
224
www. vokb- la .spb. ru
Гл. 3. Технологичность конструкций деталей из заготовок, получаемых объемным деформированием
ременная (рис. 85). На теоретических обводах детали, которые, как правило, подвергаются механической обработке, следует ставить размеры, а в соответствующем примечании на чертеже детали нужно указывать, что данные размеры можно использовать только для разработки чертежа заготовки и проектирования оснастки.
Рнс. 86. Пример неправильного оформления чертежа детали (ссылка на плаз вместо указания размеров).
3. Размеры детали желательно указывать от баз, принятых для механической обработки.
Единообразие в указании размеров на детали и штампуемые заготовки сократят сроки подготовки производства и уменьшат вероятность появления ошибок, связанных с перерасчетами размеров.
4. Габаритные размеры детали или элемента детали при необрабатываемом контуре не следует указывать по линии разъема (рис. 86).
Неправильно
ПраВильпо
Рис. 86. Пример указания размеров.
При горячей штамповке по линии разъема детали образуется облой, который в дальнейшем обрезается (рис. 87). В зависимости от степени пригонки обрезного инструмента в месте среза могут быть остатки от облоя или вырывы (рис. 88).
В том или другом случаях место среза облоя зачищается, и судить о размерах детали -по этому месту не представляется возможным.
5. Размеры толщины ребер нужно определять следующим образом: если вершина ребра заканчивается радиусом (рис. 89, слева), то толщина ребра определяется диаметром его вершины. Если толщина ребра иа его вершине больше удвоенного радиуса (рис. 89, справа), то толщина ребра определяется расстоянием между точками пересечения боковой грани и вершины ребра.
Рис. 89. Пример указания толщины ребра.
6. При переменном расстоянии между ребрами (рис. 90) указание размеров производить от осевых линий в плановой проекции. Такая система указания размеров сокращает количество их на чертеже и облегчает разметку штампа.
Рис. 90. Построение ребер, не параллельных друг другу.
Допуски К на размеры А и Б назначаются по нормали АН-1985.
7. При постоянном расстоянии между ребрахГи указывать размеры по одному из трех вариантов, приведенных на рис. 91.
Рис. 88. Возможные дефекты при обрезке облоч,
Рис, 87. Схема обрезки облоя.
Рис. 91. Варианты указания размеров между параллельными ребрами.
& Зак. 290
225
Часть III. Технологичность конструкций деталей из металлов
8. При указании размеров не координировать положение радиусов. При сравнительно широких допусках на величину технологических радиусов их координирование может привести к искажению детали. На рис. 92 и 93 приведены примеры правильного и неправильного указания размеров.
неправильно
Правильно
Рис. 92. Указание размеров иа двутавровом сеченая.
Рис. 93. Указание размеров, определяющих сопряжение головки со стержнем.
9. Избегать указания размеров цепочкой. Это приводит к суммированию отклонений на каждый размер, что может дать значительную погрешйость. На рис. 94 приведен пример правильного и неправильного указания размеров.
Рис. 94. Указание размеров, определяющих положение бобышек.
223
10. Допуски на размеры между необрабатываемыми поверхностями или между одной необрабатываемой и другой обрабатываемой проставлять непосредственно на размере.
Величину допусков оговаривать в примечаниях не рекомендуется. Соблюдение этого правила обязывает конструктора тщательно продумать вопросы, связанные с прочностью и привесами на каждую деталь.
11. Величину штамповочного уклона указывать на чертеже детали или в примечании.
Если деталь выполняется с одним штамповочным уклоном, то величину его можно оговаривать в примечании. Если же для данной детали в зависимости от различных соотношений конструктивных элементов требуются различные штамповочные уклоны, то преобладающий штамповочный уклон указывать в примечании, а остальные проставлять на чертеже (см. рис. 79).
12. На особо ответственных деталях указывать нужное направление волокна.
Механические свойства горячештампованных заготовок анизотропны. Вследствие волокнистого строения деформированного металла его механические свойства вдоль и поперек волокон различны. При проектировании деталей ответственного назначения необходимо учитывать, что основные усилия, действующие в детали, должны быть направлены вдоль волокон.
Возможность достижения нужного направления волокна на деталях сложных конфигураций устанавливается при консультации со специалистом по горячей штамповке.
13. При определении массы детали необходимо учитывать положительные линейные отклонения на размеры между необрабатываемыми поверхностями.
Масса детали определяется по номинальным размерам, а привес от положительных линейных отклонений — как положительное, отклонение по массе. Например: масса детали 3,5 кг; привес 0,2 кг. В спецификации на чертеже в колонке «Масса детали» указывается 3,5+0,2 кг.
В случае завышения массы на чертеже детали должны быть указаны зоны возможной обработки, которые выбирают из условий простоты механической обработки и минимальных затрат (прямолинейные участки легко обрабатываются скоростным фрезерованием, сверлением отверстий на полотнах и т. Д.)-
14. На толщину стенок и перемычек указывать допускаемые отрицательные отклонения. Это даст возможность при разработке чертежа заготовки обеспечить заданную конструктором минимальную толщину стенки или перемычки.
15. При определении расстояний между центрами отверстий указывать допускаемые отклонения. Без этих отклонений не представляется возможным производить расчеты, связанные с обеспечением минимальной толщины стенки или перемычки.
16. На чертежах деталей предусматривать при необходимости специальные технологические припуски, связанные с последующей обработкой.
www.vokb-la.spb.ru
to
Гл. 3. Технологичность конструкций деталей из заготовок, получаемых объемным деформированием
Часть III. Технологичность конструкций деталей из металлов
Форма технологического припуска устанавливается технологом-механиком. Технолог по горячей штамповке должен в данном случае санкционировать возможность изготовления детали с указанным технологическим припуском.
17. Сопрягаемые поверхности детали должны подвергаться механической обработке или чеканке.
В том и другом случаях на этих поверхностях следует указывать соответствующие знаки обработки. На необрабатываемых поверхностях детали следует ставить знак со .
18. Смещение при горячей штамповке в плоскости разъема одной половины детали относительно другой в чертеже детали не указывать. Это смещение обычно указывается в чертежах заготовок, так как в допусках на размеры штампованных заготовок смещение не учитывается.
19. Допускаемое -коробление необходимо указывать на чертеже детали.
Величина коробления должна учитываться технологом-механиком при назначении припусков на механическую обработку.
20. На чертежах деталей из штампованных заготовок должно быть указание, разрешающее изготовлять эти детали в опытном производстве из кованых заготовок (с соблюдением штамповочных ук
лонов и остальных конструктивных элементов, указанных на чертеже детали).
21. Чертеж детали из штампованной заготовки должен быть согласован с технологом по горячей штамповке и подписан им.
22. На чертеже детали необходимо указывать группу контроля.
В зависимости от степени ответственности детали назначается та или иная группа контроля. Различают три группы контроля.
К 1-й группе контроля относятся особо ответственные детали. Необходимо проверять механические свойства каждой детали, отнесенной к 1-й группе.
Ко 2-й группе контроля относятся детали ответственного назначения. В данном случае механические и прочие свойства проверяются только на одной детали из определенной партии.
Программа испытаний и местоположение образцов также устанавливаются специальными техническими условиями.
К 3-й группе контроля относятся все остальные детали, которые обычно не подвергаются специальным испытаниям.
На рис. 95 приведен пример чертежа детали, оформленного с учетом перечисленных выше требований.
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ ДЕТАЛЕЙ, ПОЛУЧАЕМЫХ ХОЛОДНЫМ ВЫДАВЛИВАНИЕМ
Холодное выдавливание — это процесс получения деталей И полуфабрикатов сложной формы постоянного и переменного сечения путем пластического истечения металла в формообразующую полость инструмента.
Процесс холодного выдавливания основан на использовании пластичности металлов и сплавов, которая определяется их природой, способом деформации (схемой напряженного состояния), контактными условиями деформации на границе инструмент— заготовка и Температурно-скоростным фактором.
Схемы напряженно-деформированного состояния в процессе холодного выдавливания совершенно различны в разных зонах деформируемой заготовки: от трехосного неравномерного сжатия в зонах заготовки между давящими поверхностями инструмента до плоского или линейного сжатия или растяжения в зонах свободного истечения металла.
Получение деталей разнообразных конструктивно-геометрических форм осуществляется по различным схемам процесса.
Выбор оптимальной схемы деформирования определяется геометрической формой, размерами детали и физико-механическими свойствами металла заготовки в зависимости от
а) анализа напряженно-деформированного состояния металла в процессе холодного выдавливания;
б) соотношения геометрических размеров отдельных конструктивных элементов детали. Схема
228
процесса должна соответствовать минимуму требуемой энергии формоизменения;
в) рабочего давления на инструмент в процессе формообразования. Схема процесса должна соответствовать минимуму рабочего давления.
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ХОЛОДНОГО ВЫДАВЛИВАНИЯ
Холодным выдавливанием можно изготавливать детали самых разнообразных геометрических форм и размеров из большинства конструкционных черных и цветных металлов и сплавов.
- Размеры изготавливаемых деталей практически ограничиваются размерными возможностями, мощностью применяемого оборудования и прочностными характеристиками инструментальных материалов. Обычно .изготавливаются детали диаметром 5—120 мм (реже до 160 мм), высотой 80—450 мм и толщиной стенки или перемычки 0,4—20 мм.
Процесс холодного выдавливания рационально применять для изготовления объемных деталей.
На деталях выдавливают всевозможную маркировку, бобышки или углубления, числовые и буквенные надписи с симметричным или несимметричным расположением их.
ПРИМЕНЯЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Металлы и сплавы, обрабатываемые холодным выдавливанием, должны обладать возможно низким пределом текучести, малой склонностью к упрочнению и достаточной пластичностью.
www.vokb-la.spb.ru
Гл. 3. Технологичность конструкций деталей из заготовок, получаемых объемным деформированием
Основным критерием, определяющим возможность обработки применяемого металла методом*холодного выдавливания, является рабочее давление, которое не должно превышать 200—250 кГ/мм2. Более высокое давление резко снижает стойкость инструмента, и процесс становится экономически неоправданным.
Состав стали должен допускать деформацию свыше 25% за одну операцию. Предельное значение степени деформации для сталей при холодном выдавливании —70—80%.
1. Для холодного выдавливания могут применяться малоуглеродистые, среднеуглеродистые и малолегированные стали в отожженном состоянии с содержанием углерода не более 0,45%. Увеличение содержания углерода, различных примесей и легирующих элементов ведет к снижению пластичности сталей и увеличению сопротивления деформированию.
Углеродистые стали, обработанные холодным выдавливанием, часто по механическим свойствам, не уступают легированным сталям вследствие повышения механических свойств.
2. Для выдавливания деталей типа стержней с головкой, трубок с фланцем, шестерен и шлицевых валиков при степенях деформации не более 65— 75% могут использоваться стали 10, 20, 30, 40, 45, I5X, 15Г, 20Х, ЗОХ, 18ХГТ, 12ХНЗА.
При выдавливании деталей из сталей 45, ЗОХ, WX не рекомендуется превышать степень деформации 0,65—0,70 в целях повышения стойкости инструмента.
3. При выдавливании деталей типа стаканов, втулок со степенью деформации не более 0,65-0,70-могут быть использованы стали марок 10, 20, 15Х, !5Г, 20Х, 18ХГТ, 12ХНЗА.
Применение для этих деталей более прочных сталей 30, 45, ЗОХ, 40Х резко снижает стойкость инструмента, приводит к образованию трещин на наружной поверхности деталей.
4. Для процессов холодного выдавливания могут применяться следующие цветные металлы и их сплавы:
а) олово и свинец, обладающие высокой пластичностью и оказывающие незначительное сопротивление деформированию. Степень деформации — 95— 99%, толщина стенки может доходить до 0,076 мм;
б) технический алюминий марки АД и алюминие-зые сплавы АМц, АМг, обладающие высокой пластичностью и незначительным сопротивлением пластической деформации. Эти материалы допускают значительные степени деформации (до 90—96%);
сплавы АВ, АМгб, Д16, ДI, В95, обладающие значительным сопротивлением пластической деформации. Допустимые степени деформации — 65— 90%. В сплавах алюминия с магнием и цинком в процессе формообразования возможны структурные и фазовые превращения, которые значительно сокращают возможности применения этих сплавов.
Для сплава АМгб степень деформации —до 80%. Высота и диаметр детали не более 60 мм, толщина стенки превышает 1,5 мм.
Установленный предел степени деформации для материала Д16 — 75—80%. Размер деталей по диаметру—до 55 мм, толщина стенок — до 1—1,5 мм;
в) медь Ml, М2, М3 и ее сплавы марок Л96, Л90, Л86, Л68, Л62, которые деформируются в холодном состоянии, при этом требуются большие давления (приближаются к допустимым значениям прочности инструментальных сталей).
Деформируемость латуни определяется главным образом ее химическим составом. Латуни с содержанием цинка до 20% обрабатываются сравнительно легко. Повышение содержания цинка усложняет процесс. При содержании цинка свыше 40% латуни практически не применяются для холодного выдавливания вследствие их хрупкости;
г) магниевые сплавы МА2, МА8, МА9, которые обрабатываются с подогревом заготовок до температур 270—400°С.
Для магниевых сплавов недопустимы высокие скорости деформирования при штамповке деталей сложной формы.
Из магниевых сплавов можно получать пустотелые детали круглого, квадратного и прямоугольного сечений с диаметром 25—150 лш, толщиной стенки 1,54—6,5 мм и отношением -г-< 3;
d
д) титан и титановые сплавы ВТ1 и ВТ2. Детали из титана и титановых сплавов простой конфигурации удовлетворительно обрабатываются в холодном состоянии..Детали сложной формы штампуются с подогревом заготовок до температуры 500—600°С.
Процесс холодного выдавливания сопровождается значительным упрочнением обрабатываемого металла (табл. 19).
Таблица 19
Материал Марка материала Пр— *= ная сте- толщина стенки пень или дефор- пере-мации, % “и'
Стали 1 малоуглеродистые Ст. 10, Ст. 20 . 75 2,0
среднеуглеродистые Ст. 30, Ст. 35, Ст. 45 60-65 2,0-2,5
низколегированные 15Х, 15Г, 20Х, ЗОХ, 40Х 60-65 2,0-2,5
среднелегироваиные ЗОХГСА 50 -60 2,0-2,5
высоколегированные Х18Н9Т, 18ХГТ, Х18Н10Т 50-60 2,0-2,5
229
www. vokb- la .spb. ru
Часть III. Технологичность, конструкций деталей из металлов
Продолжение табл. 19
Материал Марка материала Предельная степень деформации, °Л Допустимая толщина стенки или перемычки, мм
I Цветные металлы и сплавы 1 алюмини- евые сплавы пластичные АД, АМцАМ 95-97 0,6-0,8
малоплас- тичные АМгАМ 90-92 1,0
АВ, Д1, Д16 80 1,5
АМгб 75-80 1,5
АМгЗ 75-85 1,5
медь и ее сплавы высокопластичные Ml,- М2, М3, Л68 95 0,3-0,5
низкопла-стичные Л62 85-90 0,6—0,8
магниевые сплавы МА2, МА8, МА9 40—70 2,0
титановые сплавы ВТ1, ВТ2, ОТ4-1 45-60 2,5—4,0
Таблица 20
Механические свойства при холодном выдавливании
Механические характеристики
Марка до выдавливания ф S после выдавливания ф S я
материала ‘«в степень формацг св> кГ/мм* 8, И я о о-
Д16 21 12 ' 50 70 53,6-57,7 59,4—60,8 6,4 6,4 172 186
АМг 15 24 50 70 28,4—32,0 32,0—34,6 9,6—12,8 5,2— 8,8 97 119
АМгЗ 18 13 50 70 31,7-32,7 32,8—34,5 6,8-9,3 4,0-5,6 78* 86
АМц 13 29 50 70 20,6 21,5 16,8—22,0 12,8-14,0 59 66
Ст. 10 32 24 50 70 69,7-70,2 79,8-80,3 14,4-16,0 79,8-80,3 120 153
В зависимости от степени деформации и металла физико-механические свойства обрабатываемого металла изменяются (табл. 20):
предел прочности увеличивается в среднем в 1,5—2 раза, предел текучести—в 2—3 раза;
твердость возрастает в среднем в 1,5—2 раза;
относительное удлинение и сужение уменьшаются в 2—4 раза, ударная вязкость с ростом степени деформации до е=0,5^-0,6 повышается, а выше е = = 0,6 — несколько снижается.
В результате упрочнения металла и получения высокого класса чистоты поверхности наблюдается повышение износостойкости и усталостной прочности деталей. Результаты сравнительных механических испытаний представлены в табл. 21.
При высоких степенях деформации твердость металла при изготовлении детали из низкоуглеродистой стали становится сравнимой с твердостью среднеуглеродистой или низколегированных сталей после термической обработки. Это позволяет проводить замену материала с более дорогих металлов детали на более дешевые и пластичные.
В результате длительной эксплуатации без нагрева или длительного, вылеживания прочность и твердость металла, полученная вследствие упрочнения, изменяется незначительно: на 15—25%.
КОНСТРУИРОВАНИЕ ДЕТАЛЕЙ В
Для обеспечения технологичности деталей, изготавливаемых холодным выдавливанием, рекомендуется
1) штамповочные уклоны’ не назначать, так как даже детали большой длины свободно выталкиваются из штампов (рис 96, п. 1);
2) не штамповать выдавливанием детали с местными утолщениями (особенно несимметричного расположения), со всевозможными ребрами жесткости, перегородками. Утолщения, ребра и т. п. необходимо приваривать (рис. 96, п. 2);
3) избегать резких переходов от одной поверхности к другой, острых кромок и углов. Углы деталей скруглять в соответствии с табл. 22. Радиусы закруглений даны для деталей нормальной и повышенной точности;
4) избегать резкого изменения поперечного сечения или резких переходов от толстой стенки к тонкой, так как образуются зажимы металла. Послед-? ние препятствуют вытеснению материала, ведут к образованию-трещин и разрушению. В этих местах появляются чрезмерные нагрузки, снижающие стойкость штампов (рис. 96, п. 3, 4);
5) не выдавливать ступенчатые детали с малыми перепадами внутренних и внешних диаметров с соотношением последних меньше 15%, так как в таких случаях при большом износе штампов изготовление деталей может оказаться нерентабельным. Ступенчатые поверхности с малым перепадом диаметров целесообразнее обрабатывать резанием (рис. 96, п. 6);
6) в деталях не допускать подрезы и канавки, так как их наличие усложняет конструкцию инструмента. Это экономично только для очень больших партий деталей (рис. 96, п. 7);
230
www. vokb- la .spb. ru
Гл. 3. Технологичность конструкций деталей из заготовок, получаемых объемным деформированием
Таблица 21
Таблица сравнительных механических испытаний деталей, полученных холодным выдавливанием
и сопоставимыми процессами
Материал Вид обработки и количество образцов & Схема испытания Результат сравнения статической нагрузки
механической обработки, литья ХОЛОДНОГО выдавливания
Д16Т Механическая обработка; холодное выдавливание; три образца Сжатие 8300 8150 8340 11250 11370 11450
—

