/
Текст
АН БАЛАБАНОВ
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
КОНСТРУКЦИЙ
МАШИН
ББК 30.2 . 34 42
Б20
УДК 621 81
Рецензент канц техн наук Л. С Макаров
Балабанов А. Н.
Б20 Технологичность конструкций машин. - М.: Машино-
строение, 1987. — 336 с.: ил.
(В пер ) ] р. 60 к.
Комплексно рассмотрена проблема технологичности конструкций изделий
— от проектирования до серийного производства, эксплуатации и ремонта
Описана взаимосвязь вопросов конструирования, экономики и постановки про-
дукции на производство.
Для конструкторов, технологов просктно конструкторских, технологических
организаций и предприятий различных отраслей машиностроения.
„ 2702000000-194
Б 038 (01)-87 ,М‘ет
ББК 30.2 : 34.42
© Издательство «Машиностроение», 1987.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Основные направления развития машиностроения предусма-
тривают дальнейшее повышение его эффективности, шиенсифика-
ции, у меньшение сроков создания, освоения и производства новой
прогрессивной техники. Организационно-методологической осно-
вой выполнения поставленной задачи является конструирование
машиностроительных изделий с учеюм требовании технологич-
ности конструкции.
Рассматривая современное состояние проектирования и изго-
товления машиностроительных изделий с учетом требований тех-
нологичности, можно отметить несколько направлений решения
этой проблемы, которые непосредственно или косвенно способст-
вуют повышению технологичности конструкций в соответствии
с требованиями современного производства. К ним относятся:
непрерывно возрастающий объем arpeiaiHoro монтажа сбо-
рочных единиц, механизмов и оборудования, развитие системы
модульного проектирования па базе типизации, унификации и
стандартизации;
широкое использование ЭВМ. обеспечивающее более высокий
уровень анализа конструктивных решений в различных вариантах
использования:
организация широкого обмена опытом в области создания тех-
нологичных конструкций между различными отраслями машино-
строения.
Наиболее благоприятны условия для создания технологичной
конструкции в тех случаях, когда конструкторский отдел разра-
батывает свою техническую идею на основе требований техно-
логии производства, эксплуатации и ремонта; данное техническое
решение является результатом тесного контакта между разра-
ботчиком, предприятием-изготовителем и потребителем новой
техники.
Несмотря на очевидную необходимость соответствующих тре-
бований, часто принимают нетехнологичные решения, что ведет
к уменьшению эффективности от их внедрения, а также к неоправ-
данным материальным и трудовым затратам.
В предлагаемом издании содержатся сведения о технологич-
ности конструкций изделий. Общие теоретические вопросы изло-
жены с учетом решения типовых задач по основным тенденциям
рассматриваемой проблемы.
ГЛАВА 1
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ
КОНСТРУИРОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ
1.1. ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ПРОЕКТИРОВАНИЯ,
КОНСТРУИРОВАНИЯ и ОСВОЕНИЯ НОВЫХ ИЗДЕЛИЙ
Освоение нового изделия является, как правило, результатом
большой предварительной работы, включающей научные исследо-
вания, научное прогнозирование, патентный поиск, технико-
экономические исследования, оценку технологических возможно-
стей предприятия и отрасли, учет конъюнктуры рынка как внутри
страны, так и за рубежом и ряд других экономических п техниче-
ских факторов. При проектировании учитывают также потреб-
ность в капитальных вложениях и сроки их окупаемости, возмож-
ность выделения этих средств на разработку и освоение новых из-
делий. Наибольший экономический эффект дают новые изделия,
разработанные на основе фундаментальных исследований, прин-
ципиально новых научных идей и направлений. В этом случае
внедрение результатов требует значительных капитальных затрат,
однако они быстро окупаются благодаря резкому повышению
технического уровня и производительности труда па производстве.
При постановке на производство новых товаров народного по-
требления изучают лучшие отечественные и зарубежные образцы,
а также рекомендации торговых организаций. При этом обращают
внимание на эстетическое оформление, удобство обслуживания и
другие потребительские качества изделия. На предприятиях
многих отраслей промышленности изготовляют товары народного
потребления, часто с использованием отходов основного произ-
водства.
Если новые изделия (новая техника) имеют большое межотрас-
левое значение, то их разработку и внедрение планирует Госкоми-
тет СССР по науке и технике или другая вышестоящая организа-
ция. Нередко разработку и внедрение новых изделий производят
сами организации (предприятия) с привлечением при необходи-
мости других организаций и предприятий,
К новой технике относятся впервые реализуемые в народном
хозяйстве результаты научных исследований и прикладных раз-
работок, содержащие изобретения и научно-технические дости-
жения, а также новые, более совершенные технологические про-
цессы, орудия и предметы труда (новые модели станков, автома-
шин, электродвигателей и др.), обеспечивающие повышение тех-
нико-экономических показателей производства.
Иногда для производства новых из-
делий (новой техники) строят новые пред-
приятия или подвергают коренной ре-
конструкции существующие предприятия.
Другое наиболее часто встречающееся
направление — смена или модернизация
устаревших моделей и серий различных
изделий (табл. ].1). Известно, что смена
поколений изделий происходит через 8 —
12 лет в быстроразвивающихся отраслях
(электроника, электротехника, станко-
строение. приборостроение и др ) и через
15—20 лет в других отраслях (горное,
сельскохозяйственное машиностроение
и др.). Модернизации изделия подвергают
через 4—8 лет.
Для выявления, в какой мере новые
изделия (новая техника) полезны и обес-
печивают повышение производительности
труда, выполняют анализ повой конструк-
ции и дают обоснование целесообразности
Рис. 1 ! Схема процесса
удоилетворения обще
огненны х потреб ногтей
внедрения ее в произ-
водство. На рис. 1.1 приведена упрощенная схема, иллюстри-
рующая процесс удовлетворения потребности в изделии.
Приступая к проектированию и конструированию, конструктор
должен изучить и проанализировать эксплуатационные требова-
ния, предъявляемые к данному изделию или его составной части,
конструкции аналогов, патентно-информационные материалы,
а также технологические возможности изготовления изделия
в условиях данного производства.
Каждая проектируемая и внедряемая конструкция должна
удовлетворять трем основным требованиям: техническим, со-
циальным и экономическим. Эти требования к проектируемой
конструкции часто носят противоречивый характер, и задача
Конструктора заключается в том. чтобы из множества возможных
решений выбрать одно, наиболее полно отвечающее всему ком-
плексу требований в целом.
В техническом отношении конструкция должна быть на уровне
современных достижений науки и Техники и обеспечивать воз-
можность правильно решать определенные технологические и
производственные задачи. В качестве орудия труда конструкция
должна обеспечивать выполнение соответствующих функций, про-
изводить работу (продукцию) необходимого количества и каче-
ства, Это значит, что конструкция должна отвечать функциональ-
ному назначению и иметь соответствующие параметры (мощность,
производительность, грузоподъемность, скорость, давление, вме-
стимость, радиус действия и др.). Вместе с тем она должна обла-
дать необходимыми эксплуатационными качествами (например,
надежностью).