Д16Т То же Рг 1стяжение 1170 1320 1220 2185 1600 2050
— —Н- -

АЛ9 Литье; три образца Растяжение 1 3310 3360 3050 4270 4650 4550 •
га

Д16Т Механическая обработка; три образца Растяжение 1 1 1 1500 1225 1200 2430 2350 2660
1 1

Д16Т То же Сжатие 4850 4960 5050 6370 6400 6300
ZZZZZZZZZ/z

W/Wz

Д16Т и Сжатие 5300 5300 5360 5350 5250 5500
7

/ у / Л. — 1
1
231
www.vokb-la.
Часть III. Технологичность конструкций деталей из металлов
Таблица 22
Радиусы закруглений углов мм
Размер детали (в плане) Радиусы закруглений внешних углов Радиусы закруглений внутренних углов
нормальной точности повышен-ной точности нормальной точности повышенной точности
0- 10 0,5-2,0 0,3-1,0 1,0— 3,0 0,5-1,5
10— 25 0,7-2,0 0,5—1,5 1,5- 4,0 0,7-2,0
25- 50 1,0-3,0 0,7-2,0 2,0— 5,0 1,0-3,0
50- 80 1,5-5,0 1,0-3,0 2,5- 7,0 1,5-5,0
80—120 2,0—6,0 1,5-5,0 3,0- 9,0 2,0-7,0
120-160 3,9—9,0. 2,0-8,0 4,0—10,0 3,0-9,0
7) не допускать наличия в деталях отверстий малого диаметра и большой глубины;, это ослабляет отдельные элементы инструмента, предназначенного для получения такого рода отверстий (рис. 96, п. 8);
8) при больших степенях деформации (60— 70%) не изготавливать детали с толщиной дна или перемычки меньше толщины стенки, так как это ведет к росту усилия деформирования в конце хода, снижению стойкости инструмента, а также к изменению формы детали (рис. 97);
Рис. 97. Характер изменения формы детали, если толщина дна или перемычки меньше толщины стенки.
9) избегать изготовления холодным выдавливанием деталей с большими углами конусности (свыше 6°), так как в этом случае распределение сил и выталкивание детали становится неблагоприятным;
10) боковые отверстия в тонкостенных фланцах и стенках пробивать в штампах на прессах после выдавливания и отбортовки (рис. 96, п. 9);
11) при холодном выдавливании можно получить точные поверхности под внутреннюю или наружную резьбу (рис. 96, п. 10);
12) избегать изготовления деталей с прямыми или острыми углами;
13) не допускать скошенных фланцев;
14) ступенчатость внутренних и внешних диаметров должна нарастать в одном направлении (рис. 96, п. 13, 14);
232
15) холодным выдавливанием изготавливать только прямозубые конические и цилиндрические колеса;
16) простановку размеров на чертеже полуфабриката выполнять так, как показано на рис. 98.
Рис. 98. Простановка размеров в чертежах деталей, из- . готовленных холодным выдавливанием.
Пример оформления чертежа представлен на рис. 99 и 100.
ТОЧНОСТЬ ДЕТАЛЕЙ
Точность деталей, получаемых холодным выдавливанием, определяется видом применяемого оборудования, его состоянием, точностью инструмента, его стойкостью и степенью износа и во многих случаяхотклонениями размеров исходного материала. .
При проектировании размеров заготовки необходимо учитывать износ пуансона и матрицы (табл. 23).
Назначение очень жестких допусков может сделать Нерентабельным изготовление деталей методом холодного выдавливания.
' "Экономически целесообразной является точность размеров детали, равная 2—4-му классам (диа-метр/.сторона прямоугольника). Точность размеров, зависящих от наладки пресса (толщина перемычки донышка), находится в пределах 3—5-го классов точности. Точность деталей может быть повышена введением калибрующих операций, но это повысит себестоимость деталей.
www. vokb- la .spb. ru
Гл. 3. Технологичность конструкций деталей из заготовок, получаемых объемным деформированием
Заготовка аз D16T
Шероховатость поверхности заготовки- W
Примечания: 1. Острые кромки скруглить R 0,2— R 0,5.
2. Неперпендикулярность торцов А относительно 0 22 Л3 .допускается не более 0,05. Измерять индикатором на 0 40.
3. Изготовлять методом холодного выдавливания из Д16Т-к45 или Д16Т Й)42Х10.
4. Место замера твердости по Роквеллу — поверхность, где ставятся клейма. Твердость разрешается замерять на поверхности Й)28С5.
Рис. 99. Втулка.
Шероховатость поверхности заготовки -V4
Пр нмечания: 1. Биение торца Л, 0 16,5 А< и 019 А5 относительно резьбы 0,05.
2. Фаски резьбы — по 299АТ.
3. Клеймить на бирке.
4. Изготовлять методом холодного выдавливания из АМц-к48.
Рис. 100. Фланец.
Зак. 290
233 •
www. vokb- la .spb. ru
Часть III. Технологичность конструкций деталей из металлов
Изготавливается без припуска на
Таблица 23
мм
Размер диаметра инструмента Износ на тысячу деталей (ориентировочно)
матрицы пуансона
До 30 0,005 0,005-0,008
. 60 0,025 0,005-0,008
механическую обработку
Колебание размера по высоте детали зависит от заданного допуска по массе заготовки, степени износа инструмента, точности изготовления толщины донышка. При выдавливании металла из открытого штампа не рекомендуется назначать допуски в направлении выдавливания, то есть по высоте или длине детали. Практически допуск на полную длину или высоту назначается в пределах 3—6 мм для подрезки торца на станке.
Допуски на размеры некоторых стандартных деталей, получаемых холодным выдавливанием, даны в табл. 24—26.
Иногда удобнее пользоваться значениями допусков по массе. Эти значения не должны выходить за пределы допусков на размеры. Для определения отклонений по массе можно пользоваться кривой, представленной на рис. 101.
Припуск на доделку резанием
Изготавливается без припуска на механическую обработку
Припуск на шлифовку
Масса детали (заготовки), кг
Рис. 101. Отклонения по массе для различных деталей.
Обработка штамповкой без припуска
Обработка штамповкой с припуском на обработку резанием
Точность изготовления деталей по геометрической форме определяется по табл. 27.
Соосность наружных и внутренних поверхностей деталей определяется в соответствии с табл. 28.
Размеры поверхностей отштампованных деталей, предусмотренные как предварительные, должны иметь припуски, компенсирующие все отклонения формы и размеров при штамповке.
234
Оставлен припуск на обработку резанием, остальное оформляется штамповкой
Рис. 102. Исполнение основных элементов геометрической формы.
www. vokb- la .spb. ru
Гл. 3. Технологичность конструкций деталей из заготовок, получаемых объемным деформированием
мм
Таблица 24
Деталь Номинальный размер Допуск на размер при Номинальный размер Искривление
прессовании калибровке
10-18 18-30 30—50 50-80 80—100 0,11 0,13 0,16 0,19 0,22 0,052 0,062 0,074 0,087 До 100 . 200 . 500 . 700 . 1200 0,02-0,15 0,05-0,25 0,1 —0,5 0,2 -1,5 0,5 —2,0

/ / / 'J

мм
Таблица 25
Деталь Допуск на размер S Допуск на размер h
Номинальный размер S = 2 + 15 S = 0,5 -г 6 Номинальный размер — <1,2; D S = 2 + 15 — <1,2; D 5 = 0,5 ±-6
при обычном прессовании при последующей калибровке при обычном прессовании при последующей калибровке при обычном прессовании при последующей калибровке при обычном прессовании ори последующей калибровке
5. D 2 2-10 10-15 До 0,6 0,8-1,2 1,2-2,0 2,0—3,5 3,5-6,0 ±0,1 ±0,15 +0.2 ±0,05 ±0,10 ±0,15 ±0,05-0,1 ±0,07—0,1 ±0,10-0,15 ±0,12-0,15 ±0,15-0,2 ±0,02 ±0,02 ±0,025 ±0,03 ±0,04 До 2 2—10 10—15 15—25 25-40 40-50 50-70 ±0,15-0,2 ±0,2 —0,3 ±0,25-0,3 ±0,3 —0,4 ±0,4 —0,5 ±0,1 ±0,15 ±0,2 ±0,25 ±0,35 ±0,15 ±0,2—0,3 ±0,25-0,35 ±0,3-0,4 ±0,35-0,5 ±0,4—0,5 ±0,5-0,6 ±0,1 ±0,12 ±0,15 ±0,2 ±0,25 ±0,3 ±0,35
а

•7 /у 4Г

-
мм
Таблица 26
Деталь Номинальный размер Допуск на размер
D d D а
S = 0,5 -г 6
при обычном прессовании при последующей калибровке при обычном прессовании при последующей калибровке при обычном прессовании при последующей калибровке при обычном прессовании при последующей калибровке
5,, 0 Менее 10 10-30 30—40 40-50 50—60 60-70 70-80 80-90 90—100 100-120 120-140 ±0,08 ±0,1 ±0,12 ±0,15 ±0,2 ±0,22 ±0,25 ±0,3 +0,35 ±0,4 ±0,05 ±0,06 ±0,07 ±0,1 ±0,12 ±0,15 ±0,17 ±0,2 ±0,22 ±0,25 ±0,1 ±0,1 -0,2 ±0,15—0,25 ±0,2 —0,25 ±0,2 —0,3 +0,2 —0,3 ±0,2 —0,35 ±0,25-0,4 ±0,3 —0,45 ±0,35—0,5 ±0,05 ±0,05-0,1 ±0,1 -0,15 ±0,1 -0,15 ±0,12—0,2 +0,15-0,25 ±0,15-0,25 ±0,2 -0,3 ±0,2 —0,35 ±0,3 -0,4 ±0,1 ±0,1 ±0,1 ±0,1 ±0,2—0,3 ±0,2-0,3 ±0,2-0,3 ±0,2-0,3 ±0,2-0,3 ±0,3 ±0,4 ±0,02 ±0,02 ±0,02 ±0,025 ±0,3 ±0,35 ±0,4 ±0,05 ±0,06 ±0,08 ±0,12 ±0,05 ±0,05-0,07 ±0,08—0,10 ±0,1 —0,12 ±0,12-0,14 ±0,15-0,18 ±0,18-0,2 ±0,2 —0,24 ±0,25—0,3 ±0,3 —0,4 ±0,4 —0,5 ±0,02 ±0,02-0,04 ±0,02-0,04 ±0,025—0,04 ±0,03-0,05 ±0,03-0,05 ±0,04-0,05 ±0,05-0,08 ±0,06-0,09 ±0,08—0,1 ±0,1 -0,12
а ,
% м // // ! 4?