5
Таблица И. Виды изделий
Термин Определение
Изделие Предмет или совокупность предметов производства, под- лежащих изготовлению на предприятии
Изделие основного производства Изделие, предназначенное для поставки предприятием- изготовителем заказчику (потребителю)
Изделие вспомога- тельною произвол Изделие, предназначенное только Для собственных нужд Предприятия-изготовителя (изделия, предназначенные для поставки или реализации и одновременно используемые для нужд предприятия-изготовителя, следует отнести к изделиям основного производства)
Изделие единично- го производства Изделие, изготовляемое в условиях единичного произвол ства в одном или нескольких экземплярах (подразделяют iia изделия повторяющеюся единичного производства и изделия разового изготовления)
Изделие повторя- ющегося единично- го производства Изделие, периодически изготовляемое отдельными еди- ницами при условии, что интервал времени между выпу- ском предыдущей и последующей единицы изделия пре- вышает его производственный цикл (под единицей изделия понимают отдельный экземпляр изделия, а под производ- ственным циклом — интервал времени от начала до окон- чания производственною процесса изюювления изделия) Конструкторская документация таких изделий имеет ли- теру О,
Изделие разового изготовления Изделие единичного производства в виде отдельных изде- лий или партий, изготовляемых единовременно и не пре- дусмотренных к повторному производству Конструктор ской документации па изделия разового изготовления присваивают литеру И
Изделие разового заказа Изделие (партии изделий), не предназначенное к серий ному производству, единовременно изготовляемое по ин дивидуальным чертежам (эскизам, образцам) Для одного гаказчиьа, не повторяющееся в производстве на цротя женин двух лет
Изделие единично го заказа Уникальные машины, специальное технологическое обо рудование и конструкции Для строящихся и реконструи- руемых предприятий, не предназначенные к серийному производству
Изделие серийного производства Изделие, изготовляемое в условиях серийного произвол ства периодически повторяющимися сериями
Изделие массового производства Изделие. непрерывно изготовляемое в условиях массового производства
Неспец ифичиро- ванное изделие Изделие, не имеющее составных частей
Специфицирован- ное изделие Изделие, состоящее из нескольких составных частей
Продолжение табл 1.1
Термин Определение
Ди аль Изделие, изготовленное из однородною по наименованию и марке материала без применения сборочных операций (например, налив из одного куска метал та; антой корпус, пластина из биметаллического листа) К деталям отно- сятся также сказанные выше изделия с покрытием (за- щитным или декоративным) независимо от сю вида, тол- щины и назначении (например хромированный винт), а также изделия, изготовленные с применением местной сварки панки склейки и т. г; (например трубка спаян пая нт одного куска листового материала)
Сборочная едипица Изделие. cocTan.ii.ie части которого подлежат соединению между собой на предпрпятяи-нз) отовителе сборочными оиС)';щи.ч.м1г । свинчиванием, клепкой, сваркой, пайкой, опрессовкой, развальцовкой, склеиванием и пр.). напри- мер автомобиль, станок телефонный аппарат, мпкро- модуть. редуктор, сварной корпус
Комплекс Два И более специфицированных изделия, не соединенных нз предприятии-изготовителе сборочными операциями, но предназначенных для выполнения взаимосвязанных экс- плуатационных функций Каждое из входящих в комп текс специфицированных изделий предназначено для выполне- ния одной или нескольких основных функций, установ- ленных для всего комплекса (например, автоматическая линия станков, автоматическая телефонная станция, бу- рильная установка система, состоящая из метс-орологиче ской ракеты пусковой установки и средств управления^
Комплект Два и более изделия, не соединенных на предприятии изготовителе сборочными операциями и представляющих собой набор изделий, имеющих общее эксплуатационное значение вспомогательного характера, например комплект запасных частей, комплект инструмента н лринадлежно стей, комплек, измерительной аппаратуры
Сборочный ком- плект Группа основных частей изделия, которые необходимо подать на рабочее место для сборки изделия или его со- ставных частей
Комплектующее изделие Изделие (составная часть изделия), получаемое предприя- тием в готовом виде и изготовленное по конструкторскоь документации предприятия поставщика
Покупное изделие Изделие (составная часть изделия), получаемое пред- приятием в готовом виде
Кооперированное изделие Изделие (составная часть изделия), получаемое пред приятием в готовом виде и изготовленное по его кон структорской документации на другом предприятии
Оригинальное из делие * Изделие, примененное в конструкторской документации только данною изделия
Унифицированное изделие * Изделие, примененное в конструкторской документации нескольких (разных) изделий
Продолжение табл. 1.1
Терман Определение
Стандартное изде- Изделие, примененное по государственному, отраслевому
или республиканскому стандарту, полностью и однозначно определяющему его конструкцию, показатели качества, методы контроля, правила приемки И поставки
Типовое изделие Изделие, принадлежащее к группе изделий близких кон-
изделие однотип- струкиий и обладающее наибольшим числом конструктив-
кого исполнения) ных и технологических признаков этой группы
Изделие основного Типовое изделие первого исполнения, условно приняюго
исполнения за основное
Изделие неосновно- Типовое изделие любого исполнения, за исключением
го исполнения основного
Макет Изделие, воспроизводящее разрабатываемое изделие или его составные части в масштабе и объеме, необходимых Для проверки принципов их работы при выполнении проектной или рабочей документации
Проектный макет Макет, изготовленный на стадии разработки технического проекта
Рабочий макет Макет, изготовленный на стадии разработки рабочей кон- структорской документации
Модель Изделие, являющееся объемным упрощенным воспроизве- дением предметов в установленном масштабе и предназна- ченное для проверки принципов их работы или опреде- ления характеристик
Опытный образец Изделие, изготовленное по вновь разработанной рабочей
изделия (опытное конструкторской Документации для проверки его соот-
изделие) ветствия техническому заданию, проверки конструктив- ных решений, последующей необходимой корректировки документации н подготовки технологического оснащения производства основных составных частей изделия
Опытная партия Совокупность изделий, изготовленных одновременно по
изделий вновь разработанной рабочей конструкторской Докумен- тации Для проверки соответствия изделий техническому заданию, конструкторской документации, а также для последующей необходимой корректировки документации и подготовки технологического оснащения производства составных частей изделия
Изделие устано- Изделие, изготовленное по документации, уточненной по
вечной серии результатам изготовления и испытания опытного образца или опытной партии, для контроля соответствия изделия техническому заданию, конструкторской документации, проверки технологического оснащения производства ос- новных составных частей, последующей необходимой кор- ректировки и подготовки полностью оснащенного техно- логического процесса серийного (или массового) произ- водства
Продолжение табл. 1.1
Термин Определение
Изделие головной Изделие, изготовленное по документации, уточненной
контрольной) се- по результатам изготовления и испытания установочной
серии, для контроля соответствия его техническому зада- нию и конструкторской документации, проверки пол- ностью оснащенного зафиксированного технологического процесса серийною (или массового) производства и окон- чательном необходимой корректировки документации
Полуфабрикат Предмет труда, подлежащий дополнительной обработке или сборке на предприятии-потребителе
Зд| отсека Предмет труда, из которого изменением формы, размеров, свойств поверхности и (или) материала изготовляют де- таль ити неразъемную сборочную единицу
Исходная jaiOTOB Заютовка перед первой технологической операцией
Штампованная за- Изделие или заютовка, полученные технологическим ме-
готовка тодом штамповки
Отливка Изделие или заготовка, полученные технологическим методом литья
11оковка Изделие или заготовка, полученные технологическим ме- тодом ковки
Основной материал Материал исходной заютовки (к основному материалу от- носится также материал, масса которого входит в массу изделия при выполнении технологического процесса, на- пример, материал сварочного электрода, припоя и т д.)
Вспомогательный Материал, расходуемый на выполнение технологического
материал процесса дополнительно к основному (вспомогательными могут быть материалы, расходуемые при нанесении по- крытия. пропитке, сварке, пайке, закалке и т. Д-)
* Определения ской документации. понятий даны применительно к выполнению конструктор-
Наряду с определенным уровнем технического совершенства
конструкция должна отвечать современным социальным требова-
ниям. обеспечивать улучшение условий и облегчение труда обслу-
живающего персонала, быть безопасной в эксплуатации и не за-
грязнять внешнюю среду. Для облегчения труда предпочтительны
механизация и автоматизация работы самой конструкции и произ-
водственного процесса, выполняемого с ее участием (для обеспече-
ния удобства управления, наладки, регулирования рабочих про-
цессов и т. п.).
Одно из центральных мест принадлежит экономическим тре-
бованиям, предъявляемым к конструкции. Задачу создания наи-
более прогрессивной конструкции следует всегда решать таким
образом, чтобы реализация проекта была не только конструктивно
и технически возможна, но и экономически целесообразна. Необхо-
димо всегда рассматривать и учитывать экономическое значение
создания, внедрения и использования новой конструкции.
9
Рис I 2 Схема разработки нового изделия:
Многие конструкторы считают, что конструировать с учетом
экономических требований — значит уменьшать стоимость изго-
товления изделий, избегать сложных и дорогих решений, приме-
нять наиболее дешевые материалы и наиболее простые способы
обработки. Но это лишь часть задачи. Главное значение имеет то,
что экономический эффект определяется полезной отдачей изде-
лия и суммой эксплуатационных расходов за весь жизненный
цикл изделия. Стоимость изделия является ие всегда главной,
а иногда и очень незначительной составляющей этой суммы. Эко-
номически направленное конструирование подразумевает учет
всего комплекса факторов, определяющих экономичность изде-
лия, и правильную оценку относительных значений этих факто-
ров. Это правило часто игнорируют. Стремясь к удешевлению из-
делия, конструктор нередко добивается экономии в одном направ-
лении и не замечает других, гораздо более эффективных путей
повышения экономичности. Более того, частная экономия, дости-
гаемая без учета совокупности всех факторов, нередко ведет к сни-
жению суммарной экономичности изделия.
Вместе с тем требования к проектируемой конструкции необ-
ходимо взаимосвязывать со стадиями разработки конструктор-
ской документации и этапами производственного процесса изго-
товления. В процессе создания и внедрения новых изделий (новой
техники) всех отраслей машиностроения можно выделить следую-
щие основные этапы (рис. 1,2): научно-исследовательские работы
(НИР), опытно-конструкторские и опытно-технологические ра-
боты (ОКР), освоение серийного производства.
В Постановлении Совета Министров СССР от 14 января
1986 года отмечено, что сложившаяся в отраслях машиностроения
практика многочисленных согласований технической документа-
ции при создании и постановке на производство новой (модерни-
зированной) продукции с различными организациями отвлекает
конструкторов и научных работников от выполнения своих пря-
мых обязанностей, затягивает сроки конструкторских разработок
ю
и научных исследований и, в конечном итоге, сдерживает решение
задач по ускорению научно-технического прогресса. Совет Мини-
стров СССР обязал Государственный комитет по стандартам, мини-
стерства и ведомства СССР, Советы Министров союзных республик
принять необходимые меры к упрощению порядка разработки
технической документации на новую (модернизированную) про-
дукцию машиностроения. С 1 февраля 1986 года введен в действие
«Порядок разработки и согласования технической документации
при создании и постановке на производство новой (модернизиро-
ванной) продукции машиностроения», утвержденный Советом
Министров СССР.
В результате НИР (ГОСТ 15.101 -80) выбирают оптимальные
технические решения для нового изделия с учетом технологии
его изготовления; иногда при этом требуется разработка новых
материалов, комплектующих изделий и новых технологических
процессов. Так, разработка станков с программным управлением
(ПУ) потребовала создания и организации производства
новых видов электродвигателей, электронной аппаратуры
и пр.