30*
235
www.vokb-la.
Часть III. Технологичность конструкцыйдеталей из металлов
Как правило, внутренние поверхности выдавливаемых деталей следует выполнять в соответствии с чертежом детали, наружные — с припуском на механическую обработку (рис. 102).
Припуск на последующую механическую обработку предусматривается, когда
а) класс точности и чистоты готовой детали должен быть более высоким, чем обеспечивается выдавливанием;.
б) некоторые элементы конфигурации готовой детали не обеспечиваются выдавливанием, например,
зарезьбовая канавка и (рис. 403, й);
уступ . перед резьбой
Рис. 103. Получение канавки (а) или выточки внутри отверстия (tf).
Табл ада- 27
www. vokb- la .spb. ru
Гл. 3. Технологичность конструкций деталей ив заготовок, получаемых объемным деформированием
мм
Таблица 28
Измеряемый размер
Толщина стёнки
D
И
до 3 | св. 3 Соосность
Эскиз детали
До 20
До
20
50
До
0,02
0,07
30
20
50
100
0,025 0,05
0,1
60
50
100
0,06
0,05-0,1
До 0,035
, 0,07
ности. Шероховатость поверхности зависит от марки материала (табл. 29). Для получения данных табл. 29 необходимо, чтобы шероховатость поверхности исходной заготовки была не ниже 5-го.класса чистоты.
На рис. 106 дано сравнение поверхностей, прошедших различную обработку.
Недеформированные части заготовок меняют класс чистоты поверхности после выдавливания незначительно.
Неправильно подобранная смазка ведет к образованию трещин и задиров.
Прочность и износостойкость деталей повышается в результате наклепа металла в процессе деформации и благоприятного расположения волокон.
Предел прочности для сталей после холодного выдавливания при степени деформации 0,6—0,7 возрастает в 1,5—2 раза.
Таблица 29
в) уступ у детали должен быть без радиуса или фаски (рис. 104) ; выдавливанием невозможно получить тонкие стенки, донышко или перемычку (рис. 105).
Рис.. 105.
КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТИ
Качество поверхностей после деформации при холодном выдавливании высокое.
Упрочнение поверхности детали при выдавливании, использование для смазки поверхности заготовок смазок оптимальной вязкости и полированного инструмента позволяют получить шероховатость по-1ерхности деталей в пределах4?—10-го классов чи-:тоты.
Качество поверхности детали после выдавливали уступает только качеству полированной поверх-
№ Материал Поверхности
А' Б В Г Д
детали Шероховатость поверхности, класс чистоты
1 Д1Т 6 11 10 6 10
2 Ст. 10 6 7-8 7 5 —
3 АДМ 7 6-7 6 — 10
4 Л62 7 7 — — 10
5 Ст. 15Г 6 7—8 7-8 6 —
6 Ст. 10 6 6-7 6-8 — —
237
www.vokb-la.spb.ru
Часть III. Технологичность конструкций деталей из металлов
Рис. 106. Шероховатость поверхности:
а — чистовая обточка, микронеровйостн 10—15 лис, несущая поверхность 5%; б — чистовая полировка, микронеровности 1—10 мк, несущая поверхность 25%; в — холодное выдавливание, микронеровно-стн 0,3—3,5 мк, несущая поверхность 20—65%; г — полировка, микронеровностн 0,1—0,63 мк, несущая поверхность 50—-80%.
4. На особо ответственные детали перед запуском их в серию конструкторским отделом назначается проверка их на прочность по специальной методике. Необходимость такой проверки оговаривается в перечнях деталей, переводимых на холодное выдавливание.
5. Процесс холодного выдавливания не влияет на свариваемость и способность к пайке. Однако во избежание местного снятия упрочнения металла перед сваркой или пайкой детали следует подвергнуть неполному отжигу.
ОСОБЕННОСТИ ПОСЛЕДУЮЩЕЙ ОБРАБОТКИ
Детали, полученные холодным выдавливанием и требующие последующей механической обработки, имеют некоторые особенности при обработке:
1) их нельзя обработать инструментом с обычными углами заточки. Необходимо использовать инструмент с передним углом заточки больше 10° для обеспечения лучшей чистоты обработки и меньшей температуры нагрева;
2) для стальных деталей, например, рекомендуются следующие геометрические параметры инструмента в зависимости от степени деформации и марки стали:
на" резцах задний угол а=8—10° (в среднем 9°); угол заострения 0=45—57° (в среднем 50°); передний угол у=25—35° (в среднем 30°); угол в плане х=45°; угол при вершине е—100°.
Дефекты, возникающие в процессе холодного выдавливания, можно охарактеризовать как дефекты* вызванные
а) неправильной конструкцией и некачественным изготовлением штампа;
б) неточной установкой и настройкой штампа;
в) нарушением настройки штампа;
г) низкой жесткостью инструмента и пресса;
д) несоблюдением техпроцесса подготовки металла и поверхности исходной заготовки;
е) неправильно выбранной схемой процесса.
Технические условия на детали, изготовляемые холодным выдавливанием:
1. Детали, изготавливаемые холодным выдавливанием, по геометрическим размерам и шероховатости поверхности должны отвечать требованиям чертежа и техническим условиям на поставку от цехов-потребителей.
2. Детали, по состоянию поверхностей не имеющие припуск на дальнейшую обработку, должны отвечать требованиям, указанным в технологическом процессе в соответствий с назначением каждой конкретной детали в конструкции изделия.
3. На поверхностях деталей, имеющих припуск на дальнейшую обработку, допускаются дефекты по-поверхности глубиной до 2/з припуска. Это должно быть оговорено в технических условиях на поставку цеху-потребителю.
На спиральных сверлах угол спирали «*30°; угол заточки «*118°.
На метчиках передний угол —20°.
На фрезах передний угол ух=15—30°, задний угол ах=8—12°.
На протяжках и прошивках передний угол у= = 10—15°; задний угол а=2—3°; ширина калибрующей ленточки 0,6—2 льи;
3) необходимо уменьшить глубину шлифования и создать обильное охлаждение для уменьшения температуры нагрева;
4) хотя процесс холодного выдавливания не влияет на свариваемость и способность к пайке, во избежание местного снятия упрочнения металла необходимо перед сваркой или пайкой детали подвергнуть неполному отжигу;
5) необходимо перед сваркой или пайкой удалить смазочный слои или слой покрытия. Особенно нежелательное действие оказывает слой покрытия (для сталей — слой фосфатирования), который после выдавливания становится очень плотным. Сваривае-мость металла в этом случае очень плохая;
6) перед покрытием (покраской, эмалированием, лужением, хромированием, никелированием) деталей, полученных методом холодного выдавливания, необходимо удалить смазочный слой нли слой смаз-коносителя.
238
www.vokb-la.spb.ru
Гл. 3. Технологичность конструкций деталей из заготовок, получаемых объемным деформированием
ЛИТЕРАТУРА
1. Весовые отклонения на детали с необрабатываемыми поверхностями, изготовленные горячей штамповкой. Проект нормали МАП. НИАТ, 1954.
2. Гокун В. В. Технологические основы конструирования з машиностроении, ч. И. Машгиз, 1950.
3. Допуски на размеры и припуски иа обработку штампованных заготовок, изготовляемых нз стали и цветных сплавов на молотах и прессах. АН-1985. НИАТ, 1966.
4. Никольский Л. А. Горячая штамповка заготовок нз • титановых сплавов. М., «Машиностроение», 1964.
5. Ковка и штамповка магниевых сплавов на молотах н прессах. РТМ-741. НИАТ, 1954.
6. Конструктивные элементы штампованных заготовок из стали и цветных сплавов. РТМ-1048. НИАТ, 1963.
7. Л е р и н м а н С. М. Технологичность конструкций в машиностроении. Машгиз, 1946.
8. Руководящие материалы по технблогичности конструкций. Оборонгиз, 1954.
9. Технологичность конструкций в машиностроении. ВНИТОМАШ, Ленинградское отделение. Машгиз, 1950.
10. Степанов В. Н. Технология чеканки штампованных деталей. Оборонгиз, 1954.
11. Рекомендации по технологичности самолетных конструкций. Оборонгиз, 1959.
www.vokb-la.spb.ru
ГЛАВА 4
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИЙ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ЛИТЫХ ЗАГОТОВОК
31 Зак. 290
241
www. vokb-
Составители: канд. техн, наук В. Г. АНТА-111 ЕВ, канд. техн. наук Е. Б. ГЛОТОВ, канд. техн, наук В П. КАЛИНИН, А. А. КОЛОМЕЙЦЕВА, М. С. ЛЕЩЕВА, канд. техн, наук А. С. МУСИЯ-ЧЕНКО, Н. С. ОСТРЕНКО, И. К. ПЛЕШАКОВ, В. М. ПРИХОДЬКО, канд. техн, наук Е. С. СТЕБАКОВ, канд. техн, наук Г. Л. ХОДОРОВСКИЙ
содержание
Стр.
Введение ............................ 243
Общие рекомендации....................245
Выбор материала.....................245
Выбор способа литья.................251
Рекомендации по технологичности' конструкций литых деталей.....................256
Положение деталей в форме...........256
Толщина стенок......................257
Переходы, сопряжения стенок и радиусы закруглений ..........................259
Рёбра жесткости.....................260
Получение отверстий.................262
Уклоны........................... . 263
Точность размеров и шероховатость поверхности литых деталей.....................263
Назначение класса точности..........263
Правила оформления чертежей литых деталей ..............................264
Литература............................265
242
www.vokb-la.spb.ru
Гл. 4. Технологичность конструкций деталей из литых заготовок --------------------------£—й---------------------------------
Введение
Анализ современных конструкций самолетов, выпускаемых авиационной промышленностью, показывает, что примерно 50—60% деталей, оформляющих наружный контур изделия (отсеки корпусов, воздухозаборники, элементы крыла и оперения) и деталей внутреннего набора (рамы, шпангоуты, балки, кронштейны, рычаги, качалки и др.) могут изготавливаться в виде монолитных конструкций различными методами литья (см. схему).
Увеличению применения количества литых деталей способствуют совершенствование существующих способов лнтья в песчаные и керамические формы, кокили, под давлением и создание новых сплавов, технологических процессов и специализированного оборудования для литья крупногабаритных деталей (литье направленно-последовательной кристаллизацией и выжиманием под низким давлением и др.).
Литые детали самолетов
I Магниевые ! и титановые сплавы
Магниевые и алюминиевые сплавы
Магниевые и алюминиевые сплавы
Магниевый сплавы
Магниевые, алюминиевые и титановые сплавы; сталь
Магниевые, алюминиевые и титановые сплавы; сталь
Алюминиевые сплавы, чугун
При этом трудоемкость изготовления деталей из литых заготовок в условиях серийного производства не будет превышать 35—60% общей трудоемкости изготовления их из деформируемых материалов в виде сборных конструкций, что дает значительный экономический эффект.
Расширение области применения литых деталей в значительной степени зависит от создания наиболее технологичных литых конструкций, позволяющих применять рациональные технологические процессы и высокопроизводительное оборудование.
П*
243
Часть III. Технологичность конструкций деталей из металлов
Детали, полученные из литых заготовок, обладают целым рядом преимуществ по сравнению с изготовлением их другими способами:
а) меньшая стоимость;
б) возможность получения сложных криволинейных поверхностей, .внутренних полостей, выступов, расположенных в различных плоскостях, при минимальном количестве механической обработки. Это особенно важно при изготовлении деталей из труднообрабатываемых материалов (титан, жаропрочные сплавы, легированные стали);
в) возможность обеспечения максимального приближения литой заготовки к форме готовой детали в результате применения минимальных уклонов, радиусов и т. д.;
г) однородность механических свойств по всем направлениям в отличие от деформированных заготовок, обладающих анизотропностью свойств.
Технологические рекомендации разработаны на основе современного состояния технологии литья высококачественных деталей из черных и цветных сплавов.
www. vokb- la. spb. ru
Гл. 4. Технологичность конструкций деталей из литых заготовок
ОБЩИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ВЫБОР МАТЕРИАЛА
Выбор материала при конструировании литой детали определяется условиями работы детали (рабочая температура, среда, степень нагружения), технологией ее изготовления (способ литья, характер механической обработки и др.), а также стоимостью материала.
Для облегчения выбора материалы разделены на группы:
1) легкие и цветные сплавы — на конструкционные герметичные, высокопрочные, жаропрочные и чоррозионностойкие;
2) стали и черные сплавы — на конструкционные, нержавеющие и жаропрочные;
3) титановые сплавы — на конструкционные и жаропрочные.
При выборе марок сталей, легких цветных и титановых сплавов следует руководствоваться справочниками: «Перечень марок сталей и сплавов, рекомендуемых к использованию в опытном производстве изделий длительного ресурса авиационной техники на 1968—1971 гг.», ВИАМ, 1968 и «Справочник по авиационным материалам», ч. II, ВИАМ, 1966.
Область применения и характеристика литейных сплавов и сталей приведены в табл. 1—4.
При выборе материала, кроме его прочностных характеристик, необходимо иметь в виду его технологические и литейные свойства (табл. 5—7).
Таблица I
Характеристика и область применения литейных алюминиевых сплавов
| Гpynna i Марка Характеристика Область применения
Конст-укцион- АЛ4 Обладает хорошими литейными свойствами, удовлетворительной коррозионной стойкостью. Для литья крупногабаритных, сложных по конфигурации деталей.
:ые герметич- ные Отличается хорошим сочетанием механических свойств и герметичности. Хорошо сваривается газовой и аргоно-дуговой сваркой. Для средненагруженных детален применяется термообработка по режиму Т1; для деталей, работающих при больших нагрузках,—Тб.
Обрабатываемость резанием удовлетворительная. Недостаток: повышенная склонность к газовой пористости. Рабочие температуры — до 200°С
АЛ4М Обладает хорошими литейными свойствами, сочетает высокие механические свойства с герметичностью. Не склонен к образованию горячих трещин. Коррозионная стойкость удовлетворительная. Для литья высоконагруженных деталей и деталей, работающих под большим внутренним давлением. Рабочие температуры—до 250°С
Сваривается аргоно-дуговой сваркой. Обрабатываемость резанием удовлетворительная.
Превосходит сплав АЛ4 по прочностным характеристикам и герметичности.
АЛ9 Обладает хорошими литейными свойствами, удовлетворительной коррозионной стойкостью; отличается хорошим сочетанием механических свойств н герметичности. Для литья деталей сложной конфигурации, средней нагруженностн и деталей, работающих при температуре не выше
Сваривается газовой н аргоно-дуговой сваркой. 185°С
245
www. vokb- la. spb. ru
Часть III. Технологичность конструкций деталей из металлов
Продолжение табл. 1
Группа Марка Характеристика Область применения
Конструкционные герметичные ВАЛ5 ВАЛЮ Высокопрочный, герметичный; обладает хорошими литейными свойствами. Сваривается аргоно-дуговой сваркой. Обработка резанием удовлетворительная. Уступает сплаву АЛ9 по коррозионной стойкости н литейным свойствам. Высокопрочный, по прочности превосходит все стандартные алюминиевые литейные сплавы. Герметичность удовлетворительная. Сваривается аргоно-дуговой сваркой: Хорошо обрабатывается резанием. Для литья высоконагруженных деталей н деталей, работающих под большим внутренним давлением. Рабочие температуры—до 200°С Для лнтья высоконагруженных деталей. Рабочие температуры — до 250эС
Жаропрочные АЛЮ АЛ5 Обладает высокими механическими свойствами. Герметичность и литейные свойства пониженные. Во влажной атмосфере коррозионная стойкость удовлетворительная. Хорошо сваривается газовой и аргоно-дуговой сваркой. Обрабатываемость резанием хорошая. Недостаток снлава — склонность к образованию горячих трещин. Обладает хорошими литейными свойствами; мало склонен к образованию горячих трещин, характеризуется удовлетворительной герметичностью. Сваривается аргоно-дуговой сваркой удовлетворительно. Обработка резанием хорошая. Для литья деталей, работающих при повышенных температурах — до 300°С Для лнтья нагруженных деталей, работающих при температуре до 250°С
Коррозионно-стойкие АЛ22 Имеет хорошие литейные свойства. Мало склонен к образованию горячих трещин. Свариваемость газовой и аргоно-дуговой сваркой удовлетворительная. Для лнтья деталей под давлением несложной конфигурации, имеющих высокую коррозионную стойкость в морской воде. Рабочие температуры до 150°С
Характеристика и область применения' литейных магниевых сплавов
Таблица 2
Группа Марка Характеристика Область применения
Высокопрочные МЛ5 Обладает хорошими литейными свойствами. После термообработки имеет высокие механические свойства. Герметичность пониженная. Коррозионная стойкость удовлетворительная. В целях защиты 6т коррозии применяется анодирование или лакокрасочные покрытия. Сплав сваривается газовой и аргоно-дуговой сваркой. Для литья нагруженных деталей, работающих при температурах до 150°С, при кратковременной эксплуатации—до 250°С
246
www.vokb-la.spb.ru
Гл. 4. Технологичность конструкций деталей из литых заготовок
Продолжение табл. 2
Группа Марка Характеристика Область применения
Высокопрочные i МЛ5 ПЧ МЛ8 (МЛ12-1) МЛ12 МЛ 15 МЛ 10 По литейным, механическим и технологическим свойствам аналогичен сплаву МЛ5. Обладает повышенной коррозионной стойкостью. Обладает удовлетворительными литейными свойствами. После термообработки имеет высокие механические свойства. Сваривается аргоно-дуговой сваркой с применением присадочного материала СВ-122 Обладает удовлетворительными литейными свойствами. Отличается высокими механическими свойствами (особенно предел текучести и пластичность) Коррозионная стойкость удовлетворительная, но более высокая, чем у сплава МЛ5. Сплав сваривается аргоно-дуговой сваркой Обладает хорошими литейными и механическими свойствами. Отличается повышенной герметичностью. Коррозионная стойкость удовлетворительная, но более высокая, чем у сплава МЛ5. Сваривается аргоно-дуговой сваркой. Обладает хорошими литейными и механическими (особенно при температуре до 250°С) свойствами. Герметичность отливок повышенная, коррозионная стойкость хорошая. Сваривается аргоио-дуговой сваркой. Для высоконагруженных деталей, работающих в жестких условиях морского и тропического климата при температуре до 150°С Для изготовления высоконагруженных деталей работающих при 150 — 200°С Для литья нагруженных деталей, работающих при ударных нагрузках, и деталей, требующих максимальной усталостной прочности в конструкциях и максимального предела текучести, работающих при температуре до 150 —200°С Для лнтья нагруженных деталей, работающих при температуре до 200°С и требующих герметичности Для литья нагруженных деталей: корпусов, рам и деталей управления, требующих высокой герметичности и стабильности размеров. Все указанные детали выдерживают длительную работу при температуре до 250°С и кратковременную — до 350°С
'Таблица 3
Характеристика и область применения литейных сталей
Группа Марка Характеристика Область применения
t> 25Л ЗОЛ 35Л Углеродистые стали общего назначения. Обладают хорошими литейными свойствами, высокими показателями пластичности и вязкости при сравнительно невысокой прочности; хорошо свариваются. Обрабатываемость резанием хорошая. Для литья деталей наземного оборудования (тележки, подъемники, приспособления н т. п.)
X * 16ХГТЛ Обладает удовлетворительными литейными свойствами. После цементации обладает повышенной прочностью при удовлетворительной пластичности и вязкости; хорошо сваривается. Обрабатываемость после нормализации или отжига хорошая. Для лнтья деталей повышенной прочности после цементации
О 35ХГСЛ Литейная высокопрочная сталь. Обладает хорошими литейными свойствами. Характеризуется высокой прочностью, удовлетворительной пластичностью и вязкостью; хорошо сваривается. После сварки требует повторной термической обработки. Обрабатываемость резанием после нормализации или отжига хорошая. Для литья деталей силовых конструкций (кронштейн, корпус, вилка, шпангоут и т. п.)
247
www.vokb-la.spb.ru
Часть III. Технологичность конструкций деталей из металлов
Продолжение табл. 3
Труп-па Марка Характеристика Область применения
Конструкционные 27ХГСНМЛ Обладает хорошими литейными свойствами. Характеризуется высокой прочностью при удовлетворительной пластичности и вязкости; хорошо сваривается. После сварки требует повторной термической обработки. Склонна к образованию горячих трещин.'Обрабатываемость резанием после отжига или нормализации хорошая. Для литья тонкостенных деталей особо ответственного назначения, работающих в условиях силового нагружения (шпангоут, корпус, балка, кронштейн, детали шасси и др.)
- ВКЛ-3 Обладает хорошими литейными свойствами. Характеризуется высокими прочностью, пластичностью и вязкостью. Хорошо сваривается и не требует термической обработки после сварки; при этом прочность сварного соединения составляет не меиее 95 кГ/мм3. Обрабатываемость резанием хорошая. Для литья деталей сварных силовых конструкций, не подвергаемых термической обработке после сварки (узлы ферм, пята, кронштейн, опора и т. п.)
ВНЛ-2 Обладает хорошими лнтейнымн свойствами. Характеризуется высокой прочностью, пластичностью н ударной вязкостью. Обрабатываемость резанием и коррозионные свойства аналогичны стали ВНС-5. Сваривается аргоно-дуговой н дуговой сваркой. Не требует термической обработки после сварки Для литья деталей, работающих в условиях силового нагружения, а также деталей, работающих в сварных конструкциях при температурах до 500° кратковременно
ф S н 2 oi са ВНЛ-3 Обладает очень хорошими литейными свойствами. Характеризуется высокими прочностью, пластичностью и вязкостью; хорошо сваривается со сталями типа ВНС-2. По коррозионной стойкости аналогична стали ВНС-2. Обрабатываемость резанием удовлетворительная Для лнтья крупногабаритных деталей сварных силовых конструкций, не подвергающихся термической обработке после сварки и работающих при температуре до 400°С (узел крепления, кронштейн, фитинг, корпус и т. п.)
Я сх ф X 10Х18Н9ТЛ Кислотостойкая; обладает удовлетворительными, литейными свойствами. Характеризуется высокими показателями пластичности и вязкости при невысокой прочности. Обладает высокой стойкостью против газовой и межкристаллитной коррозии. Свариваемость хорошая. Обрабатываемость резанием удовлетворительная. Для литья деталей пневмогидросистемы, топливной аппаратуры и турбонасосных агрегатов, работающих при небольших напряжениях и в агрессивных средах (корпус, фланец, патрубок, переходник и т. п.)
ВНЛ-4 Обладает хорошими литейными свойствами; имеет высокую коррозионную стойкость в атмосферных условиях, в морской воде н удовлетворительную—в агрессивных средах (аналогично стали Х18Н9ТЛ). Хорошо сваривается дуговой и аргоно-дуговой сваркой. Обрабатываемость резанием удовлетворительная Для литья деталей, работающих в атмосферных условиях и некоторых агрессивных средах, в которых работает сталь 10Х18Н9ТЛ
Х18Н9БЛ Кислотостойкая; обладает удовлетворительными литейными свойствами. Свариваемость хорошая. Обрабатываемость резанием удовлетворительная. Механические свойства аналогичны стали 10Х189ТЛ Для литья деталей, работающих в условиях агрессивных сред при повышенных давлениях
Т а б л и ц,а 4
Характеристика и область применения литейных титановых сплавов
Группа Марка Характеристика Область применения
Жаропрочный ВТЗ-1Л Обладает высокими механическими свойствами; удовлетворительно сваривается, хорошо обрабатывается резанием и имеет хорошие литейные свойства. Ориентировочная стоимость 1 т — 7000 руб. Для литья деталей сложной конфигурации, работающих при повышенных усталостных нагрузках или длительно при температурах до 500°С, а также при низких температурах
Конструк- ! ционный ВТ5Л Обладает хорошими литейными свойствами, жаростоек; отличается высокой стабильностью механических свойств и высокой герметичностью. Сплав хорошо сваривается и удовлетворительно обрабатывается резанием.. Недостаток: сравнительно невысокие механические свойства. Ориентировочная стоимость 1 т— 6500 руб. Для изготовления деталей средней иа-груженности, сложных по конфигурации. Может быть использован для работы до температур 400°С и в условиях криогенных сред
248
www.vokb-la.spb.ru
Гл. 4. Технологичность‘кф4сТ]щкций деталей аз литых заготовок
Продолжение табл. 4
Группа Марка Характеристика Область применения
Жаропрочный ВТ9Л Имеет хорошие литейные и высокие механические свойства, хорошо работает в условиях агрессивных сред и повышенных температур. Удовлетворительно сваривается и обрабатывается резанием Для изготовления деталей, работающих при температурах до 550°С длительно н кратковременно—до 550 — 700°С
Высокопрочный , конструкционный ВТ14Л Имеет хорошие литейные и высокие механические свойства. Удовлетворительно сваривается И обрабатывается резанием. Может работать при повышенных температурах. Обладает высокой коррозионной'стойкостью Для изготовления деталей сложной конфигурации, работающих при температуре до 400 — 450°С
Высокопрочный конструкционный ВТ21Л Хорошая свариваемость и высокая прочность. Литейные свойства хуже, чем у остальных титановых сплавов. При высоком уровне механических хвойстд сплав имеет значительный разброс пластических характеристик; склонен к образованию усадочной пористости- Для изготовления силовых деталей средней сложности, работающих длительно при температурах до 400°С в различяых климатических условиях н в морской воде и ие подвергающихся воздействию значительных повторностатнческих нагрузок
‘- Таблица 5.
Литейные и технологические свойства магниевых сплавов
Группа Марка Литейные свойства Технологические свойства
температурный интервал кристаллизации, °C линейная усадка, % жидкотекучесть при 700°С, мм горяче-ломкость (ширина кольца), мм герметичность, атм склонность к газона-сыще-нию обрабатываемость резанием сварива- емость коррозионная стой- кость
Высокопрочные МЛ5 600-430 1,0-1,2 295 30 Удовлетворительная Удовлетворительная Хорошая Газовая, аргонодуговая Удовлетворительная
МЛ5 п. 4 600-430 1,0-1.2 295 30 То же То же • То же Хорошая
МЛ8 -г- 1,3-1,4 290 32,5 я - я Удовлетворительная
МЛ12 640-550 1,3-1,4 -290 32,5 я * - Хорошая
МЛ15 630-539 1,2—1,5 320 30 Повышенная • и я Удовлетворительная
Жаропрочный МЛ 10 640—550 1,3-1,4 290 32,5 • * я Хорошая
32 Зак. 290 249
www.vokb-l
Литейные й технологические свойства алюминиевых и титановых сплавов
Таблица 6
Группа Марка Литейные свойства Технологические свойства
температурный интервал кристаллизации, °C линейная усадка, % объемная усадка, И жидкотекучесть, мм горячелом-кость (ширина кольца), мм герметич- ность СКЛОННОСТЬ к газона-сыщению обрабатываемость резанием сваривае- мость коррозионная стойкость
Конструкционные герметичные АЛ4 600—577 1.0 3,3 360 Не образуется Высокая Высокая Пониженная Газовая, аргонодуговая Хорошая
АЛ4М 600—577 1.0 3,3 380 5 • Удовлетворительная То же Удовлетворительная
АЛ9 620—577 1.0 3,8 350 Не образуется я - То же • Хорошая
ВАЛЮ — 1,16 — 320 12 Хорошая Средняя Отличная Аргонодуговая Пониженная
ВАЛ5 610—570 1.1 — 350 Не образуется Высокая Пониженная Удовлетворительная То же То же
Жаропрочные АЛ5 1 627—557 1.1 4,8 344 10 Средняя Средняя То же » Удовлетворительная
АЛЮ 650—548 1.25 3,5 205 32,5 Пониженная Пониженная Хорошая Г азовая, аргонодуговая Пониженная
Коррознониостойкий АЛ22 600-460 1.2 — 340 10,0 Средняя Средняя * То же Хорошая
Жаропрочные ВТЗ-1Л — 0,8—1,1 2,5-2,5 510 — Высокая Высокая Удовлетворительная Аргонодуговая Высокая
ВТ9Л —- 0,8-1,2 2,6-3,2 515 — » Тр же То же »
Конструкционный ВТ5Л — 1,0-1,2 3,0—3,2 560 — я * я
Высокопрочный ВТ14Л — 1.0 3,0 520 — У! * •
Высокопрочный конструкционный ВТ21Л — 0,8-1,2 2,3-2,6 480 — * * • •
Часть III. Технологичность конструкций деталей из металлов
www.vokb-la.spb.ru
Гл. 4. Технологичность конструкций деталей из литых заготовок
Литейные и технологические свойства сталей
Таблица 7
Марка Литейные свойства Технологические свойства
линейная усадка, % жидкотекучесть трещиноустой-чивость свариваемость обрабатываемость резанием
25Л 2 Хорошая Удовлетворительная Хорошая при всех видах сварки Хорошая
ЗОЛ »• и
35Л и м
16ХГТЛ 2 Удовлетворительная То же Хорошая (отдельные дефекты завариваются дуговой сваркой) Хорошая после отжига или нормализации
35ХГСЛ 2 Хорошая 0 Хорошая (отдельные дефекты завариваются дуговой сваркой с последующей термообработкой) Хорошая после отжига
27ХГСНМЛ 2 « Удовлетворительная То же То же
ВКЛ-3 2 V Высокая Хорошая; после сварки не требует термообработки
ВНЛ-2 2 » t ” Хорошая; сваривается аргоио-ду-говой сваркой со сталью ВНС-5. После сварки требует термообработки. Удовлетворительная
ВНЛ-3 2 Очень хорошая 0 Хорошая; сваривается аргоно-дуговой сваркой со сталью ВНС-2. После сварки не требует термообработки
10Х18Н9ТЛ 2 Удовлетворительная м Хорошая при всех видах сварки Затрудненная
ВНЛ-4 2 Очень хорошая » Сваривается дуговой сваркой электродами НИАТ-8 и НИАТ-5 и аргоно-дуговой сваркой с присадочной проволокой ЭИ395, 08Х18Н9Т Удовлетворительная
ВЫБОР СПОСОБА ЛИТЬЯ
Выбор способа литья зависит от масштабов производства, габаритных размеров детали, ее конфигурации, а также от требований, предъявляемых к детали в отношении точности, шероховатости поверхности и прочности материала (табл. 8).
32*
Применение точных способов литья требует значительных затрат на изготовление оснастки и должно быть экономически оправдано. Сравнительная характеристика способов литья в зависимости от типа производства приводится в табл. 8.
Нормы трудоемкости на 1 т годного литья даны в табл. 9.
251
www.vokb-la.spb.ru
Часть III. Технологичность конструкций деталей из металлов
Сравнительная характеристика
Группа детали (см. схему) Способ литья Характеристика способа литья Тин производства Материал Максимальные размеры детали, мм, до Масса детали (ие более), кг
Фасонное литье
VII В песчаные формы Гибкий технологический процесс, позволяющий в короткие сроки при недорогой модельной оснастке отработать технологию и получить детали любой сложности. Точность и класс чистоты поверхности ниже других способов Опытное, мелкосерийное, серийное, крупносерийное (при полной механизации процесса) Все алюминиевые и магниевые (сплавы; углеродистые стали 25Л, ЗОЛ,, 35Л и др. 2000 300
VII В оболочковые формы Повышенная точность размеров и чистота поверхности. Применение способа ограничено высокой стоимостью формовочных материалов, модельной оснастки й сложностью сборки формы и развитой литниковой системой Серийное, крупносерийное То же 300 10
VII В формы из жидко-подвижиых само-твердеющих смесей Повышенная точность размеров и значительное снижение трудоемкости процесса изготовления форм по сравнению с песчаными формами Опытное, серийное, крупносерийное Алюминиевые и магниевые сплавы 2000 100
V-VII В керамические формы Повышенный класс чистоты поверхности и точность размеров по сравнению с литьем в песчаную форму. Недостаток: высокая стоимость исходных материалов Опытное, мелкосерийное Все стали 1000 и более 300
V-V1I В гипсовые формы Повышенная точность размеров и обеспечение заполняемости тонких стенок. Не обеспечивает высокую прочность деталей в связи с низкой теплоотдачей формы. Имеет ограниченное применение в промышленности Опытное, серийное Алюминиевые и магниевые сплавы. 500 5
V-VII По выплавляемым моделям Возможность применения без разъемных моделей и форм для особо сложных деталей. Получение высокого класса чистоты поверхности и точности размеров. Недостаток: большая продолжительность процесса, высокая стоимость модельной оснастки, дороговизяа формовочных материалов. Применим для сплавов трудно обрабатываемых резанием Серийное, крупносерийное । Все цветные литейные сплавы. Конструкционные нержавеющие и жаропрочные стали 500 100
V-VII В кокиль Получение отливок с плотной структурой металла и повышенными механическими свойствами.. Возможность механизации про-' цесса и сокращение производственных площадей. Недостаток: длительность освоения технологического процесса при литье сложных деталей То же Алюминиевые и магниевые сплавы 1200— 1500 150
V-VI1 Под давлением Получение тонкостенных деталей сложной конфигурации. Точность размеров и высокий класс чистоты поверхности в ряде случаев исключает механическую обработку даже сопрягаемых поверхностей. Недостатки: дорогостоящая оснастка, низкая прочность и плотность отливок. Литье не упрочняется термообработкой Крупносерийное Алюминиевые сплавы АЛО, АЛ22, МВТУ-1; магниевый сплав МЛ5 800—900 5-6
252
www.vokb-la.spb.ru
Гл. 4. Технологичность конструкций деталей из литых заготовок
Таблица 8 способов литья
Точность размеров Шероховатость поверхности, класс чистоты (ГОСТ 2789—59) Применяемая оснастка и ее стойкость Коэффициент использования заготовки по нормалям МАП Примечание
цветных сплавов и сталей
Для цветных сплавов ЛТ6, ЛТ7—по ОСТ 1.41154—72; для стального литья— класс 3 (ГОСТ 2009—55) 2-3 Деревянные и металлические модели (300 и 5000 съемов соответственно); стержневые ящики 0,5-0,7
Для цветных сплавов ЛТЗ, ЛТ4-по ОСТ 1.41154—72 для стального литья—класс 3 (ГОСТ 2009-55) 3-4 Металлические модели (до 5000 съемов); стержневые ящики 0,5—0,85 Широко применяется для изготовления оболочковых стержней при литье в кокиль. Применение оболочковых стержней повышает на 1 класс точность отливок по сравнению с использованием песчаных стержней
Для цветных сплавов ЛТ5, Л Тб—по ОСТ 1.41154—72 2-3 Деревявные (1300 съемов) и металлические (1500 съемов) модели; стержневые ящики — Применяется при изготовлении стержней для алюминиевого литья. Проводятся опытные работы по изготовлению форм для алюминиевого и магниевого лнтья
Для стального литья— класс 2—3 (ГОСТ 2009-55) 4-5 Деревянные (300 съемов) и металлические (15000 съемов) модели — Технологический цикл изготовления и сроки подготовки производства значительно ниже, чем при литье по выплавляемым моделям
Для цветных сплавов ЛТЗ-по ОСТ 1.41154—72 5—7 Деревянные (300 съемов) и металлические (5000 съемов) модели; стержневые ящики 0,7 Намечается увеличение номенклатуры и габаритных размеров отливаемых деталей
Для цветных сплавов ЛТЗ, ЛТ4—по ОСТ 1.41154—72; для стального литья — класс 1—2 (ГОСТ 2009—55) 4—6 Пресс-формы алюминиевые (50000 съемов) и стальные (70000 съемов) 0,5—0,9 В перспективе возможно увеличение габаритных размеров отливаемых деталей
Для цветных сплавов ДТ4, ЛТ5—по ОСТ 1.41154—72 4-5 Чугунные кокили (50000 съемов) 0,5—0,76 —
Для цветных сплавов ЛТ1, ЛТ2-по ОСТ 1.41154-72 6-7 Стальные, пресс-формы (35000 съемов для алюминиевых сплавов) 0,8—0,95 Проводятся работы по повышению прочности отливок применением вакуумирования и последующей термической обработки
253
www.vokb-la.spb.ru
Часть Ш. Технологичность конструкций деталей из металлов
Группа детали (см. схему) Способ литья Характеристика способа литья Тип производства Материал Максимальные размеры детали, мм, до Масса детали (не более), кг
V-VII Под низким давлением Получение плотных отливок сложной конфигурации с тепловыми узлами, расположенными в одной зоне. Устранение механической, обработки лицевых поверхностей корпусных отсеков. Серийное, крупносерийное Алюминиевые и магниевые сплавы 800 100
1-IV Выжиманием Получение крупногабаритных тонкостенных деталей крыльев То же Алюминиевые сплавы Панели 2000Х XW00, 50
I—IV Направленно- последовательной кристаллизацией Получение круписй-абаритных и панельных деталей повышенного качества и точности. Значительное снижение мехиической обработки 1» Магниевые сплавы 1500Х Х3000 200
Ф а с о иное
V—VII В набивные формы Гибкий технологический процесс, позволяющий в короткие сроки при недорогой модельной оснастке отработать технологию и получись детали любой сложности От опытного др крупносерийного Все титановые сплавы 1500 150
V—VII В оболочковые графитовые формы Повышенные точность размеров и класс чистоты поверхности. При* менение способа ограничено конфигурацией отливок и их габарит теми Серийное, крупносерийное • То же 800 20
V—VII По выплавляемым моделям Гибкий технологический процесс, позволяющий получать Метали любой сложности при их повышенных точности и классе чистоты поверхности. Применение способа ограничивается габаритными размерами отливок От опытного до крупносерийного » 500 15
V-VII В прессованные графитовые формы Повышенные точность и класс чистоты поверхности отливок, вы--’ сокая производительность метода. Применение ограничено конфигурацией отливок, сложностью и дороговизной модельной оснастки' Серийное, крупно- -серяйное и 1000 100
V-VII В кокиль Повышенная точность и чистота поверхности отливок, простота обслуживания, короткий цикл подготовки кокиля к заливке. Высокая производительность. Применение ограничено дороговизной изготовления КОКИЛЯ Серийное 1500 100
-
254
www. vokb- la. spb. ru
Гл. 4. Технологичность конструкций деталей из литых заготовок
Продолжение табл. 8
Точность размеров Шероховатость поверхности, класс чистоты (ГОСТ 2789-59) Применяемая оснастка и ее стойкость Коэффициент использования заготовки по нормалям МАП Примечание
Для цветных сплавов ЛТ4, .1Т5-ПО ОСТ 1.41154-72 4-5 Металлические формы и металлические стержневые ящики (50000 съемов для алюминиевых сплавов) 0,5—0,76 Способ литья находится в стадии освоеиия. Требования к конструкции детали те же, что для литья в кокиль
Для цветных сплдвов ЛТ4, ЛТ5—по ОСТ 1.41154-72 4-5 Чугунные формы (50000 съемов), алюминиевые, стержневые ящики 0,85 Способ перспективен. В настоящее время серийно освоено литье панелей из узкоинтервальных алюминиевых сплавов. Проводятся работы по отливке корпусов отсека
Для цветных сплавов ЛТ4, ЛТ6—по ОСТ 1.41154-72 3-4 Чугунные формы (25 (Ю0 съемов), алюминиевые,- стержневые ящики и модели 0,85 —
литье титана
ЛТ6, ЛТ7 —по ОСТ 1.41154-72 3 Осиастка деревянная и металлическая (300 и 5000 съемов соответственно) 0,25—0,35 В перспективе возможно увеличение габаритных размеров деталей до 2000x2000X1000 мм
ЛТ5-по ОСТ 1.41154-72 4 Металлическая осиастка (до 5000 съемов) 0,3 —0,4 —
ЛТ4, ЛТ5 — по ОСТ 1.41154-72 4—5 Пресс-формы металлические и гипсовые (50 000 и 5000 съемов соответствен во) 0,4 -0,5 —
ЛТ4, ЛТ5—по ОСТ 1.41154-72 4 Металлическая осиастка (5000 съемов) 0,4 —0,5 При увеличении мощности прессового оборудования возможно увеличение габаритных размеров отливок до 2000 jmjk
ЛТЗ, ЛТ4 —по ОСТ 1.41154-72 4—5 Металлический кокиль (400—600 съемов) 0,6 -0,76 —

WWW.’
255
Часть III. Технологичность конструкций деталей из металлов
Таблица 9
Нормы трудоемкости на 1 m годного литья
Материал Способ литья Нормы трудоемкости, нормо-ч, на 1 m годного литья при условной годовой программе, m
100-200 200-500 500—1000 1000-3000 свыше 3000
Алюминиевые В песчаные формы 370-320 320—280 280-230 230-185 185-155
сплавы В кокиль 260-220 220-195 195-160 160-120 130-110
Под давлением 250—210 210-200 200—180 180-160 160—130
Магниевые сплавы В песчаные формы (крупногабаритное литье) — 650-550 480-380 380-350 350—290
В песчаные формы (среднее и мелкое литье) 550-460 460-380 380—360 340-300 300—230
В кокиль 390-320 320-270 270-240 240—210 210-160
Под давлением 350-320 320-300 300-270 270-240 240—200
Сталь Литье по выплавляемым моделям 400- 350 350—280 280-200 200—150 — j
Примечания: 1. Данные приведены по материалам Гипроавиапрома.
2. Трудоемкость титанового литья в 1,5 раза больше стального.
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИЙ ЛИТЫХ ДЕТАЛЕЙ
ПОЛОЖЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ В ФОРМЕ
При создании правильных конструкций литых деталей рекомендуется выполнять следующие требования:
расположение детали в форме должно способствовать плавному заполнению полости формы жидким сплавом;
тонкие стенки и ребра должны быть расположены вертикально;
Кроме того, необходимо предусматривать возможность установки питающих прибылей.
Кроме того, необходимо предусматривать возможность свободного удаления газов при заливке полости формы металлом.
На рис. 1, слева показана литая деталь со сферическими бобышками, расположение которых относительно разъема требует применения стержней или отъемных частей. Спрямление бобышек в направлении, перпендикулярном разъему, позволяет упростить литейную форму (рис. 1, справа).
На рис. 2 (нетехнологичный вариант) показаны бобышки, которые по расположению относительно разъема не требуют применения отъемных частей. Однако, исходя из прочности песчаной формы, в местах тонких перемычек k, когда высота бобышек h не более 3 мм, а расстояние между ними t менее 10 мм, рекомендуется объединять бобышки в один прилив (рис. 2, технологичный вариант).
Рис. 2. Объединение бобышек в одни прилив.
нептлогично
л-А
256
технологично
б-б
Рис. 1. Спрямление бобышек относительно разъема формы.
На рис. 3, слева изображена деталь, имеющая выступ 1, усложняющий формовку детали; углубление 2 образует легко разрушающийся выступ. Все это приводит к применению отъемных частей. Указанные недостатки устранены в измененной конструкции, приведенной на рис. 3, справа.
На рис. 4, слева показана деталь, которая при данном расположении ребер 1 требует применения отъемных частей в металлической форме 2
www.vokb-la.spb.ru
Гл. 4. Технологичность конструкций деталей из литых заготовок
или модели. Изменение положения ребер относительно разъема устраняет необходимость применения отъемных частей (рис. 4, справа).
струкции, улучшены ее технологические качества. Деталь оформляется двумя половинами кокиля и центральным стержнем.
Нетехнслогично
Технологично
Рис. 3. Изменение конструкции фланцев.
Нетехнопогично
Технологично
Нетехнологично
Рнс. 4. Изменение расположения ребер жесткости:
I — ребра; 2 — места, требующие отъемных частей в металлической форме.
На рис. 5, слева кронштейн 2 и бобышки 3 расположены так, что вызывают необходимость'применения бокового стержня 1 отъемной части. На рис. 5, справа показана конструктивно измененная деталь. При сохранении требований, предъявляемых к кон-
Рис. 5. Изменение расположения кронштейна и бобышки:
I — стержень; 2 — кронштейн; 3 — бобышки.
ТОЛЩИНА СТЕНОК
Выбор толщины стенок литых деталей зависит от конфигурации детали, габаритных размеров;
степени нагружения;
характеристики сплава (жидкотекучести); возможностей способа литья.
Правильно выбранная толщина стенок обеспечивает не только необходимую жесткость, герметичность и другие требуемые свойства изделий, но и является одним из важнейших условий получения годных отливок с высоким коэффициентом использования металла.
В табл. 10—12 приведены возможные минимальные толщины стенок для каждого способа литья в зависимости от габаритных размеров детали.
Таблица 10 из алюминиевых и магниевых сплавов
Минимальиая толщина стенок отливок
Размеры в мм
Сплошная поверхность отливок, см3 Толщина стенок отливок при литье
в песчаные формы в кокиль в оболочковые формы под давлением выжиманием направленной кристаллизацией
Магниевые сплавы Алюминиевые сплавы Магниевые сплавы Алюминиевые сплавы Магниевые сплавы Алюминиевые сплавы Алюминиевые сплавы Алюминиевые сплавы Магниевые сплавы
До 25 25— 100 100— 225 225- 400 400—1000 1000-1600 Св. 1600 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 6,0 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 5,0 3,0 3,5 4,0 5,0 6,0 10,0 2,0 2,5 3,0 4,0 4,0 8,0 3,0 3,0 3,5 4,0 5,0 8,0 2,0 2,0 2,5 3,0 4,0 6,0 1.0 1,5 2,0 2,5 4,0 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 3,0 4,0 4,0 5,0 6,0 8,0
Примечания: 1. Значения минимальной толщины стенок для литья в кокиль и песчаные формы приведены для условий горизонтального расположения стенки в форме.
2. Детали, отливаемые под давлением, не должны иметь стенок толщиной более 5—7 мм.
3. Способы литья в гипс и жидкоподвижные смеси приравнены к литью в песчаные формы.
33 Зак. 290
257
www. vokb- la. spb. ru
Часть III. Технологичность конструкций деталей из металлов
Минимальная толщина стенок отливок из титановых сплавов Размеры в мм
Таблица 11
Сплошная поверхность отливок, см2 Толщина стеиок отливок при литье
в набивные графитовые формы в оболочковые графитовые формы в прессованные графитовые формы в графитовые формы по выплавляе- *мым моделям в кокиль
До 100 2,0 2,0 2,5 2,0 3,0
100-200 2,5-3,0 2,5—3,0 3,0-3,5 2,5-3,0 3,5-4,0
200-500 3,5—4,0 3,5-4,0 4,0-4,5 3,5-4,0 4,5-5,0
500-1200 4,5—5,0 4,5—5,0 5,0-5,5 4,5-5,0 5,5—6,0
1200-3000 5,5—6,0 5,5—6,0 6,0-6,5 5,5-6,0 6,5-7,0
3000-7000 6,5-7,0 6,5-7,0 7,0—7,5 6,5-7,0 7,5-8,0
7000—20000 8,0-8,5 8,0—8,5 8,5—9,0 8,0—8,5 8,5—9,0
Таблица 12
Минимальная толщина стенок отливок из стали и чугуна _________________Размеры в мм_________________________
Сплошная поверхность отливок, см2 Толщина стенок отливок при литье
по выплавляемым моделям в керамические формы в оболочковые формы
Сталь конструкционная Сталь нержавеющая Чугун Сталь конструкционная Сталь нержавеющая Чугун Сталь конструкционная Сталь нержавеющая Чугун
До 25 1,5 1,5 1,5 2,0 2.0 1,5 2,0 2,0 1,5
25—100 2,0 2,0 • 2,0 2,5 2,5 2,0 2,5 2,5 2,0
100—225 2,5 2,5 2,0 3,0 3,0 2,5 3,5 3,5 2,5
225-400 3,0 3,0 2,5 3,5 3,5 3,0 4,5 5,0 3,0
400-1000 4,0 4,0 3,5 4,5 5,0 3,5 5,0 6,0 4,5
Толщину внутренних стенок детали, затвердевающих медленнее наружных, устанавливать на 15— 20% меньше по сравнению с наружными.
Стенки литой детали по возможности делать без резких переходов от тонких к толстым сечениям, что обеспечивает условия более равномерного охлаждения отливки.
Увеличение толщины стенок увеличивает массу литой детали, вызывает появление усадочных рых-лот, пористости и других дефектов (рис. 6).
• Нететологично
Рис. 6. Разрежение массивного узла детали.
При конструировании тонкостенных деталей с большими поверхностями необходимо предусмотреть в иих отверстия или ребра, так как они способствуют улучшению заполняемости тонких стенок жидким сплавом.
На рис. 7 показана деталь из сплава МЛ5 с толщиной .стенки 7 мм. Наличие разрежающих отверстий и ребер позволяет изготовить деталь со стенкой толщиной 5 мм.
Рнс. 7. Разрежение толщины стенки детали отверстиями.
258
www.vokb-la.spb.ru
Гл. 4. Технологичность конструкций деталей из литых заготовок
ПЕРЕХОДЫ, СОПРЯЖЕНИЯ СТЕНОК И РАДИУСЫ ЗАКРУГЛЕНИЙ
При конструировании литых деталей необходимо соблюдать правильный выбор радиусов закругления (галтелей) в местах сопряжений отдельных элементов детали. Излишне большие закругления могут вызвать в узлах сопряжений появление усадочной пористости и пониженной герметичности детали, что может быть причиной разрушения детали во время ее эксплуатации.
Вероятность появления дефектов возрастает с увеличением массы металла в узле. Можно с достаточной степенью точности определить возможность их появления, пользуясь правилом вписанных ок-кружностеи, по которому — должно быть не более d
1,3 при заданной величине сопрягаемых стенок.
Наименьшая вероятность появления дефектов в сопряжении показана на рис. 8, в, г; наибольшая — в конструкции детали на рис. 8, а, б.
Рис. 8. Графический метод определения величины возможных усадочных дефектов при сопряжении стенок (г — радиус закругления; D — диаметр вписанной окружности массивного узла; d — диаметр вписанной окружности сопрягаемой стенки).
Существует несколько видов сопряжений, в том числе лобовое; L-образное, угловое; /(-образное и др.
Лобовое сопряжение — это сопряжение двух стенок различной толщины, лежащих в одной плоскости.
Практикой установлено, что отношение толщины S
стенок — при переходе от одного сечения к друго-51
му в лобовых сопряжениях не должно превышать 4 : 1 (рис. 9).
Рис. 9. Лобовое сопряжение.
Если отношение стенок—2, то переход от одно-51
го сечения к другому необходимо выполнять с помощью радиусов закругления r—0,3h, где Л= =S—Si; S — толщина стенки массивного узла; Si—толщина сопрягаемой стенки.
Если на деталь действуют ударные нагрузки, то 5
при — >2 переходы выполняют в виде клинового 5t
или ступенчатого сопряжения (рис. 10, табл. 13), при этом длина сопряжения I <4 h.
Рис. 10. Клиновое сопряжение.
Таблица 13
мм
5 5i h I
<1,25 0
1,25-1,8 5 — 5, >4h
1,8 -2,5 >2,5 0,8 (S—5i) 0,7 (5 — 5,)
По сравнению с другими видами сопряжений (кроме лобового) L-образное (угловое) сопряжение при правильном выборе радиусов закруглений имеет наименьшую склонность к образованию усадочной раковины.
Радиусы закруглений определяют в соответствии с ГОСТ 6636—69.
В местах утолщения ребристых конструкций могут образоваться усадочные рыхлоты и раковины (рис. 11, нетехнологичный вариант). Чтобы избежать больших скоплений металла, рекомендуется применять /С-образное сопряжение (рис. 11, технологичный вариант), рассредотачивающее массу металла.
чешек нелогична гекнологично
Рис. 11. К-образное сопряжение.
259
www. vokb- la. spb. ru
Часть III. Технологичность конструкций деталей из металлов
На рис. 12 показан вид сопряжения, массив которого не может быть уменьшен за счет уменьшения радиуса, так как образующийся острый угол стержня обламывается в песчаной и быстро изнашивается в металлической форме, поэтому необходимо менять вид сопряжения.
Рнс. 12. Изменение вида сопряжения.
Величина внешних технологических радиусов деталей на ребрах и стенках устанавливается от 1 до 2 мм и указывается в примечании на чертеже.
РЕБРА ЖЕСТКОСТИ
Ребра жесткости предотвращают деформации отливок и образование в них усадочных трещин; в ряде случаев они могут быть использованы для уменьшения толщины тела, и, следовательно, массы отливки при сохранении необходимой конструктивной прочности.
Ребра литых деталей в зависимости от назначения подразделяются на три группы:
силовые (основные и вспомогательные);
жесткости;
технологические.
Основные силовые ребра увеличивают прочность отливок в направлении главных напряжений. Вспомогательные ребра, расходящиеся в стороны от основных, рассредоточенно передают нагрузку стенкам отливки. Примером расположения основных и вспомогательных силовых ребер может служить литой стабилизатор, изображенный на рис. 13.
Располагаются ребра жесткости обычно перпендикулярно направлению максимальных напряжений.
При конструировании отливок с ребрами следует пользоваться следующими рекомендациями:
а) толщина силовых ребер жесткости не должна превышать толщины сопряженной стенки;
б) высота ребер зависит от формы и их расположения. Обычно она не превышает пятикратной толщины стенки отливки. При большей толщине их возможно появление в ребрах или сочленениях со стенкой усадочной рыхлоты или трещин.
260
Технологически минимальная толщина наружных стенок, мм.............. 6 7 8 10 12 14 20
Толщина ребер, мм . . . 5 6 7 8 10 12 16
Примечание. При сопряжении стенок и ребер толщиной до 6 мм с массивными частями детали радиус закругления следует выбирать равным толщине тонкой стенки;
в) в местах сопряжения ребер жесткости с телом детали необходимо избегать местных скоплений металла и резких переходов (рис. 14).
Нетехнологично
Технологично
Рис. 14. Устранение усадочных раковин: / — ребро жесткости; 2—усадочная раковина.
В Местах перехода толстого тела отливки в тонкое рекомендуется предусматривать внутренние ребра жесткости (рис. 15).