Исходным документом для проведения ОКР является тех-
ническое задание. Общий порядок разработки, согласования
и утверждения технических заданий, проведения экспертизы тех-
нической документации, испытаний опытных образцов (опытных
партий), выдачи разрешений для постановки на производство
новых и модернизированных изделий, а также проведения кон-
трольных испытаний изделий серийного и массового производства
установлены ГОСТ 15.000—82 и ГОСТ 15.00!—73. Постановку
на производство продукции по лицензии осуществляют по
ГОСТ 15.311—82.
Изделия, подлежащие разработке и постановке на производ-
ство, по техническому уровню и качеству, должны соответство-
вать требованиям высшей категории качества к моменту освоения
их производства. В экономически обоснованных случаях допу-
скается по согласованию с заказчиком разрабатывать изделия
первой категории качества на момент освоения производства при
условии, что их выпуск не снизит запланированных показателей
(по номенклатуре и объему) изделий высшей категории качества.
Технические задания на такие изделия должны быть утверждены
ведущими министерствами.
Не допускается изменять техническое задание после представле-
ния опытного образца опытной партии на приемочные испытания.
В результате ОКР должна быть разработана конструкторская
документация.
Конструкторская документация — это графические и тексто-
вые документы, которые в отдельности или в совокупности опре-
деляют состав и устройство изделия и содержат необходимые дан-
ные для его разработки или изготовления, контроля, приемки,
эксплуатации и ремонта.
Виды и комплектность конструкторских документов, разраба-
тываемых на изделия всех отраслей машиностроения, установлены
ГОСТ 2.102—68, стадии разработки — ГОСТ 2,103—68, обозна-
чение изделий и конструкторских документов — ГОСТ 2.201—80.
Обязательность выполнения стадий и этапов разработки конст-
рукторской документации устанавливается техническим заданием
на разработку.
Проектная конструкторская документация (техническое
предложение, эскизный и технический проекты) содержат данные,
необходимые для разработки изделия, рабочая конструк-
торская документация — данные, необходимые для его изготов-
ления.
На стадии ОКР выполняют также технологическую подго-
товку производства нового изделия. Параллельно с разработкой
проектно-конструкторской документации (КД) разрабатывают
предварительный проект технологической документации (ТД),
включающий основные технологические решения и новые техно-
логические процессы, которые будут приняты при производстве
нового изделия. При разработке КД на опытные образцы одновре-
менно разрабатывают технологию и технологическую оснастку
для их изготовления. Такая параллельная работа конструкторов
и технологов на стадии ОКР позволяет ускорить процесс освоения
нового изделия. При этом требуется четкая координация всего
комплекса работ по технической подготовке производства (кон-
структорской, технологической, организационной).
На стадии технического предложения разрабатывают кон-
структорские документы, обосновывающие предлагаемые вариан-
ты технических решений на основе анализа технического задания,
с учетом возможности реализации указанных в нем характери-
стик и требований, дают сравнительные оценки решений разраба-
тываемых и существующих изделий, а также патентных материа-
лов. При этом в соответствии с методикой, приведенной на с. 24,
целесообразно окончательно определить направление дальнейшей
разработки и постановки изделия на производство.
Техническое предложение после согласования и утверждения
в установленном порядке является основанием для разработки
эскизного или технического проекта (для сокращения сроков
проектирования допускается стадию технического предложения
совмещать со стадиями эскизного и технического проектов).
На стадии эскизного проекта намечают принципиальную схему
конструкции, создают общую компоновку изделия, укрупненно
определяют габаритные размеры, устанавливают максимальные
размеры и массы наиболее ответственных деталей, выполняют
приблизительные расчеты производства. На этой стадии целесооб-
разно привлекать для консультаций технологов, Это позволяет
своевременно организовать исследовательские работы, спроекти-
ровать или приобрести специальное оборудование, освоить новые
процессы.
12
При эскизном проектировании изделие расчленяют на основ-
ные самостоятельные сборочные единицы, что определяет органи-
зационную структуру сборки. На этом же этапе решают сущест-
венно важный вопрос — унификацию и использование отдельных
сборочных единиц и агретаюв изделий того же класса, а также вы-
бирают материал и вид заготовок (литье, штампосварные конструк-
ции и др ) основных наиболее трудоемких деталей. Целесообразно
выполнить основные технико-экономические расчеты, установить
ориентировочную трудоемкость изготовления, себестоимость из-
делия, основной объем кооперации.
На стадии технического проекта: уточняют конструкцию
изделия, разрабатывают отдельные сборочные единицы и детали
с учетом их размеров, конструктивных форм и точностных харак-
теристик; устанавливают марки материалов н виды заготовок ос-
новных деталей, выделяют сборочные единицы и агрегаты кон-
струкции, что определяет характер и порядок сборочных работ;
проводят анализ обеспечения беспригоночной сборки, а при необ-
ходимости и анализ взаимозаменяемости сборочных единиц и изде-
лия в целом, максимально их унифицируя; назначают виды покры-
тий и термической обработки исходя из условий работы деталей
изделия (сборочной единицы) с учетом технологии их изготов-
ления.
Целесообразно продолжать технико-экономический анализ
создаваемой конструкции и, насколько возможно, уточнять тру-
доемкость изготовления, себестоимость, циклы изготовления и
сборки изделия.
На стадии рабочей конструкторской документации разраба-
тывают чертежи деталей, сборочные чертежи, спецификации,
ведомости покупных изделий, технические условия, а при необхо-
димости также монтажные, габаритные чертежи, схемы, таблицы,
методики расчетов и другие документы (в соответствии
с ГОСТ 2 102—68), необходимые для промышленного изготовле-
ния изделий.
На этой же стадии отрабатывают рациональные формы и раз-
меры деталей, определяющие виды заготовок, уточняют допуски
и устанавливают качество рабочих поверхностей деталей, осущест-
вляют максимально возможную унификацию элементов конструк-
ции (диаметров отверстий, крепежных деталей, резьб, шлицев
и Др-), что резко сокращает номенклатуру мерительного и режу-
щего инструментов, а также повышает технологичность изделия.
Материалы, применяемые для изготовления деталей, необходимо
максимально унифицировать, сокращая число марок и типоразме-
ров сортового материала (прокат, листы). Применение новых или
нетрадиционных материалов, технологические свойства которых
еще недостаточно изучены, вызывает значительные затруднения
при серийном производстве изделия, поэтому к выбору материалов
необходимо привлекать материаловедов для экспериментального
изучения и освоения процессов обработки таких материалов.
13
На этой стадии на первом этапе разрабатывают документацию
для изготовления и испытаний опытного образца (опытной партии)
корректируют документацию по результатам заводских испытаний,
затем вновь изготовляют опытный образец (опытную партию)
для проведения государственных, межведомственных и других
испытаний с последующей повторной корректировкой конструк-
,торской документации.
На стадии изготовления и испытания опытных образцов и
серий выполняют дальнейшую отработку конструкций на основе
практических результатов изготовления деталей, сборочных еди-
ниц и изделий в целом.
После изготовления опытных образцов по результатам приемоч-
ных испытаний проводят корректировку и согласование техниче-
ской документации с присвоением документации литеры в соот-
ветствии с требованиями ГОСТ 2.103—68 (СТ СЭВ 208—75).
На этапе изготовления и испытания установочной серии ис-
пользуют оборудование, предназначенное для серийного произ-
водства нового изделия. Установочные серии сдают межведомст-
венной комиссии (МВК). в работе которой принимают участие пред-
ставители разработчиков, заказчиков, технологических инсти-
тутов, органов стандартизации и надзора. В отличие от приемки
опытных образцов, при приемке установочных серий основное
внимание уделяют технологии изготовления нового изделия.
По результатам изготовления и испытания установочной серин
корректируют конструкторскую и технологическую докумен-
тацию.
На заключительном этапе изготовляют и испытывают голов-
ную (контрольную) серию с последующей корректировкой техни-
ческой документации, а затем окончательной отработкой и провер-
кой полностью оснащенного технологического процесса.
Отработка изделия в основном должна заканчиваться в период
освоения серийного производства, когда для обеспечения задан-
ного выпуска изделий внедряют в намеченном объеме всю произ-
водственную оснастку, включая и специальное оборудование,
когда производство стабилизируется и обеспечивает высокое ка-
чество изделия при минимальной себестоимости.
Дальнейшие изменения документации рекомендуется прово-
дить в начале нового производственного цикла, в начале нового
производственного года или 1 раз в полугодие, чтобы не нарушать
стабильность ритма производственного процесса.
Общий порядок снятия с производства устаревших и других
изделий устанавливает ГОСТ 15.80!—80.
Большая трудоемкость конструкторской подготовки производ-
ства, настоятельные требования к ее ускорению приводят к необ-
ходимости механизации и автоматизации проектирования. В по-
следнее время все большее распространение получают методы авто-
матизированного проектирования различных изделий. Многие
расчеты проводят на ЭВМ. Разработаны специальные методы опти-
мизационных расчетов на ЭВМ, позволяющие проектировать из-
делия при минимуме затрат. Внедрение методов автоматизирован-
ного проектирования показало, что время проектирования умень-
шается в 10—12 раз. Весьма важен вопрос широкого внедрения
систем автоматизированною проектирования (САПР), в которых
с использованием комплексов ЭВМ и других электронных уст-
ройств проводят необходимые расчеты, вычерчивают чертежи,
разрабатывают программы для изготовления оснастки непосред-
ственно на станках с программным управлением (ПУ), Подобные
системы позволяют конструктор)' в процессе проектирования и
конструирования корректировать чертежи, опробовать различные
варианты конструкции.
1.2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ КОНСТРУКТОРСКОЙ
ДОКУМЕНТАЦИИ
Назначение технологического контроля
Технологическим контролем, проводимым в соответствии
с ГОСТ 2.12!—73, называется контроль конструкторской доку-
ментации, при котором проверяют соответствие разрабатываемой
конструкции изделия требованиям ее технологичности.
Технологичность конструкции изделия — это совокупность
свойств конструкции изделия, определяющих ее приспособлен-
ность к достижению оптимальных затрат при производстве, экс-
плуатации и ремонте для заданных качества, объема выпуска и ус-
ловий выполнения работ.
Конструкторская документация не регламентирует методы и
способы изготовления изделия, а также последовательность их
применения. Это — вопросы технологической документации. Но
данные, содержащиеся в конструкторской документации, в зна-
чительной степени влияют на их выбор и применение, поэтому
необходимы и обязательны взаимная увязка и согласование кон-
структорской и технологической документации.
Технологические требования в конструкторской документа-
ции разработчик учитывает до начала проектирования технологи-
ческих процессов. Проверка исчерпывающего и точного учета
конструктором этих требований и составляет задачу технологиче-
ского контроля.
При решении основной задачи — отработки конструкции из-
делия на технологичность — каждое изделие следует рассматри-
вать как объект проектирования, объект производства и объект
эксплуатации (рис. 1.3).
Между характеристиками технологичности конструкции и
предъявляемыми к ней основными требованиями существует опре-
деленная взаимосвязь (табл. 1.2).
Следовательно, технологичность является основой наилуч-
шего использования конструкторско-технологических резервов
15
Рис. 1.3. Классификация технологичности конструкций изделия
требовг
Рис 1.4. Схема отработки конструкций на технологичность на различных стадиях разработки конструкторской и техноло-
5 гической документации
технологических методов изготовления, прогрессивности оборудо-
вания, оснастки, организации производства. Нельзя эффективно
использовать передовую технологию, если конструкция разрабо-
тана без учета технологичности.
Следует отметить нецелесообразность отработки конструкции
на технологичность после создания рабочей конструкторской доку-
ментации, так как в этом случае невозможны принципиальные
изменения (а именно они и дают максимальный эффект). Отра-
ботка конструкции на технологичность должна быть составной
частью разработки конструкции изделия, начиная с момента
разработки технического задания, и сопровождать все стадии
разработки конструкторской документации и изготовления опыт-
ных образцов и серий изделий
Этапы отработки конструкции на технологичность при разра-
ботке конструкторской и технологической документации приве-
дены на рис. 1,4.
В зависимости от организации работ различают следующие
основные формы технологического контроля.
Внутренний контроль выполняют во время разработки кон-
структорской документации специалисты организации, занимаю-
щейся этой разработкой. Внутренний контроль следует проводить
в три этапа.
Первый этап — консультация и предварительный контроль —
выполняют в подразделениях разработчиков или на рабочем месте
контролера.
Второй этап — проверка графической и текстовой докумен-
тации, выполненной в оригиналах. Все оригиналы, представляе-
мые на контроль, должны иметь подписи: исполнителей в графе
«Разраб.»; технических контролеров в графе «Пров.».
Документацию следует предъявлять на контроль комплектно
в пределах одного изделия: на стадии эскизного и технических
проектов согласно ГОСТ 2.102—68, техническому заданию, ве-
домости эскизного и технического проектов; на стадии рабочей
документации — согласно ГОСТ 2.102—68, техническому зада-
нию, спецификации. Допускается предъявлять на контроль от-
дельные виды конструкторских документов по мере готовности:
сборочные единицы высшего порядка комплектно, согласно специ-
фикации; схемы; текстовые документы (пояснительные записки,
технические условия и др.).
Третий этап —• проверка и подписание (в графе «Т. контр.»)
окончательно оформленных подлинников графических и текстовых
документов (на кальке или другой бумаге, пригодной для раз-
множения, в том числе фотоспособом). Подлинники подписывает
контролер при наличии подписей лиц, ответственных за содержа-
ние и выполнение технических документов.
Документы, проверенные контролером, подписывают в графе
«Т. контр.» При этом если документ последовательно обработан
несколькими специалистами, то подписывает этот документ в графе
20
«Т. контр.» исполнитель наиболее высокой должностной категории.
Остальные технологи ставят свои подписи на поле подшивки чер-
тежа.
Не допускается исправлять и изменять подписанные техноло-
гом подлинники, не сданные в отдел технической документации,
без разрешения технолога.
Технологический внутренний контроль проводят в порядке
очередности, установленной планом-графиком выпуска доку-
ментов.
Поступающую документацию и документацию, прошедшую
технологический контроль, регистрируют в журнале.
Внешний контроль выполняют специалисты предприятия-
изготовителя во время разработки конструкторской документации.
Число этапов проверки устанавливается договором между орга-
низацией-разработчиком и предприятием-изготовителем.
Входной контроль выполняют после завершения рабочего
проекта специалисты предприятия-изготовителя, которое не раз-
рабатывает, а получает конструкторскую документацию. Исправ-
ления и изменения, выявленные при входном контроле, вносят
в конструкторскую документацию по согласованию с организа-
цией-разработчиком.
Кроме этих форм в зависимости от объема контроля на практике
выделяют еще две формы технологического контроля: сплошной,
при котором предусмотрена проверка всей конструкторской доку-
ментации, и выборочный, предназначенный для проверки некото-
рой части этой документации. При выборочном контроле конст-
рукторские документы проверяет сам разработчик.
Разработан комплекс государственных нормативно-техниче-
ских документов (табл. 1.3), регламентирующих правила отра-
ботки конструкций на технологичность. Эти документы имеют
общеотраслевой характер и, следовательно, в зависимости от ви-
дов изделий, их специфики, объемов выпуска, условий производ-
ства и эксплуатации требуется решение ряда вопросов как на
уровне организации (предприятия), так и на уровне отрасли.
Основные вопросы, подлежащие решению на уровнях органи-
зации (Предприятия) и отрасли’ порядок организации процесса
отработки конструкций на технологичность, в том числе входного
технологического контроля вновь поступившей конструкторской
документации; классификация изделий; установление требований
к технологичности конструкций; выбор методов оценки техноло-
гичности; определение состава и значений базовых показателей
технологичности.
В ГОСТ 14.203—73 и ГОСТ 14.204—73 изложены наиболее
характерные объективные требования, которым должна соответ-
ствовать технологичная конструкция сборочной единицы или де-
тали, и сферы проявления эффекта от выполнения этих требова-
ний. В этих стандартах изложена последовательность обеспечения
технологичности на стадиях разработки конструкции.
21
Таблица t.3 Общетехнические стандарты, применяемые
при обеспечении технологичности конструкций изделий
Наименование стандарта Номер ГОСТ
Схема разработки и постановки продукции на производство (СРПП)
СРПП Общие положения I 15 000—82
СРПП Основные положения | 15 001—73
Единая система технологической подготовки производства (ЕСТПП)
ЕС! 1111. Общие правила обеспечения технологичности 14 201—83
конструкции изделия
ЕСТПП Правила выбора показателей технологичности конструкции изделий 14 202—73
ЕСТПП. Правила обеспечения технологичности конструк- ции сборочных единиц 14 203—73
ЕСТГ1П. Правила обеспечения технологичности конструк- ции деталей 14 204—73
ЕСТПП. Технологичность конструкции изделий. Термины 14 205—83
и определения (СТ СЭВ 2063—79)
ЕСТПП. Нормирование расхода материалов. Основные положения 14.322—83
Оборудование технологическое. Общие монтаж но-техно логические требования 24444—80
Единая система конструкторской документации (ЕСКД)
ЕСКД- Виды изделий 2.101—68 (СТ СЭВ 364—76)
ЕСКД. Виды и комплектность конструкторских доку- ментов ЕСКД. Стадии разработки 2 102—68 2 103—68 (СТ СЭВ 208—75)
ЕСКД. Нормоконтроль ЕСКД Карта технического уровня и качество продукции ЕСКД Технологический контроль конструкторской до- кументации ЕСКД. Обозначение шероховатости поверхностей 2.111—68 2 116—84 2 121—73 2.309—73 (СТ СЭВ 1632-79)
ЕСКД Правила внесения изменений 2.503-74 (СТ СЭВ 1631—79)
ЕСКД Внесение изменений в эксплуатационную доку- ментацию 2.603—68
Система технического обслуживания и ремонта техники (СТОИРТ)
СТОИРТ Ремонтопригодность. Общие требования I 19152—80
СТОИРТ Требования к эксплуатационной технология- I 21624—-81
ности и ремонтопригодности изделий |
Схема государственных испытаний продукции (СГИП)
СГИП Испытания и контроль качества продукции. Основ 1 16504—81
ные термины и определения I
Управление качеством продукции (УКП)
УКП. Основные понятия. Термины и определения | 15467- 79
Единая система допусков и посадок (ЕСДП)
ЕСДП. Поля доп\сков и рекомендуемые посадки | 25347—82
(СТ СЭВ 144-75)
ЕСДП. Общие положения, ряды допусков и основных | 25346—82
отклонении | (СТ СЭВ 145—75)
ГОСТ 14.204—73 рекомендует также поэлементный метод от-
работки конструкции на технологичность, заключающийся в сле-
дующем: выявление основных конструктивных элементов, влияю-
щих на качество выполнения рабочих функций изделия в усло-
виях эксплуатации; отработка на технологичность главных конст-
руктивных элементов; отработка на технологичность вспомога-
тельных конструктивных элементов.