Рис. 15. Внутренние ребра жесткости:
1 — припуск; 2 — стенка детали; 3 — ребра жесткости.
В острых углах сходящихся ребер возможно образование усадочных дефектов 1 (рис. 16), поэтому следует изменить конструкцию, предусмотрев в этих местах отверстия 2.
Рекомендуемые сопряжения элементов литых деталей с ребрами приведены в табл. 14.
Нетехнолпгично Технологично
л-л х 5-Л
Рис. 16. Создание отверстий для удаления усадочных раковин.
www.vokb-la.spb.ru
Гл. 4. Технологичность конструкций деталей из литых заготовок
Таблица 14
Виды сопряжения Э< СКИ2 Размеры
• Стенки с ребром, расположенным посередине 5 D V, X# //<55; 51=0,85; D=l,55; г=0,55; ri=0,25S
R >> t / г гЧ X ША В //<55; 51=0,85; D=1,25S; г=0,55; /-1=0,255; /?=1,55;/?i=l,55
Стенка с ребрами Г, //<55; 51=5; D=1,25S; г=0,35; г 1=0,255
Г й 4 1 5
Вилкообразное ребристое сечение L. j L <о Ж1. /?1 = 1,55; /3=1,255; r=0,55; /-i=0,25S
Кольцевое сечение с ребрами * D ъ, 5i=0,8S; D= 1,255; /-=0,55; /-1=0,255