Технолог, проверяющий чертеж, должен не только хорошо
знать современную технологию и внедрять ее в производство, но и
рассматривать конструкцию с перспективной точки зрения, Как
и при разработке сложных современных конструкций изделий,
при отработке конструкции на технологичность в процессе проек-
тирования и конструирования изделия должны обязательно участ-
вовать конструкторы и технологи различных специальностей.
Отработку конструкции на технологичность рекомендуется произ-
водить технологами но видам работ (литье, штамповка, .механиче-
ская обработка, термическая обработка и т. д.). При отработке
конструкции изделия па технологичность исполнителями должны
являться также разработчики конструкторской документации.
Это принципиальное положение установлено ГОСТ 14.201—83.
Опыт показал, что совместная работа конструктора и технолога,
как правило, дает положительные результаты при создании тех-
нологичных конструкций и позволяет наиболее правильно решать
вопросы, возникающие в процессе проектирования и конструиро-
вания.
Отработка конструкций изделий на технологичность — весьма
сложный процесс, поэтому идеальным в данной области является
специалист, одинаково сильный и как технолог, и как конструктор.
Показатели и методика оценки технологичности конструкций
изделий. Для того, чтобы технологичность изделия можно было
планировать, а в процессе разработки конструкций управлять
формированием признаков технологичности, ГОСТ 14.201—83
установлена количественная оценка технологичности, основанная
на системе следующих показателей:
базовые показатели технологичности, устанавливаемые в тех-
ническом задании на проектируемое изделие;
показатели технологичности, достигнутые при разработке
конструкций;
уровень технологичности (отношение достигнутых показателей
к базовым).
В ГОСТ 14.201—83 приведен типовой перечень показателей
технологичности, из которых необходимо выбрать минимальное,
ко достаточное их число для оценки технологичности конкретного
изделия. Показатели технологичности должны служить едиными
критериями для конструктора и технолога при оценке техноло-
гичности конструкции.
Выбор показателей как для планирования технологичности,
так и для ее сравнительной оценки — сложная инженерная зада-
23
ча, поэтому правила выбора этих показателей регламентированы
ГОСТ 14.202—73 Основные факторы, влияющие на выбор пока-
зателей, - требования к изделию; вид изделия; объем выпуска;
обьем информации, необходимой для определения показателей.
В зависимости от назначения изделия выбирают те показатели,
которые могут характеризовать технологичность изделия данного
вида
При определении показа1елей технологичности рекомендуется
также руководствоваться методикой [12]. в которой изложены:
методические основы оценки технологичности конструкции
изделия;
порядок определения значений базовых показателей техноло-
гичности;
формулы и порядок определения значений основных и допол-
нительных показателей технологичности;
порядок комплексной опенки технологичности;
последовательность решения задач технологичности конструк-
ции на различных стадиях разработки конструкторской доку-
ментации
Материалоемкость изделия — важный показатель техноло-
гичности конструкции изделия, характеризующий количество
материальных ресурсов, необходимых для создания и применения
одного изделия, с учетом его конструктивных особенностей. На-
пример. если в одном из вариантов конструкции изделия по сравне-
нию с другими более короткая кинематическая цепь, большая
степень стандартизации, средняя точность деталей меньше, а ше-
роховатость больше ит. д., то.трудоемкость и себестоимость, а так-
же материалоемкость этого варианта меньше.
Исходя из этого можно сделать вывод, что только по одному
показателю (материалоемкости) с достаточной степенью точности
можно определять технологичность конструкции изделия в целом,
начиная со сталии технического предложения; на основе данных
о технологичности следует решать вопрос о дальнейшей разра-
ботке и постановке изделия на производство.
Уровень технологичности конструкции изделия Ку определяют
как отношение достигнутого показателя техноло!ичности к зна-
чению базового показателя Кб по технологическому заданию:
Ку - к/кб. .
Показатель материалоемкости определяют по формулам
К — Q4iQ.< или К = Q;/Н,
где /( —коэффициент использования материала; Q4 —масса из-
делия, кг; —общая масса заготовок на изделие, кг; Н —норма
расхода материала, рассчитанная для изготовления данного из-
делия, кг.
Наиболее технологичным из сравниваемых вариантов конст-
рукции изделия (детали, сборочной единицы) является вариант,
для которого значение К наиболее близко к единице.
24
Определение массы изделия, а также массы заготовок для его
изготовления описано на с. 100.
Оформление замечаний и предложений при отработке кон-
структорской документации на технологичность. При отработке
конструкторской документации на технологичность контролер
вблизи элемента, подлежащего исправлению (изменению), мягким
карандашом выполняет условные пометки (цифру в кружке).
Пометки должны быть сохранены до подписания документов и
снять их может только контролер после подписи документа. Услов-
ные пометки (замечания) вносят в «Перечень замечаний контро-
лера», где кратко и ясно излагают замечания и рекомендации.
В организациях, где установлена система условного обозначения
замечаний технологического контроля, вместо замечаний простав-
ляют соответствующий цифровой код по классификатору. Не по
всем конструкторским документам, отрабатываемым на техноло-
гичность, замечания и рекомендации следует излагать в указанном
перечне. По оригиналам, выполняемым для изготовления подлин-
ников ручным копированием, замечания и рекомендации допу-
скается записывать на поле подшивки чертежа и устранять перед
подписанием подлинника контролером.
Изменения и исправления, предложенные при технологическом
контроле и связанные с нарушением действующих документов,
регламентирующих технологичность конструкций, обязательны
для внесения в конструкторскую документацию.
Предложения работников служб технологического контроля,
касающиеся различных аспектов изменения конструкции и на-
правленные на улучшение показателей технологичности, следует
вносить в документацию при согласовании с разработчиком доку-
ментации. Если при этом возникают разногласия, то решение при-
нимает технический руководитель (главный инженер) организации
(предприятия-разработчика).
Результаты входного технологического контроля конструктор-
ской документации, поступившей от других организаций (пред-
приятий), излагают в экспертном заключении. Рекомендуемая
форма экспертного заключения приведена в ГОСТ 15.001—73
(приложение 5). Разработчик конструкции обязан рассмотреть
экспертное заключение, о принятых решениях сообщить в орга-
низацию (предприятие), проводившую входной контроль. Если
при этом возникают разногласия, то решение принимает вышестоя-
щая организация в установленном порядке. Изменения вносят
в документацию в соответствии с ГОСТ 2.503 —74
(СТ СЭВ 1631—79).
В случае привлечения к экспертизе конструкторской доку-
ментации отраслевых технологических институтов разработчик
конструкции обязан рассмотреть экспертное заключение, о приня-
тых решениях сообщить в организацию, проводившую экспертизу,
а дальнейшую разработку конструкторской документации вести
в соответствии с экспертным заключением.
25
Для получения экспертного заключения на технологичность,
как правило, представляют следующую документацию: рабочие
чертежи изделия; технические условия; ведомости покупных изде-
лий. согласования и применения покупных изделий и остродефи-
цитных материалов; расчеты размерных цепей (на собираемость и
взаимозаменяемость); показатели технологичности конструкции
(коэффициент сборности. удельная трудоемкость изготовления и
удельная материалоемкость изделия); справка о намеченной про-
грамме выпуска изделий на одном предприятии со ссылкой на ис-
ходный документ.
При решении общих организационных вопросов и установлении
порядка отработки конструкций на технологичность рекомен-
дуется руководствоваться сведениями, приведенными в работе [3).
1.3. ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ВАРИАНТА
КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
Экономическая эффективность изделия зависит от затрат на
создание и использование нового изделия, слагающихся из рас-
ходов на всех этапах разработки изделия (см. рис. 1.2), а также
расходов: на производство, распределение, доставку, приведение
в работоспособное состояние (организацию передачи продукции
потребителю), эксплуатацию, ремонт.
Необходимым условием экономической эффективности изделий
и правильного решения вопроса об их создании является сопоста-
вимость сравниваемых показателей. Для выполнения этого усло-
вия необходимо прежде всего установить одинаковые единицы не
только затрат, но и результатов. Неправильный выбор единиц
искажает значение экономической эффективности; например, при
измерении в тоннах количества продукции, производимой с ис-
пользованием литейного оборудования, можно неправильно оце-
нить его прогрессивность проявляющуюся в уменьшении при-
пусков и массы изделия. Использование массы труб в качестве
основного показателя, когда важны длина и диаметр, а не масса,
приводит к неправильным выводам.
Вторым важнейшим условием сопоставимости показателей
вариантов является их идентичность (тождественность). При тож-
дественности результатов основой для сопоставления являются
затраты труда, наличие одинаковых объемов продукции (работ),
их состава и качества.
Показатели, характеризующие новое изделие, подразделяют на
натуральные и стоимостные. Натуральные показатели, отражаю-
щие отдельные стороны эффективности того или иного варианта
конструкции (изменение трудовых затрат, расход материалов,
производительность, срок службы, КПД и др.), не дают сопоста-
вимых данных. В отличие от них, стоимостные показатели обоб-
щают влияние отдельных технических параметров нового изделия
на производительность труда. В связи с этим натуральные пока-
26
затели можно использовать в дополнение к стоимостным, которые
являются основными при технико-экономических расчетах.
В ряде случаев эффективность нового изделия (новой техники)
невозможно определить экономическими расчетами. Так, новые
потребности, удовлетворение которых является первоочередной
необходимостью для дальнейшего развития общественного произ-
водства (укрепление обороноспособности, улучшение условий
труда), нельзя оценить в стоимостном выражении, это однако не
исключает мероприятий по снижению затрат на их осуществление.
Экономическую эффективность рассчитывают:
на предпроектной стадии для обоснования выбора направлений
научного исследования;
на стадии технического проекта для выявления целесообраз-
ности конструирования и изготовления новой техники и выбора
наиболее эффективных решений;
при сдаче предприятием-изготовителем опытных образцов для
принятия решения об их серийном производстве;
при составлении планов освоения первых промышленных се-
рий, внедрения прогрессивной технологии, новых способов орга-
низации труда и др.;
на этапе внедрения и эксплуатации новой техники (фактиче-
ская эффективность).
Расчеты эффективности на предпроектной стадии являются
ориентировочными и должны подтвердить экономическую целесо-
образность того или иного направления разработки новой техники.
Эффективность определяют на единицу и годовую потребность
в разрабатываемой технике. После разработки технического
проекта экономическую эффективность рассчитывают по исход-
ным данным, зафиксированным в техническом проекте. Эффек-
тивность определяют на единицу и на годовую потребность в но-
вой технике.
На стадии изготовления опытных образцов экономический эф-
фект рассчитывают по результатам изготовления и испытаний
образцов; отчет об испытаниях должен быть согласован потреби-
телем и изготовителем новой техники. Эффект определяют на еди-
ницу новой техники и на ожидаемый выпуск второго года серий-
ного производства по чертежам с литерой А.
На этапе составления планов по освоению первых промыш-
ленных серий исходные данные по новой технике уточняют по
результатам эксплуатации опытного образца (опытной партии),
согласованным потребителем и изготовителем новой техники.
Эффект определяют на единицу новой техники и на плановый
выпуск второго года серийного производства по чертежам с лите-
рой А.
На этапе внедрения и эксплуатации новой техники фактиче-
ский экономический эффект определяют на основе фактических
данных, подтвержденных предприятием, на котором установлена
новая техника.
27
Годовой экономический эффект определяют сопоставлением
приведенных затрат по базовой и новой технике, представляющих
собой сумму себестоимости и нормативной прибыли.
3 С + ЕНК,
где 3 —приведенные затраты на одно изделие, руб ; С —себе-
стоимость одного изделия, руб.; Eh - 0,15 —нормативный коэф-
фициент эффективности капитальных вложений; К —удельные
капитальные вложения в производственные фонды, руб.
Определены дополнительные меры по повышению ответствен-
ности и изготовителя, и потребителя продукции за принимаемые
решения, за достоверность согласованного экономического эф-
фекта Учитываемые при ценообразовании потребительские (экс-
плуатационные) и регламентируемые социальные показатели но-
вого изделия (новой техники) должны быть зафиксированы в нор-
мативно-технической документации (технических условиях, стан-
дартах). что позволит контролировать фактическое качество про-
дукции и соответствие расчетного эффекта реальному
На основе технико-экономического анализа конструкции
в сравнении с уже используемыми вариантами можно определить
Уровень прогрессивности новой конструкции и предотвратить
разработку отсталой и малоэффективной техники. Теоретические
и Методические вопросы функционально-стоимостного анализа
в отраслевом управлении эффективностью приведены в работе 1101
ГЛАВА 2
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ
ИЗДЕЛИЙ
2.1. ВЫБОР МЕТОДА И СПОСОБА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЗАГОТОВОК
Для современных требований. предъявляемых к изготовлению
заготовок деталей изделий (машин оборудования, приборов и др.),
характерны следующие технолш«ческне тенденции: максимальное
приближение заготовок по формам и оазмерам к деталям, требую-
щимся но чертежа; экономия материала, применение прогрессив-
ных способов пол)чения заготовок
Способ получения заготовки должен быть обусловлен ее стои-
мостью и дальнейшей обработкой Наиболее распространены:
резка и"5 сортового, фасонного листового проката и гнутых про-
филей прокат,!; литье в песчаные формы в кокиль, под давлением,
точное литье; ковка, горячая и холодная штамповка.
В ряде случаев разные методы и даже разные способы одного
метода могут одинаково надежно обеспечивать юхническпе тре-
бования, предъявляемые к заготовке; поэтому одновременно с рас-
четами на прочность, необходимо сопоставлением возможных
методов и способов изготовления заготовок выбрать такие и.з них,
которые в наибольшей степени отвечают конструктивным, техно-
логическим и экономическим требованиям.
При выборе одного ит возможных способов изготовления за-
готовки нужно учитывать какое влияние они оказывают на себе-
стоимость последующих способов формо- и размерообпазования
Например, сравнивая целесообразность применения различных
способов получения литой заготовки без учета себестоимости
механической обработки, лучше отдать предпочтение заготовке,
отлитой в разовую форму, в то время как снижение себестоимо-
сти механической обработки делает выгодным применение литья
в многократные формы
Таким образом, сравнительный анализ должен быть основан
на одновременном анализе себестоимости способов формо- и раз-
мерообразования заготовок и их механической обработки и выборе
такого их сочетания, при котором обеспечивается минимальная
себестоимость готовой детали при прочих равных условиях.
Переход к более точным способам изготовления заготовок (от
ковки к штамповке, от литья в разовые формы к литью в много-
кратные формы и т. п ) нередко бывает связан с повышением стои-
мости заготовки, и основной экономический смысл перехода дол-
жен заключаться в таком снижении трудоемкости механической
29
обработки, а в некоторых случаях и сборки, которое делало бы
этот переход экономически целесообразным.
даже при небольшом объеме производства в ряде случаев
возможен переход на более точные и производительные способы
изготовления загот0вок_ так как более дорогая заготовка, получен-
ная с меньшими ирИПуСками и с большей точностью, может ока-
заться в конечном счете выгоднее дешевой заготовки. В связи
с этим сносе ы Изготовления заготовок нужно рассматривать
с точки зрения комплексной точности формо- и размерообразова-
ния Каждая из Указанных стадий формо-н размерообразования,
осуществляемая тем или ИНЬ1М способом, по-своему влияет на кон-
структивные формЬ1 заг0тиВ0К деталей и определяет специфиче-
ские особенности Конструирования. Первая стадия непосредст-
венно «.вязана с Методом и способом изготовления заготовки, вто-
рая с характер0^ и трудоемкостью механической обработки,
третья с характером а трудоемкостью сборки. Все стадии взаи-
мосвязаны.^ так Кац с повышением точности поедыдущей стадии
уменьшается тРУдоемкость последующей. Ряд современных спо-
со ов первичного ф()рМ0. и размерообразования (литье под давле-
нием, прецизионное ЛИ1Ье, штамповка на механических прессах)
определяет сниже1!и трудоемкости последующих стадий и в пер-
спективе их искл^,^^ J F
_ В РЯ?е слУчаев возможно стирание технологических границ
С1адии формо- и размерообразования, когда первичная стадия
приобретает техНол0гические особенности конечной (вторичной)
и обеспечивает формь1
и размеры детали, заданные чертежами.
эким образом, все указанные стадии формо- и размерообра-
зования нужно РаесмаТрИвать с учетом степени геометрического
подо, ия заготовки и детали 1Ю форме и размерам. Степень гео-
метрического подс)бня является критерием отличия заготовки от
детали, такой критерид чаето является основным при оценке спо-
еопа изготовления мготовок. в этом отноше,я„ припуски на за-
готовку и допуски £ J
- d на ее точность являются своеобразными пока-
. . е ями геометр^ч подобия. В случаях, когда припуски
на заготовку равн, 7 1
1 r|bi допускам на точность изготовления детали,
понятия «заготовке, '
М» и «деталь» технологически совпадают: при
этом достигается максимальная экономия металла благодаря
исключению технп„ 1
^Логических отходов.