261
www. vokb- la .spb. ru
Часть III. Технологичность конструкций деталей из металлов
Вид сопряжения
Эскиз
Продолжение табл. 14
Размеры
Кольцевое сечение с большим количеством ребер в одном узле
При условии Z)s»4S
Сечение с ребрами и квадратным отверстием
fc«0,5S: 7?=0,85; ri=0,25S; г2=0,255;
П=1,255; S!=S
Примечание. Размеры 5, R, d и I выбирают по конструктивным соображениям.
Ребрам жесткости следует придавать криволинейную форму во избежание образования трещин в местах стыка с основными стенками отливок (рис. 17).
Пгтсммогично
Тснтогичне
Рис. 17. Криволинейные ребра.
Форма ребер жесткости и связей должна обеспечивать их свободную деформацию при усадке металла во время охлаждения.
Ребра жесткости рекомендуется располагать на прямых участках литой детали перпендикулярно к плоскости разъема формы (рис. 18).
нетехнологично
Рис. 18. Расположение ребер относительно плоскости разъема.
ПОЛУЧЕНИЕ ОТВЕРСТИЙ
В стенках литых деталей для снижения усадочных напряжений и массы следует предусматривать конструктивные отверстия овальной или круглой формы. Отверстия особенно необходимы в деталях со стенками значительной протяженности. Размеры их должны быть максимальными, допускаемыми по расчету стенки детали на прочность (рис. 19).
Нетехнологично
Технологично
Рис. 19. Получение отверстий в деталях.
Необходимо, чтобы отверстия, получаемые в деталях, были расположены перпендикулярно к плоскости разъема формы.
Минимальные размеры отверстий, получаемых при различных способах литья, указаны в табл. 15.
Отверстия, расположенные под углом к стенке детали и подлежащие механической обработке, необходимо снабжать фланцами, платиками или бобышками (рис. 20).
При литье в кокиль отверстия и внутренние полости, выполняемые металлическими стержнями, не должны иметь закруглений, выполнение которых возможно лишь отъемными частями или с помощью специальных приспособлений (рис. 21).
262
www.vokb-la.spb.
Гл. 4. Технологичность конструкций деталей из литых заготовок
Таблица 15
Минимальные размеры необрабатываемых отверстий' при литье
Способ литья Сплавы Минимальный диаметр отверстия, мм Глубина отверстия (выражена в диаметрах)
несквозного сквозного
В песчаные и оболочковые формы Все 8-10 5 10
В кокиль Цветные 5 5 10
Под давлением Цинковые 1 5 12
Магниевые 2,5 3 10
Алюминиевые 2,5 3 5
Медные 5,0 3 4
По выплавляе- Цветные 2,0 1 2
мым моделям Черные 2,5 1 2
В набивные графитовые формы Титановые >12 60 150
В оболочковые графи то вые формы >10 50 100
В прессованные графитовые формы >15 75 150
По выплавляемым моделям в графитовые формы > 5 25 50
В металлический кокиль >15 60 120
Рис. 21. Вид отверстия, выполняемого песчаными стержнями.
УКЛОНЫ
При конструировании литых деталей необходимо предусматривать беспрепятственное удаление модели из формы и стержня из стержневого ящика.
Для этого стенки деталей (а также моделей и стержневых ящиков), перпендикулярные к плоскости разъема моделей и стержневых ящиков, выполняют с уклоном, называемым литейным. Выбор величины уклонов следует принимать по ГОСТ 3212—57 для цветных и черных сплавов. В табл. 16 приводятся размеры литейных уклонов, применяемые при литье титановых сплавов.
Нетехнологично
Рис. 20. Расположение отверстий в стенках.
Таблица 16
Литье Уклоны
В набивные и прессованные графитовые формы при оснастке: деревянной 1°30' 1°
металлической 1°30' 1° 2° 1°30'
В графитовый и металлический 1°30' 0°30' 1°30' Iе
КОКИЛЬ В оболочковые формы 1° 1° 1° 1°
По выплавляемым моделям 0°30' 0°30' 0°30'. 0°30'
Примечание. Приведенные значения уклонов применять для поверхностей, не подвергающихся механической обработке.
ТОЧНОСТЬ РАЗМЕРОВ И ШЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ ЛИТЫХ ДЕТАЛЕЙ
НАЗНАЧЕНИЕ КЛАССА ТОЧНОСТИ
Назначение класса точности на -размеры литых деталей определяется для цветных сплавов и титана ОСТ 1.41154-72, для жаропрочных сталей — нормалью АН-2080, для конструкционных и нержавеющих сталей — ГОСТ 2009—55.
Класс точности назначает конструктор изделия исходя из требований, предъявленных к деталям, с учетом возможности и экономической целесообразности получения детали с заданной точностью.
Точность литой детали назначается по одному классу, соответствующему точности большинства размеров, и указывается на поле чертежа в технических требованиях (рис. 22).
Вопрос ужесточения допуска на отдельные размеры литой детали должен решаться совместно с технологом-литейщиком.
Примечание. В специальных технических условиях иа поставку литых деталей можно указать: а) местные утонения
263
WWW.
Часть III. Технологичность конструкций деталей из металлов
Рис. 22. Обозначение вида допуска.
толщины стенок, превышающие нижнее отклонение размера по заданному классу точности; б) отклонения размеров крупногабаритных деталей каркасного типа, вызываемые короблением, когда не применяется горячая рихтовка; в) назначаемые отклонения размеров, превышающие допуски заданного класса точности, устанавливаются в этих случаях иа основании замеров опытных партий деталей.
ПРАВИЛА ОФОРМЛЕНИЯ ЧЕРТЕЖЕЙ ЛИТЫХ ДЕТАЛЕЙ
Кроме общих требований, предъявляемых к рабочим чертежам, предусмотренным единой системой конструкторской документации ЕСКД (ГОСТ 2.107—68, ГОСТ 2.109—68, ГОСТ 2.301—684-2.309— 68, ГОСТ 2.310—684-2.316—68), на чертежах литых деталей указывают технические требования, которые следует располагать по возможности справа от изображения в следующем порядке:
1. Группу контроля деталей (для алюминиевых спл-авов согласно ОСТ 1.90021-71, для магниевых сплавов — согласно ОСТ 1.90001—70).
2. Предельные отклонения размеров, согласно ОСТ 1.41154-72 — для цветных и титановых сплавов, нормали АН-2080—63 — для жаропрочных сталей и ГОСТ 2009—55 — для конструкционных и нержавеющих сталей.
3. Требования к качеству литой поверхности в состоянии поставки — по ГОСТ 2940—63 и ОСТ 1.90021-71.
4. Места вырезания образцов для механических испытаний.
5. Величину литейных уклонов, согласно ГОСТ 3212—57.
Технические требования;
1. Деталь второй группы контроля.
2. Твердость НВ 65 кГ/мм?.
3. Отклонение размеров по классу Лтб (ОСТ 1.41154-72).
4. Внешние технологические радиусы скругления 3 мм.
5. Литейные уклоны — 1°.
6. Приемка по ОСТ 1.90021-71.
Рис. 23. Пример оформления технических требований литой детали из алюминиевого сплава.
264
www.vokb-la.spb.ru
Гл. 4. Технологичность конструкций деталей из литых заготовок
6. Места рентгеновского просвечивания.
7. Указания о маркировании и клеймении.
В чертежах крупногабаритного литья, выходящих в теоретический обвод фюзеляжа (например, чертежи рам фонаря пилота, окантовок и крышек люков), следует указывать, что допуски на литье по 8-му классу точности (по ОСТ 1.41154-72) и теоретический обвод брать с плаза.
Эта схема должна быть единым документом для завода-изготовителя изделия и поставщика литья.
В чертежах остальных литых деталей, не связанных с теоретическим контуром, указывать все размеры, не ссылаясь на шаблоны, так как модельщики вследствие линейной усадки металла должны изготавливать свои шаблоны.
Примеры оформления чертежей на литые детали приведены на рис. 23.
ЛИТЕРАТУРА
1. Рекомендации по технологичности самолетных конструкций. Оборонгиз, 1964.
2. Рекомендации по технологичности конструкций авиационных газотурбинных двигателей. Оборонгиз, 1962.
4. Анисимов Н. Ф., Благов Б. Н. Проектирование литых двигателей. М., «Машиностроение», 1967.
5. Н о с к о в ,Б. А., Смеляков Н. Н. Конструирование деталей. Машгиз, 1957.
6. Справочник литейщика. Стальное литье, цветное литье. Машгиз, 1962.
7. Справочник по авиационным материалам, ч. 1, 2, 3. ВИАМ, 1965.
8. Цветное лнтье. Инженерная монография. М., «Машиностроение», 1966.
9. Информационный листок «Новые авиационные материалы». № 500. ОНТИ ВИАМ, 1968.
10. Информационный листок «Новые авиационные материалы». № 327. ОНТИ ВИАМ, 1963.
11. Магниевые сплавы. Материалы научно-технического совещания. ОНТИ ВИАМ, 1960.
12. Справочник по авиационным материалам. Цветные сплавы ВИАМ. Оборонгиз, 1958.
13. М а г н и ц к и й О. Н. Литейные свойства титановых сплавов. М., «Машиностроение», 1968.
14. Юдкин В. С. Производство и литье сплавов цветных металлов, т. 1. М., «Металлургия», 1967.
15. Ар б уз о в Б. А, Ар ист о в а Н. А. и др. Цветное литье, легкие сплавы. М., «Машиностроение», 1966.
16. А л ь т м а н М. Б., Лебедев А. А. и др. Лнтье и плавка легких сплавов. Оборонгиз, 1956.
17. Кос ар и ко в Н. Ф„ Носков Б. А, Смеляков Н. Н. Технологичность литых деталей. Машгиз, 1954.
18. Нормаль 56—15 (АН-1026—55). НИАТ, 1955.
19. Производство точных литых заготовок из легких сплавов. Сборник технологических материалов. НИАТ, 1969.
20. Храмов В. Д. Новый способ лйтья. «Авиационная промышленность», 1958, Ns 7.
21. Перечень марок сталей и сплавов, рекомендуемых к использованию в опытном производстве изделий длительного ресурса авиационной техники на 1968—1971 гг. ОНТИ, ВИАМ, 1968.
22. Гокун В. Б. Технологические основы конструирования машин. Машгиз, 1963.
23. СкарбинскийМ. Конструирование отливок. Машгиз, 1961.
34 Зак. 290
ГЛАВА 5
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИЙ ДЕТАЛЕЙ, ОБРАБАТЫВАЕМЫХ СНЯТИЕМ МЕТАЛЛА
34*
267
СОДЕРЖАНИЕ
Стр.
I. Технологичность конструкций деталей, обрабатываемых резанием....................269
II. Технологичность конструкций деталей, обрабатываемых размерным травлением . 377
III. Технологичность деталей, подвергаемых электрохимической обработке .... 399
IV. Технологичность деталей, подвергаемых ультразвуковой очистке .................. 405
V. Технологичность механообрабатываемых деталей с малыми деформациями . .411
VI. Технологичность деталей, подвергаемых упрочняющей обработке.....................417
www.vokb-la.spb.ru
I. ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИЙ ДЕТАЛЕЙ, ОБРАБАТЫВАЕМЫХ РЕЗАНИЕМ
269
Составители: Г. П. ВАСИН, канд. техи. наук В. В. ГАЙДА, М. К. ГИЛЕВ, Н. И. ЛАТЫШЕВ, И. Г. ЛИВШИЦ, И. А. МАКАРОВ, В. И. МАСЛОВ. В. Г. ПИСЬМЕННЫЙ, И.. И. СУВОРОВ, каид. техн, наук Р. Э. САФРАГАН, Д. Б. ФИЛИППОВ, В. А. ЧИСЛОВ, И. И. ШОНИН, И. А. Я КУШ-КИН
СОДЕРЖАНИЕ
Стр.
I 1. Общие рекомендации......................271
/ Материал заготовки . . . ... 271
; Система простановки размеров . . 273
Точность размеров и классы чистоты обрабатываемых поверхностей .... 280
/ Шероховатость поверхности .... 289
Технологичность основных элементов кон-
\ струкции деталей.......................293
2. Технологичность типовых представителей основных классов деталей.................315
Монолитные панели.....................316
Крупногабаритные детали из магниевых сплавов...............................321
Балки н лонжероны.....................330
Монорельсы............................334
Детали узлов поворота ...... 337
Шпангоуты, рамы и их детали . 340
Длинномерные детали из прессованных профилей ....................... .... 343
Профили разъемов......................348
Фитинги и кронштейны..................352
Рычаги и качалки......................359
Фланцы и крышки.......................361
3. Технологичность мест сопряжений агрегатов 364 ' — Исходные полуфабрикаты . .364
Технологичность отдельных элементов конструкции...........................364
Оборудование . 366
4. Технологичность деталей, обрабатываемых на станках с программным управлением . 367 Требования к оформлению чертежей деталей, подлежащих обработке на станках с ЧПУ.....................................368
5. Применение технологической классификации для унификации и повышения технологичности деталей ........................ 371
Литература................................375
270
www.vokb-la.spb.ru
Гл. 5. Технологичность конструкций деталей, обрабатываемых снятием металла
Механическая обработка деталей и узлов широко применяется в производстве самолетов и вертолетов. Удельный вес механообрабатываемых деталей в самолетостроении по чистым весам составляет 25—35%, а по расходу материалов — около 50%. Применение в конструкциях крупногабаритных монолитных деталей сложной формы и труднообрабатываемых материалов вызывает рост объема работ по механической обработке. В изготовлении отдельных изделий трудоемкость механической обработки достигает 30% от' общей трудоемкости.
Трудоемкость механической обработки может быть снижена за счет повышения технологичности конструкций деталей и агрегатов. Технологичность деталей, а следовательно, улучшение эксплуатационных качеств машин зависит от использования в них соответствующих материалов, рациональных заготовок, удобных форм деталей, рациональной простановки размеров, назначения оптимальной точности и класса чистоты поверхностей деталей.
Рекомендации по технологичности конструкций деталей, обрабатываемых резанием, содержат данные по выбору рациональных заготовок из соответствующих материалов, по проектированию отдельных элементов конструкций деталей и типовых деталей основных классов с примерами технологичных и нетехнологичных деталей.
Краткие сведения по технологии и оборудованию приведены для ознакомления, конструкторов с особенностями методов механической обработки и их возможностями.
При составлении рекомендаций использован опыт совместных работ комплексных технологических бригад НИАТа и ОКБ, а также учтены замечания работников серийных заводов.
Технологические рекомендации по проектированию механообрабатываемых деталей должны помочь конструкторам в проектировании рациональных деталей и узлов, обрабатываемых резанием.
1. ОБЩИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
Материал заготовки
В современных конструкциях самолетов к материалам механически обрабатываемых деталей предъявляются разнообразные требования, связанные с их прочностью, весом, обрабатываемостью и другими физическими и механическими свойствами. Учитывая развитие и дальнейшее совершенствование конструкций самолетов, не представляется возможным рекомендовать определенные виды и марки материалов.
Для создания_более технологичных конструкций деталей при выборе материала следует? ~
1. Применять минимальное количество марок материалов, так как большое разнообразие материалов усложняет серийное производство деталей, кроме того, возникают трудности в хранении материалов. Так, например, из одиннадцати марок малоуглеродистых сталей: 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60 —для изготовления деталей можно рекомендовать стали 20, 35, 45. Из хромистых сталей 15Х, 20Х, 35Х, 38ХА, 40Х, 45Х, 50Х рекомендуется сталь 40Х.
При выборе горячедеформируемых и литейных материалов в каждом случае следует консультироваться с технологом-специалистом.
У/Ь. Учитывать вид и способ Изготовления заготовки. Например, выбор способа литья зависит от марки материала.
3. Применять марки материалов с более повышенными коэффициентами обрабатываемости.
Коэффициент относительной обрабатываемости материала может быть выражен формулой
где v — скорость резания, допускаемая при обработке металла;
— скорость резания, допускаемая при обработке стали 45.
Для сравнения свойств обрабатываемости различных материалов в табл. 1.1 приведены коэффициенты относительной обрабатываемости материалов при точении. Эти коэффициенты получены в результате экспериментальных испытаний в лабораториях НИАТ и других организаций. За единицу принят коэффициент обрабатываемости стали 45 с 0В = 75 кГ/мм1 2.
271
www.vokb-la.spb.ru
Часть III.' Технологичность конструкций деталей из металлов
Таблица 1.1
I Группа Наименование и марка материалов °в. кГ)мм2 Коэффициент обрабатываемости К при точении
инструментом из быст рорежу щей стали инструментом, осна- щенным твердым сплавом
1 Стали автоматные: А12, А20, АЗО, А40Г 50-60 70-80 80-90 2,04 1,20 0,96 —
2 Стали углеродистые конструкционные (С<0,6%): 10, 15, 20*. 25, 30, 35*, 40, 45*, 55, 60, 70 50—60 60-70 70—80 80—90 1,7 1.3 1,0 0,8 1,57 1,22 1,0 0,82
3 Стали углеродистые инструментальные (С>0,6И): 65, 70, У7, У8, У9, У10, У11, У12, У13 70-80 90—100 100-110 0,8 0,53 0,44 1.0 0,7 0 6
4 Стали хромистые: 15Х, 20Х, 35Х, 38ХА, 40Х*, 45Х, 50Х 60—70 70-80 80—90 90-100 100—110 1,1 0,85 0,7 0,56 0,47 1,22 1.0 0,82 0,7 0,6
5 Стали марганцовистые: 15Г, 20Г, ЗОГ, 40Г, 50Г, 65Г, 70, 30Г2, 35Г2, 45Г 70-80 100—110 110—120 0,8 0,48 0,4 0,95 0,7 0,6
6 Стали никелевые: 25Н, ЗОН, 40Н, 25НЗ 70-80 90-100 1,0 0,7 0,95 0,8
7 • Стали хромоникелевые: 20ХНА, 40ХНА, 12ХН2А, 12ХЗА, 20ХНЗА, ЗОХНЗА, 37XH3A, 12Х2Н4А, 20Х2Н4А, 50ХФА 70-80 110-120 120-130 130—140 0,95 0,47 0,40 0,32 0,95 0,63 0,56 0,5
8 Стали хромомолибденовые, хромоникельмолиб-деиовые, хромоалюминие-вые, хромомолибденоалю-миниевые: 38ХМА, ОХМ, 32ХНМ, 35ХНМ, 40ХНМА*, 38ХМЮА, 35ХМЮА, . 35ХЮА 60-70 70—80 80-90 90-100 100-110 110-120 0,94 0,8 0,68 0,58 0,52 0,4 1,03 0,9 0,8 0,71 0,66 0,4
9 Стали хромомарганцовистые, хромокремнистые, кремиемаргаицовистые, хромокремнемарганцови-стые,хромокремненикель-марганцовистые, хромо-никельмаргаицовотита-новые: 15ХГ, 20ХГ, 40ХГ, 35ХГ2, 37ХС, 35ХС, 40Х2Г, 25СГ, 35СГ, 50СГ, 20ХГС, 25ХГС* ЗОХГС, 35ХГС, 20ХГСА, 25ХГСА, Л0ХГСА», 35ХГСА, Л35ХГСА*, 20XGHA, ЗОХГСНА*, Л27ХГСНА*, 16ХГТА, 25Х2ГНТА 70-80 100—110 110-120 120—130 0,7 0,42 0,9 0,64 0,59
133=ПО 140-150 150-160 160—170 170—180 180-190 0,4 0,34 0,3 0,25 0,22 • 0,19
10 Стали хромоникельвольфрамовые и близкие к ним: 18ХНВА*, 18ХНМА, 18Х2Н4МА, 15ХНМА, 20ХНФА, 45ХНМФА, 25ХНВА 60—70 70-80 80-90 90-100 100-110 0,96 0,8 0,64 0,56 0,48 1.1 1.0 0,9 0,8 0,7
Продолжение табл. 1.1
Группа Наименование и марка материалов св» кГ/ммъ Коэффициент обрабатываемости К при точении
инструментом из быст рорежу щей стали инструментом, осна- щенным твердым сплавом
11 Стали высокопрочные легированные и нержавеющие: ВНС-5*, Х15Н5Д2Т (ВНС-2*), Х15Н9Ю (СН-2), Х17Н5МЗ (СН-3), Х15Н7ЮМ2 (СН-4), ЭИ643, 30Х2ГСН2ВМ (ВЛ-Г) 140—15С 180—190 190-200 1 1 1 0,24 0,19 0,17
12 Сталь высокопрочная ни-келькебальтмолибдено-вая ВКС-210 200-210 0,13
13 Стали инструментальные быстрорежущие: Р18, Р9; шарикоподшипниковая сталь U1X15* 70-80 110—120 . 0,6 0,3 0,7 0г45
И Стали нержавеющие хро-' мистые, хромоникелевые: 1X13, 2X13, 3X13, ЭИ474, 20ХЗМВФ (ЭИ415), ♦Х10С2М (ЭИ 107), Х17Н2* (ЭИ268), 1Х12Н2ВМФ (ЭИ961) Диаметр отпечатка 4,0 4,2 4,2 3,8 3,7 3,3 3,6 3,0 1 1 1 1 1 1 1 1 1,2 1,24 0,8 1,05 0,77 0,52 0,71 0,35
15 Стали нержавеющие жаропрочные хромоникелевые, хромоникельмарган-цовистые: Х18Н9Т*, Х23Н18 (ЭИ417), ЭИ654, ХН38ВТ (ЭИ703), Х17Г9АН4 (ЭИ878), 4Х14Н14В2М (ЭИ69), 4Х45Н7Г7Ф2МС (ЭИ388), ЭЙ589, 4Х12Н8Г8МФБ (ЭИ481) Х12Н20ТЗР (ЭИ696) ХН35ВТЮ (ЭИ787) 4,9 4,9 4,0 4,9—5 Без отжига 5 3,7 3,5 3,6 3,7 3,3 • 1 1 1 1 1 II 1 1 1 1 0,73 0,58 0,27 0,3 0,43 0,92 0,57 0,22 0,34 0,28 0,1
16 Сплавы жаропрочные на никелевой основе, не упрочняемые старением: ХН78Т (ЭИ435), ХН75МБТЮ (ЭИ602), ХН70Ю (ЭИ652) Диаметр отпечатка 4,4-4,7 4,4 4,9 — 0,33 0,23 0,1
17 Сплавы жаропрочные иа никелевой основе, упрочняемые старением: ХН77ТЮ (ЭИ437А), ХН77ТЮР (ЭИ437Б), ХН70ВМТЮ (ЭИ617), ЭИ826, ЭИ827, ХЙ70МВТЮБ (ЭИ598), ЭИ766, ЭИ867 3,5 3,5 3,5 3,3-3,7 3,4-3,8 3,3-3,7 3,3-3,8 3,4-3,5 0,095 0,08 0,085 0,16 0,17 0,07 0,03 0,06 0,07 0,02
18 Титановые сплавы: ВТ1-1*, ВТ5, ОТ4-2*, ВТЗ, ВТЗ-1, ВТ6, ВТ14, ВТ20, ВТ22* 45—60 70—95 70—90 95—115 95-110 ПО 90 110 0,4 0,217 0,24 0,167 0,234 0,19 0,2 0,18
272
www.vokb-la.spb.ru
Гл. 5. Технологичность конструкций деталей, обрабатываемых снятием металла
Продолжение табл. 1.1
Продолжение табл. 1.1
Группа Наименование и марка материалов ’в, к Г/мм2 Коэффициент обрабатываемости К при точении
инструментом из быстрорежущей стали инструментом, оснащенным твердым сплавом
19 Магниевые сплавы: МЛ4, МЛ5*, МА8*, МА2*, ВМ65-1 . 5,0 10,0
20 Алюминиевые сплавы 10-20 7 9
твердостью НВ < 20-30 5 7
<90жГ/лл3: АМц*, АМг, АМгЗ, АМгб* 30-40 4 5
21 Алюминиевые сплавы твердостью НВ > >90 кГ/мм2: Д1-Т, АК4, АК6* АК8, Д16, Д16Т* 35-45 3 4
22 Алюминиевые сплавы литейные: АЛ2*, АЛ4, АЛ5, АЛ7, АЛ8, АЛ9*, АЛ13, АЛ19* 15-35 3 4 •
23 Алюминиевые сплавы высокопрочные: В93*, В95* 50 3 4
24 Медные сплавы высокой твердости (гетерогенные) БрАЖНП—6-6-6, БрАЖН 10-4-4, БрАЖМцЮ—3—1,5* НВ 200—240 1,2 2
25 Медные сплавы средней твердости (гетерогенные): БрАЮ, БрАМцЭ—2, ЛМцНЖ52—2-2—1, ЛМцЖ52—4-1, ЛАЖМц70—6-3-1, БрОЮ, БрОФЮ—1, БрОЦЮ—2, БрОЦ8-4, ЛА67—2,5, ЛК80-3, БрАЖЭ—4 НВ 100-140 1.8 2,86
26 Медные сплавы: БрОСНЮ—2-3, БрОСЮ—10, БрАЖ8-2-2, БрАЖС1— 5-1,5, ЛКС80—3—3, ЛМцС58—2—2, ЛМцОС58—2—2—2, ЛС59— 1, Л62, ЛО70 НВ 70—90 3,0 4,86
27 Медные сплавы (гомогенные) БрКЦ4—4, БрКЦЗ-9, БрКЗ, БрКМц-3—1, БрА7, БрА5, БрОФб—0,1, БрОЦ4—3, БрО4, БрКН1—3 НВ 60-90 3,6 5,72
35 Зак. 290
1 Группа I Наименование и марка материалов °в» кГ/мм2 Коэффициент обрабатываемости К при точении
инструментом из быстрорежущей стали инструментом, осна- щенным твердым сплавом
28 Медные сплавы: БрКСЗ—4, БрКСЗ-6, БрКЦСЗ—15—16, БрОЦОб—6—3, ЛОС65-1—2, БрОЦС4—2—2,5, БрОЦС4—4—4 НВ 60-80 7,2 10
' * Материалы, наиболее часто применяемые.
Примечания: 1. Коэффициенты обрабатываемости сталей ВНС-5, ВНС-2, ЗОХГСНА, ВЛ-1, ВКС-10 и других с промежуточной термообработкой приравниваются к обработке сталей группы 9 при соответствующей прочности.
2. Коэффициенты обрабатываемости при точении ориентировочно можно принимать длн других видов механической обработки.
4. 'Ограничивать по возможности применение труднообрабатываемых материалов ЗОХГСНА, ВТ14, ВТ22, В95 и других, так как для изготовления деталей из них требуются определенные режимы обработки и повышенный класс чистоты поверхности на малых радиусах в связи с повышенной чувствительностью этих материалов к концентрации напряжений.
Система простановки размеров
Несмотря на то, что правила простановки размеров широко известны, необходимо все же отметить, что наилучшим вариантом простановки размеров является тот, при котором конструктивные базы совпадают с технологическими.
При этом отпадает необходимость пересчетов технологических цепочек, упрощаются способы измерения детали, не сужаются допуски на размеры, что обычно наблюдается при введении технологических размеров и подсчете допусков для них, упрощается конструкция приспособлений и соблюдается наиболее рациональная последовательность технологических переходов и операций.
При проектировании деталей размеры следует задавать от реально существующих точек и поверхностей. Рекомендуется проставлять размеры так, чтобы замер детали можно было произвести прямым методом, без пересчета размеров.
Ниже приведены некоторые примеры более рациональной простановки размеров, способствующей упрощению изготовления деталей (рис. 1.1). Простановка размеров в случае «нетехнологично» осложняет обработку детали:
1) при фрезеровании паза и наружных плоскостей вилки на универсальном приспособлении необходимо настраивать станок на каждую деталь, что-
273
www. vokb- la. spb. ru
Часть 111. Технологичность конструкций деталей из металлов
бы выдержать размер /2, так как положение верши- Нетехнологично Технологично
ны сферы будет колебаться в пределах поля допу-
ска на длину L—I;
РИС. ti. Нетехнологично Технологично
2) усложняются замеры детали, так как срезается точка отсчета А, что требует для контроля деталей пересчета размеров;
3) при сверлении отверстия точно выдержать размер /1 от кромок ушка практически невозможно, для этого потребуется создание сложного приспособления. .
Технологичная простановка размеров не вызывает трудностей при изготовлении детали, в этом случае:
1) совпадение технологических и конструктивных баз позволяет производить фрезерование паза и проушин в универсальном приспособлении по настроенному процессу;
2) замеры детали производятся обычным универсальным инструментом и не вызывают никаких затруднений;
3) при сверлении отверстия размер 1\ выдерживается стабильно. При этом значительно упрощается конструкция приспособления.
На рис. 1.2 показана деталь, которая может быть изготовлена на револьверном станке. Размеры рекомендуется проставлять от одного торца, так как значительно упрощается настройка оборудования и устраняется технологический пересчет размеров (L—1).
На рис. 1.3 изображена деталь с наружными и внутренними поверхностями вращения, которые не могут быть изготовлены на универсальном оборудовании за один установ. Размеры в этом случае рекомендуется проставлять от того торца, который служит упором (базой) при обработке поверхности. Простановка размеров, как показано на рис. 1.3 слева, требует пересчета размеров и сужает поле допуска.
Нетехнологично
На рис. 1.4 и 1.5 приведены примеры рациональной простановки размеров. Совпадение конструктивных и технологических баз позволяет производить обработку по настроенному процессу, что дает возможность получить большую точность, идентичность деталей и упростить производственный процесс.
Не рекомендуется проставлять размеры на ушках и вилках от кромок ушка (вилки) Или от оси отверстия ушка (вилки). При более рациональной простановке размеров обработка может производиться по настроенному процессу (рис. 1.6).
Не рекомендуется на чертеже проставлять координаты инструмента, так как замеры их весьма осложнены и требуют пересчетов размеров.
На рис. 1.7 показана деталь, у которой требуется обработать паз по кривой. В этом случае размеры Технологично
274
Рис. 1.4.
www.vokb-la.spb.ru
Гл. 5. Технологичность конструкцу^^еталеЦ,обрабатываемыхснятием металла
Нв/пехналогичнр , Технологично
Нетехнологично Технологично
Рве. 1.6.
д Нетехнологично Технологично
Рис. 1.7.
лучше задавать от оси отверстий, которые будут служить базой для крепления копира. Координация паза от кромок ушка усложняет производственный процесс, так как положение паза детали будет колебаться в зависимости от допуска на контур детали.
Не рекомендуется проставлять размеры от острых кромок и поверхностей, от которых замер детали весьма осложнен (рис. 1.8). ,
При фрезеровании лысок у деталей тел вращения размеры проставлять не от оси, а от образующей цилиндра, служащей базой в процессе обработки (рис. 1.9). Тогда обработка производится по настроенному процессу и замер детали значительно упрощается.
При простановке размеров на уклон рекомендуется задавать высоту и угол'(см. рис. 1.8 и 1.10) . На конусной поверхности отверстия указывать наи-
35*
275
Часть III, Технологичность конструкций деталей из Металлов
На рис. 1.12 дан пример рациональной простановки размеров на кольцевые канавки. Канавки следует задавать углом а и наименьшей шириной В, при этом размер ширины В будет зависеть только оГ размера площадки инструмента. Размеры большей ширины канавки будут колебаться в Зависимости от погрешности на глубину врезания и величины допуска
Простановка
Ряс. 1.9.
Технологично
на внешний диаметр детали. Глубину кольцевых канавок желательно задавать диаметром d при размерах не более 160 мм.
При простановке размеров на длинномерные детали из •профилей с криволинейным контуром рекомендуется давать развертку, что значительно упрощает изготовление деталей при механической обработке (рис. 1.13).
размеров от линии построения, ре
ально не существующей, не желательна. Это вызы-
Нетеншюшчно
Рис. 1.10.
вает большие пересчеты при изготовлении и контроле детали. Рекомендуется размеры задавать от реально существующих плоскостей и линий (рис. 1.14).
Не рекомендуется в размерах механически обрабатываемых деталей делать ссылку на плазовую увязку. В случае, если аэродинамический контур
болыпий диаметр и угол (рис. 1.11). Наличие угла позволяет быстро произвести настройку оборудова-
мало отличается от обычных геометрических форм (иногда в пределах поля допуска), следует зада-
вать поверхности плоскостями или телами вращения с прямолинейной образующей (рис. 1.15).
При простановке размеров на подсечки у длинномерных деталей не следует задавать размеры от
ния, выбрать нужный инструмент без дополнительных пересчетов, не сужая поля допусков.
теоретического контура. Размеры должны быть проставлены от наивысшей плоскости полки так, чтобы легко можно было бы определить размеры подсечек, толщину полок и общую толщину исходной заготовки (рис. 1.16).
Нетехнологично
Рис. 1.13.
276
www.vokb-la.spb.ru
Гл. 5. Технологичность конструкций деталей, обрабатываемых снятием металла
Простановку размеров координат отверстий следует Производить от одной базы, если конструктивные и технологические базы совпадают (рис. 1.18 и 1.19). На рис. 1.19, слева, показана деталь, отверстия которой закоординированы и от кромок детали, и от оси. В этом случае требуется применение нескольких кондукторов с различными базами. На этом же рисунке справа приведена деталь, отверстия которой могут быть изготовлены в одном кондукторе.
^технологично
Технологично
Рис. 1.15.
Рис. 1.16.
Рис. 1.18.
На рис. 1.17 показана простановка размеров, не обеспечивающая и обеспечивающая замер элементов конструкции прямым методом без пересчетов на величину колебаний высоты детали в поле допуска.
Нетехнологично
Технологично
Рис. 1.17.
На деталях, у которых базой может служить отверстие, расположенное по оси, или наружная цилиндрическая поверхность, координацию остальных отверстий производить по окружности (рис. 1.20 и 1.21).
В крупногабаритных тонкостенных деталях с поверхностями вращения (диаметры свыше 500 мм} размер толщины стенки рекомендуется задавать (рис. 1.22):
1) наружным и внутренним диаметром со свободными размерами, когда колебания толщины стенки конструктивно допускаются;
2) диаметром и толщиной стенки, когда толщину стенки необходимо выполнить в более жестких пределах. При этом допуск на толщину стенки задавать не ниже 7-го класса точности.
В случае нетехнологичной простановки размеров допуск на толщину стенки 0,12 мм требует выполнения отверстия с полем допуска 0,24 мм, которое
277
www. vokb- la.;
Часть 111. Технологичность конструкций деталей из металлов
Нвгпехнолооично
Рис. 1.20.
Технологично
Рис. 1.21.
Нетехнологично
Технологично
Рис. 1.22.
находится между полем допуска 3-го и За класса точности. Выполнение тонкостенных крупногабаритных деталей с такой точностью вызывает большие Производственные трудности.
нетехнологично
На рис. 1.25, слева, изображен фитинг, у которого обрабатываемая плоскость отдалена от необрабатываемой на 1 мм. По нормали толщина стенки может колебаться в пределах ±1,2 мм, в этом случае обрабатываемая и необрабатываемая поверхности могут быть выполнены как одно целое, что значительно увеличит объем механической обработки.
При простановке размеров между обрабатываемой и необрабатываемой поверхностями номинальный размер должен быть больше, чем допуск на заготовку.
При разделении обрабатываемой поверхности от необрабатываемой или обрабатываемых с разных установов на чертеже следует обозначать уступ и оговаривать величину перепада радиуса R галтели (рис. 1.26).
При проектировании сложных деталей необходимо предусматривать технологические базы (например, плоскости одного уровня, отверстия и т. д.), что удешевляет оснастку, улучшает качество обработки и снижает ее трудоемкость (рис. 1.27).
В чертежах заготовок в случае необходимости рекомендуется предусматривать технологические приливы с отверстиями для установки и ориентации заготовок на станке, что повысит качество деталей, сократит сроки технологической подготовки и сни-
Техиологично
Рис. 1.23.
Необходимо простановку размеров проводить только между обрабатываемыми поверхностями или только между необрабатываемыми с увязкой их с базовыми поверхностями (рис. 1.23 и 1.24).
278
зит расходы по оснастке (рис. 1.28). После удаления технологических приливов размеры целесообразно проставлять, предусматривая уступы (см. (рис. 1.26).
www. vokb- la. spb. ru
Гл. 5. Технологичность конструкций деталей, обрабатываемых снятием металла
Негпехнолагично
Технологична
Рис. 1.24.
Непкмнологично
Технологично
Рис. 1.28.
279
www. vokb- la. spb. ru
Часть III. Технологичность конструкций деталей из металлов
Точность размеров и классы чистоты обрабатываемых поверхностей
Точность размеров деталей непосредственно влияет Иа трудоемкость механической обработки — с увеличением точности детали резко возрастает тру-
Рис. 1.29. Зависимость стоимости детали от величины допуска.
Наиболее экономичными будут детали, у которых меньшее количество поверхностей, обрабатываемых с повышенной точностью, что достигается при ис
пользовании ряда широко известных конструктивных мер, которые ведут к увеличению допусков, но не ухудшают эксплуатационные качества изделия.
Повышение точности ведет к увеличению производственного цикла, применению оборудования, приспособлений, мерительного инструмента повышенной точности, более быстрому износу режущего инструмента и привлечению квалифицированной рабочей силы.
Конструктивные и технологические решения, связанные с обеспечением заданных точностей параметров деталей, должны быть выполнены наиболее производительными технологическими методами.
При определении класса точности или допуска следует иметь в виду, что экономическая точность обработки всегда значительно шире, чем возможно достигаемая, требующая определенного опыта, навыков и знаний от рабочего-исполнителя. В табл. 1.2—1.8 даны рекомендации по достижению экономической и возможной точностей в зависимости от методов обработки.
Допуски на свободные размеры отверстий и валов, а также на размеры, не относящиеся к размерам отверстий и валов, выполняются по отраслевой нормали 722АТ.
Таблица 1;2
Точность обработки наружных цилиндрических поверхностей мк
Метод обработки Точность обработки Длина до 180 мм Длина свыше 180 до 500 мм Длина свыше 500мм
Интервалы диаметров, мм
до 10 1 10-18 8 1 00 1 30—50 50-80 80-120 120-180 180-260) 260—360| 18-30 30-50 50-80 1 80-120 120-180 180—260 260—360 30-50 50-80 80-120 120-180 g сч 1 о со » | 260-360
Обтачивание Экономическая Возможная 90 30 90 30 100 30 150 20 150 20 150 20 200 20 200 25 200 30 120 30 150 20 160 20 170 20 200 20 200 25 200 30 200 40 200 30 200 30 250 30 250 40 250 40
Шлифование бесцентровое продольной подачей Экономическая Возможная 17 10 19 10 22 12 27 12 37 15 38 15 42 15 45 20 50 20 27 12 32 12 42 15 42 15 45 20 45 20 50 20 37 12 45 15 45 15 45 20 45 20 50 20
Шлифование бесцентровое радиальной подачей Экономическая Возможная 17 10 19 10 22 12 27 12 37 15 38 15 42 15 45 20 50 20 27 12 32 12 42 15 42 15 45 20 45 20 50 20 37 12 45 15 45 15 45 20 45 20 50 20
Шлифование продольной подачей Экономическая Возможная 17 10 19 10 22 12 27 12 37 15 38 15 42 15 45 20 50 20 27 12 32 12 42 15 42 15 45 20 45 20 50 20 37 12 45 15 45 15 45 20 45 20 50 20
Шлифование радиальной подачей Экономическая Возможная 17 10 19 10 22 12 27 12 37 15 38 15 42 15 45 20 50 20 27 12 32 12 42 15 42 15 45 20 45 20 50 20 37 12 45 15 45 15 45 20 45 20 50 20
Фрезерование на карусельно-фрезерном станке Экономическая Возможная — — — 150 200 400 500 600 600 — — 20 50 20
Доводка Экономическая Возможная 3 2 3 2 4 2 4 2 5 2 6 3 7 3 9 4 11 5 20
280
www. vokb- la. spb. ru
Гл. 5. Технологичность конструкцийг^еталей, обрабатываемых снятием металла
Таблиц*
Точность обработки плоских 'поверхностей
Таблица 1.4
Точность обработки многогранных отверстий
мм
1 Длина L
Метод Точность ДО 120 120- -360 360—500 500т--1000
обработки Ширина В'
обработки размера А § § । § § | § т 1
• О О «X й О «X 8 •мЧ о *4 а
Строгание Экономическая Возможная 0.1 0,08 0,15 0,08 0,18 0,1 0,18 0,1 0,2 0,1 0,2 0,1 о.й 0,15