в би атЯЗИ-С И.ЗЛо>кеннЬ|М метод и способ изготовления следует
ы р ь на ocHoge результатов сравнительного технико-эконо-
мического анализа J F
Dn При конструировании
деталей изделий необходимо ориенти-
ру ться на °пределе { сп0соб изготовления и предпочитать
”ые наибол«К™Нь,е *°РМЫ и элементы деталей (табл. 2 1), кото-
р полцо соответствуют выбранному способу изготов-
ления деталей ос^ J 1 1 J
____ • 'вспенивая высокие показатели производитель-
’ ’rbT°J|IOM,14H()CTH и юности (табл. 2.2—2.8). Конструктор-
Ф р ы доданы обеспечивать в процессе изготовления
30
Таблица 2.1. Элементы деталей н их поверхностей
Термин Определение Эскиз
Бобышка Выступающая часть мате риала, являющаяся мест-
детали на ее наружной или внутренней поверх- ности и отраниченная замкнутой кривой ; М ф дд
Борт Замкнутый но контуру де-
тали элемент. не парад 1 1
дельный дну детали
Буртик Кольцевое утолщение ни линдрической детали, со ставляющие с ней одно целое
Впадина Поверхности различной формы, утопленные по от- ношению к основной по- верхности детали и огра ничениые незамкнутым контуром i ш
Выточка Кольцевые углубления различной формы, обра- зованные на наружной или внутренней поверх- ности вращения с разме- ром а. достаточно боль- шим по сравнению с диа- метром и линейными раз мерами детали
Галтель Криволинейная (радиус- ная) поверхность враще- ния. служащая перехо- дом от одной поверхности вращения к дру i ой F4S-
Головка Концевой элемент фигур- ной детали
Продолжение табл. 2.1
Термин Определение Эскиз
Грань 11оверхность. служащая для фиксирования детали, захватывания ее инстру- ментом (ключом) и крен ления wag 000
Дно Поверхность, о, раничи- вающая глубину отвер стия пли гнезда э й
Закрытый рабочий профиль кулачка Профиль рабочая поверх ностъ которого 01раннче па по периметру с боко- вых- сторон ©4
Закрытый уступ детали вращения Часть детали, поверх- ность которой щраничеца с обеих сторон поверхно- стями большого диаметра, наличие закрытых усту- пов не влияет на ступен- чатость наружной поверх- ности Ш
Замок Соединение листовых де- талей загибанием кромок
Заплечик Переходная поверхность от одного сечения цилин- дрической Детали к дру- ЕЬпь
32
Продолжение табл. 2.1
Определение
Заусенец
Изгиб
местный
Изгиб
радиусный
Изгиб
угловой
Рельефная поверхность —
местное деформирование
с образованием рельефа
без прорезки материала
(а); жалюзи — местное де-
формирование с прорез-
кой материала с одной
стороны (б); надрезка —
местная деформация с про-
резкой материала с не-
скольких сторон и отгиб-
кой (е); отбортовка —
местное деформирование
с образованием борта но
внутреннему или наруж-
ному контуру ЛИСТОВОЙ
детали (г)
Отсутствие одного или
обоих прямолинейных
участков длиной Л и С
(а, б); длина В дуги кри-
волинейного участка не
менее половины длины
окружности радиусом R
(в); радиус изгиба ме-
няется вдоль оси изги-
ба (г)
Два прямолинейных уча-
стка Л и С и криволиней-
ный участок В длиной
менее половины длины
окружности радиусом R
(при постоянном радиусе
изгиба вдоль оси)
Канавка
Различной формы углуб-
ления, образованные на
какой-либо наружной или
внутренней поверхности,
причем размер а незначи-
телен по сравнению с ли-
нейным размером детали
2 Балабанов А. Н.
Продолжение табл. 2.1
Термин Определение Эскиз
Кольцевой паз на тор- це детали вращения Кольцевая выемка (углуб ление) на торце детали с любой формой попереч- ного сечения и любой глубиной
Коническое отверстие Внутренняя поверхность, образованная вращением прямой линии, располо- женной под углом к оси вращения gg ВИ
Коническая поверхность вращения Поверхность, образован- ная вращением прямой линии, расположенной под углом к оси вращения eciiZ]
Контур Замкнутая кривая, опре- деляющая геометрию де- тали или ее элемента
Контур вогнутый Контур детали, у которо- го продолжение любой стороны (при прямоли- нейном контуре — а) или касательная, проведенная в любой точке (при криво- линейном контуре — б), пересекает площадь де- тали в)
Контур выпуклый Контур детали, у которо- го продолжение любой стороны (при прямоли- нейном контуре — а} или касательная, проведенная а любой точке (при криво- линейном контуре — б), не пересекает площади детали о) S)
Контур криво- линейный Контур детали, образо- ванный кривыми линиями
34
Продолжение табл. 2.1
Термин
Контур
прямо-
(фаски и скругления vpo
мок не учитывают)
Кризо
линейная
поверхность
вращения
Поверхность, образован-
ная вращением кривой
линии вокруг оси араще-
Плоскость на цилиндриче-
ской поверхности детали,
образованная срезанием
Направ.тя
ющие по
верхнос ги
Облой
Наплывы и излишки ма
териала в местах разъема
пресс-форм и штампов при
литье в кокиль, прессова-
нии пластмасс, горячей
штамповке и т. д.
Сквозное отверстие с кон
кнутой кривой
2*
35
Продолжение табл. 2.1
Термин Определение
Основные плоскости Две противоположные наибольшие по площади плоские поверхности де- тали; если все поверхно- сти детали равны по пло- щади, то основными счи- тают плоскости с наибо- лее сложным контуром в плане
Ось вращения Прямая линия- вокруг которой происходит вра- щение
Ось изгиба Условная линия, прове- денная через центры ра- диусов R криволинейных участков
Отверстие Внутренняя поверхность, образованная вращением линии параллельно оси вращения, отверстия мо- гут быть сквозными и глухими
Отверстие Вне оси детали Отверстие, ось которого не совпадает с осью вра- щения детали
Отверстие, круглое в попереч- ном сечении Отверстие, у которого лю- бое поперечное сечение является окружностью
36
Продолжение табл. 2.1
Определение
Отверстие,
некруглое
в попереч-
ном сечении
Отверстие, у которою хо-
тя бы одно поперечное
сечение не является
окружностью
Отверстие
цилиндри-
ческое
гладкое
Открытый
рабочий
профиль
кулачка
Профиль, рабочая поверх-
ность которого не ограни-
чена по периметру с боко-
вых сторон
37
Продолжение табл. 2.1
Термин Определение Эскиз
Паз Прямоугольные углубле- ния различной формы, длина которых, как пра- вило, больше ширины пазы, открытые с одной (а), с Двух противополож- ных сторон (б, в), закры тые (е); пазы, ограничен ные с боковых сторон параллельными поверх- ностями у прямых па- зов (д') или концентрич- ными у радиусных на зов (с) м -1 д) *1 >- >
Плоскость Поверхность, образован- ная прямолинейным и па раллельным перемете нием прямой линии
Плоскость разъема Плоскость |Ладкая (а) или аупеичатая (б), про- ходящая через вспомога- тельные базы детали
Полка Элемент детали, располо- женный не в основной плоскости; у гнутых де- талей — отгибаемые части -
Прорезь Паз, проходящий через всю толщину детали & ф
38
Продолжение табл. 2.1
Термин Определение Эскиз
Ребро Выступающая поверх- ность. размер а которой незначителен по сравне нию с длиной детали; как правило, ребраии она бжают детали для увели чения жесткости Э|
Резьба Поверхность, образован пая при винтовом движе- нии заданного плоского контура на боковой по верхности цилиндра иди конуса аэ жи
Рифление Рифленая поверхность или плоскость, образо ванная вдавливанием в де таль накатного инстру- мента еЯВ ф
Спиральная канавка Углубления различной формы, расположенные по спирали
Ступица Цилиндрическая поверх- ность с увеличенной об- шей поверхностью сопря- жения Для укрепления на валу
Торец Поверхность, нерпенди кулярная продольной оси детали ш о
Торцовая выточка Кольцевые у глубления различной формы на тор- цовой поверхности, раз- мер которых а достаточно велик по сравнению с Диаметром детали fflff
39
Продолжение табл. 2.1
Термин Определение Эскиз
Торцовая канавка Кольцевые углубления различной формы на ка- кой-либо торцовой по верхности. размер кото рых а невелик по сравне- нию с диаметром детали
Уступ Плоскости относительно небольших размеров, пе- ресекающиеся под неко- торым углом
Фаска Скошенная часть поверх- ности небольших разме- ров. служащая переходом от одной наружной или внутренней поверхности к другой
Фасонное отверстие Внутренняя поверхность, образованная вращением ломаной линии относи- тельно прямой оси (сюда относятся и фасонные от- верстия, обрабатываемые фасонным или комбиниро- ванным инструментом) HI
Фасонная поверхность Поверхность тела, обра- зованная вращением ло- маной или кривой линии относительно прямой оси It
Фасонный торец Поверхность, образован- ная вращением кривой или ломаной линии, пер- пендикулярной оси вра- щения гм