Долбление Экономическая Возможная 0,15 0.08 0,18 0.1 0,2 0,1 — — —
Фрезерование торцевой фрезой Экономическая 1 Возможная 0,15 0,08 0,12 0,07 0,15 0,1 0,15 0.1 0,18 0.12 0,18 0,12 0,30 0.15
Фрезерование цилиндрической фрезой Экономическая Возможная 0,1 0,15 0,18 0,18 0,20 0,20 0,25
Шлифование периферией круга Экономическая Возможная 0,03 0,01 0,05 0,02 0,07 0,04 0,07 0,05 0,08 0,08 0,1
Шлифование торцом круга Экономическая Возможная 0,03 0,01 0,05 0,02 0,07 0,04 0,07 0,04 0,08 0,06 0,08(0,1 0.06Д08
Протягива- ние Экономическая Возможная 0,04 0,02 0,06 0,03 0,09 0,09 0,1 — —
Шабрение Экономическая В зависимости от точности обработки предыдущих операций
Возможная 0,01 0,02|0,03 0,04|0,0б|0,0б|0,08
Метод обработки Точность обработки размера А (класс по ОСТу)
экономическая возможная
Долбление 4 —
Протягивание 3 2
Притирка 3 2
Таблица 1.5
Точность обработки цилиндрических отверстий
Метод обработки Диаметр отверстия, мм Точность обработки (класс по ГОСТу)
экономическая возможная
Сверление спиральны- До 80 5 4
ми сверлами при неподвижной детали
Сверление спиральными сверлами при вращающейся детали . 80 4 За
’Сверление спиральны- До 18 4 —
ми сверлами по кондуктору Св. 18 до 80 5 4
Рассверливание От 18 до 80 4 —
Зенкерование . 18 . 260 4 3
Развертывание До 50 3 2
Растачивание До 50 .— 3
Св. 50 до 120 4 2
С . 120 . 500 —- 1
Тонкое растачивание От 18 до 260 2 1
Внутреннее шлифова- До 260 1
ние
Протягивание От 18 до 260 1 2 / —
Хонингование . 18 . 260 2 - 1

36 Зак. 290
281
www.vokb-la.spb.ru
Часть III. Технологичность конструкций деталей из металлов
Таблица 1.6
Точность обработки Шпоночных пазов в зависимости от методов обработки
i-Л
мм
Номинальный размер Точность обработки
экономическая возможная экономическая возможная экономическая возможная экономическая возможная
строгание и долбление фрезерование дисковой фрезой фрезерование торцевой фрезой протягивание пазов в отверстие
в Отклонение ДВ по ширине паза
От 1 до 3 Св. 3 до 10 . 10 , 30 . 30 , 50 . 50 . 80 ±0.2 ±0,3 ±0,5 +0,5 ±0.03 ±0.05 ±0,20 ±0,20 +0,2 +0,5 +0,8 +0*02 +0,03 +0,05 +0,1 +0,2 +0,3 +0,03 +0,05 +0,08 +0,02 +0,02
L Отклонение &L по длине паза
От 10 до 30 Св. 30 . 80 . 80 » 260 — — 1 1 1 ±0,5 ±1,0 ±2,0 ±0.1 ±0,2 ±0,5 — 1 1 1
А Отклоиение ДЛ по глубине паза
От 3 до 10 Св. 10 . 18 . 18 , 30 ±0,3 ±0,3 ±0,5 ±0,1 ±0.1 ±0.2 ±0,5 ±0,2 ±0,3 ±0,5 ±0,5 ±0,1 ±0,2 ±0,2 ±0,05
К Перекос боковых сторон паза К к оси изделия на длине 100 мм
От 3 до 10 Св. 10 . 30 . 30 . 50 0,3 0,05 0,2 0,02 Го 0,5 0,2 0.3 0,2 0,1 1 1 1 —
Таблица 1.7
Экономическая точность изготовления резьб
Та б л и ца 1.8
Точность обработки профильных поверхностей
Метод изготовления Точность изготовления резьбы (класс по ГОСТу)
наружной внутренней
Нарезание резцом 2 3-2
Нарезание гребенкой 2 3—2
Нарезание плашкой 3 —
Нарезание метчиком — 2—3
Фрезерование резьбы 3-2 3-2
Накатывание плашками 2 — 1
Накатывание роликами 1-2 —
Шлифование 2-1 2—1
мм
Метод обработки Точность обработки
экономическая возможная
ручная опиловка, по шаблону Строгание по разметке Далбление ио разметке фрезерование по разметке Фрезерование по копиру ОС/ ±0,2 ±0,8 ±0,8 ±1.0 ±0.5 ±0,05 ±0,2 ±0,2 ±0,4 ±0,2
Обтачивание копиру отступление от геометрической формы ±0,2 ±0.1 .
точность наружного диаметра ±0,15 ±0,07
т‘- \ * Обтачивание фасонным л резцом ’(Mjjr отступление от геометрической формы ±0.2 ±0,03
точность наружного диаметра ±0,1 ±0.035
www. vokb- ia'.spb. ru
Гл. 5. Технологичность конструкций деталей, обрабатываемых снятием металла
На размеры между обрабатываемой и необрабатываемой поверхностями необходимо указывать допуск, который должен суммироваться из допусков на заготовку и механическую обработку или другой,
последующий вид обработки. На рис. 1.30 показана деталь, толщину стенки которой можно выдержать только в случае механической обработки беих сторон, в том числе ?: той, обработка которой -е предусмотрена.
Допуски на размеры сежду обрабатываемой и г эрячештампованной по-
Неперпендикулярность — ошибка в расположении взаимно перпендикулярных элементов детали, когда угол между ними больше или меньше прямого (рис. 1.33).
Минимальные отклонения от правильной геометриче-
ской формы по неплоскостности, непараллельности и неперпендикулярности приведены в табл. 1.9.
Неперпвноикуляоность
Рис. 1.33.
А_
ШШШ
Таблица 1.9
верхностями суммируют-
.=. из допуска на заготовку и допуска на механиче-..-.ую обработку. Допуски на размеры между ли-ейной и механически обрабатываемой поверхно-
.тчми для деталей из цветных сплавов необходимо
А
'тать по отраслевой нормали АН-1026—55, а для деталей из стали — из ГОСТа 2009—55.
На размеры, получаемые в результате механической обработки и последующего размерного химического травления, необходимо давать суммарные допуски — из допуска на механическую обработку допуска, необходимого на размерное химиче