Центровое отверстие Сочетание цилиндриче- ских и конических по- верхностей тела вращения для установки детали в центрах при обработке, контроле и др. ИЙ
40
Продолжение табл. 2.1
Термин Определение эскиз
Центровое углубление Цилиндри- ческая по- верхность вращения Шейка Шлиц Шлицевой вал Шлицевое отверстие Коническое углубление, служащее для направле- ния инструмента, обраба- тывающего отверстие Поверхность, образован- ная вращением прямой линии параллельно осн вращения Цилиндрический участок детали, помещаемой при сборке в опорную деталь Канавка на торцовых по- верхностях различных крепежных изделий или на наружной и внутрен- ней цилиндрических по- верхностях деталей Вал многошпоночного (шлицевого) соединения Отверстие многошпоноч- ного (шлицевого) соедине- ния 1
ШВ - 3
41
Таблица 2 2. Параметр шероховатости типовых поверхностей
Типовая поверхность, деталь Ra, мкм
Нерабочие- контуры деталей 100. 50,25
Отверстия на проход для реш&звых деталей, выточки, проточки 12,5
Шенки валов квалитетов 12—13 диаметром св. 80 до 500 мм, отвер- стия хвалитета 11 диаметром св. 120 до 500 мм. квалитетов 12—<3 диаметром св. 18 до 500 ум 6.3
Шенки валов квилнгета 11 диаметром св 30 до 500 мм. хвалите тов 12—13 диаметром св 6 до 80 мм, отверстии квадитета 8—9 диаметром св 360 до 300 мм. ьвалитета 11 диаметром св. 10 до 120 мм. квалитетов 12—13 диаметром св 1 до 18 мм 3.2
Поверхности гаек ходовых винтов квалитетов 5—6, несоприка- саюшиеся поверхности зубчатых колес, шейки валов хвалите тов 8-9 диаметром св. 80 до 500 мм, квалитета И диаметром св 3 до 30 мм: отверстия квалитетов 6 -7 диаметром св. 180 до 500 мм, квадитетов 8—9 диаметром св 18 до 360 мм, квалитетов И диа- лгетро.и св 1 до 10 мм; направляющие типа «ласточкин хвост», опор- ные плоскости реек; поверхности нарезки ходовых винтов квали- тета 11 и гаек квадитетов 8—9, поверхности фланцев 1,6
Дейки валов квалитетов 6—7 диаметром св. 120 до 500 мм, ква- литетов 8—9 диаметром св 6 до 80 мм, квалитета 11 Диаметром св. 1 до 3 мм, отверстия квалитетов 5—6 Диаметром св. 50 До 500 мм. квалитетов 6—7 диаметром св 10 до 180 мм, квалитетов 8—9 диа- метром св. 1 до 18 мм; отверстии пригоняемых и регулируемых соединений (акладыши подшипников и др.) с допуском зазора ^натяга) 25—40 мкм, поверхности нарезки ходовых винтов по ква- литетам 8—9 н гаек по квалитетам 6—7; цилиндры, работающие с манжетами; посадочные поверхности отверстий и валов под не- подвижные посадки; отверстия подшипников скольжения; трущиеся поверхности малонагруженных деталей 0,80
Шейки валов квалитетов 5—6 диаметром св. 30 до 500 мм, квали- тетоа 6—7 Диаметром са. 10 до 120 мм; отверстия квалитетов 5—6 диаметром са. 3 до 50 мм, квалитетов 6—7 диаметром св. 1 до 10 мм; валы притеняемых и регулируемых соединений с допуском зазора ^натяга) 25—40 мкм; отверстия пригоняемых и регулируемых соединений с допуском зазора (натяга) 6,5—25 мкм; трушиеся поверхности нагруженных деталей; посадочные поверхности по квалитетам 6—7 с длительным сохранением заданной посадки (оси эксцентриков, точные червяки, зубчатые колеса); сопрягаемые поверхности бронзовых зубчатых колес; рабочие шейки распреде- лительных валов; штокк и шейки валов в уплотнениях 0,40
42
Продолжение табл. 2.2
Типовая поверхность, деталь Ra. мкм
Валы приюняемых а регулируемых соединении (шеики шпинде- лей. золотники) с допусками зазора (натяга) 10-25 мкм. отвер стия пригоняемых и регулируемых соединении (вкладыши подтип ников) с допуском зазора (натяга) 4 -5 мкм: трушиеся поверхности сильнозагруженных деталей; цилиндры работающие с поршне пымн кольцами; рукоятки, ободы маховиков штурвалы, ручки, стержни, кнопки 0,20
Поверхности, которые работают на трение и от износа которых зависит точность работы механизмов 0.10
Валы приюняемых и регулируемых соединении с допуском зазора (натяга) 2.5—6,5 мкм: отверстия при1оняемых и регулируемых соединений с допуском зазора (натяга) до 2,5 мкм, рабочие шейки валов прецизионных быстроходных станков и механизмов 0.050
Прецизионные шкалы с оптическим отсчетом (зеркальные валики координатно расточных станков и др ) 0,025
Примечание. В таблице даны предпочтительные значения параметра
шероховатости Ra (ГОСТ 2789 -73'. сравнение квалитетов тю ЕСДП с клас
сами точности по системе ОСТ приведено в табл 2.3. сравнение полей допусков
Валов и отверстий но ЕСДП и ОСТ — в табл 2 4. 2.5, минимальные значения
ботки деталей (заютовок) - в табл. 2.7, 2 8
43
Таблица 2.4. Сопоставление полей допусков валов по системе ОСТ и ЕСДП для размеров от 1 до 500 мм
Допуск по ОСТ Be. = С». В0, = С(, Во. — Со. Пр2* Пр)" г. т, н, П, В.С, Д.* X, Пр Пл г
Соответствующее поле допуска по ЕСДП 112 h3 h4 s5 г5 п5 гп5 к5 js5 h5 g5 [6 s6, гб гб, рб пб
Продолжение табл. 2.4
т н п в=с д X л ш Тх Пр22а ПР12‘а Г2а Т2а Н2*а п2о В2*а - С2а х2а ПрЗэ Пр2,
тб кб j36 h6 g6 17 ев d8 с8 и8 s7 п7 ш7 к7 h7 (8 z8, х8, u8 z8, х8, и8
Продолжение табл. 2.4
ПрЬ В, = cs х. ш3 в3а = с3о в. = с. х. Ш4 в. = с5 xs в, в. в,
s8, ив, х8 h8, h9 19. е9 d9 МО hl! dll all. Ml h!2 Ы2 hl4 h 15 hlG 1117
* Для размеров от 3 мм.
Таблица 2.5. Сопоставление полей допусков отверстий по ОСТ и ЕСДП для размеров от 1 до 500 мм
Поле допуска по ОСТ А.. - Со. Леа — Са? Ао. = С,. Ао. = С,, н. п, А, = С, Пр г н п А = С
Соответствующее по- ле допуска по ЕСДП Н2 нз Н4 Н5 Кб ]аб Нб S7, R7 N7 М7 К7 1з7 Н7
Продолжение табл. 2.5
Д X л ш Пр22о 4 Т2а Н2О п2о А2а — с2а А, = С, X, ш, АЭо“С3о А. = с. х. ш. А. = С,
G7 F8 Е8 D8 V8 N8 М9 К8 js8 Н8 Н8, Н9 F9 D9 НЮ НИ D11 АН Н12, Н13
Продолжение табл. 2.5
Х9 А, А. А. А)0
В12 Н14 Н15 Н16 Н17
• Для размеров от 3 мм.
Таблица 26 Минимальные значения шероховатости поверхностен
при различных допусках размера и формы
Таблица 2.7. Параметр шероховатости поверхности
и квалитеты при различных видах обработки деталей
Вид обработки Ra. мкм Квалитет
5езка газовая ручная машинная 50—25 50—12,5 17—15
46
Продолжение табл. 2.7
Вид обработки /?а. мкм Квалитет
Отрезка. приводной пилой резцом фрезой абразивом 50—25* (12,5) 100—25* 50—25* 6.3*—3.2 17—15 17-14 17—14 15—12
Строгание: черновое чистовое тонкое 25—12.5* 6,3—3,2* 1,6—(0,80) 14—12 13—11; 10** 10—8; 7**
Долбление черновое чистовое 50—25 12,5—3,2* 15; 14 13; 12
Фрезерование цилиндрической фре- черновое чистовое тонкое 50—25 6 3—3,2* 1,6—0,80 14—12; 11’* 11; 10** 9—8; 7**
Фрезерование торцовой фрезой: черновое чистовое тонкое 12,5—6,3 6,3—3,2* (1,6) 1,6—(0,80) 14—12; 11** 11; 10** 9—8; 7**
Фрезерование концевой фрезой: черновое чистовое 25—6,3 6,3—1,6 14-12 11
Обтачивание при продольной по- обдирочное получистовое чистовое тонкое (алмазное) 100—25 12,5—6,3 3,2—1.6* (0,80) 0,80—0,40* (0,20) 17-15 14—12 9—7 6
Обтачивание при поперечной по- обдирочное получистовое чистовое тонкое 100—25 12,5—6,3 3,2* 1,6—(0,80) 16—17 15—14 13—11 11-8
47
Продолжение табл. 2.7
Вид обработки Ra. мкм Квалитет
Сверление св. 15 мм. без кондуктора по кондуктору 25*—12,5 14—12
Зенкерование. черновое чистовое 25--12,5 6,3-3.2* 15—12 11-10
Растачивание черновое получистовое чистовое тонкое (алмазное) 100—50 25—12,5 3,2—1,6* (0,80) 0,80—0,40* (0,20) 17- 15 14—12 9—8 7
Развертывание' получистовое чистовое тонкое 12,5—6.3* 3.2—1,6* 0.80—(0,40) 10—9; 8** 7—8; 8** 7-6**
Протягивание: получистовое чистовое отделочное 6,3 3,2—0,80* 0,40—(0,20) 9—8 7
Зенкование под углом 6,3—3,2 -
Шабрение, грубое тонкое 6,3—1,6 0,80—(0,10) 9—8
Опиловка 25—(1,6) 11-8
Зачистка шлифовальной лентой (после резца и фрезы) 1,6—(0,20) 11-8
Шлифование круглое: получистовое чистовое тонкое 6,3-3,2 1,6—0,80* 0,40—0,20* (0,10) 11—8 8—6 5
Шлифование плоское: получистовое чистовое тонкое 3,2 1,6—0,80* 0,40—0,20* (0,050) 11—8 8—6 7—6
48
Продолжение табл. 2.7
Вид обпаботки Ра, мкм Квалитет
1рошнвкз: чистовая тонкая 1,6—0,40 1,6 (0,0501 9—7 7-6
Калибрование отверстий шариком или оправкой. после сверления после растачивания после развертывания 1,6-0,40 1,6—0,40 1.6—0,050 9- 8 7 7
Обкатывание и раскатывание роли- ками или шариками при исходном Значении Ra — 12,5 . . 3,2 мкм 1.6—0,40 9-6
Наклепывание шариками при ис- ходном значении Ra — 3,2 . ),8 мкм 0.80—0,20 -
Развальцовка: чистовая тонкая 1,6—0,40 0,20—0,10 7 6
Притирка, чистовая тонкая 3,2—0,40 1,6—0.10 7-6 5
Полирование обычное тонкое 1,6—0,20 0, Ю—(0.050) 6 5
Доводка: грубая средняя тонкая отделочная (зеркальная) 0,40* 0,20*—0,10 0,050* 0,025-0,012 (0,008) 1 “'ll
Хонингование: плоскостей цилиндров 0,40*—0.10 0,20—(0,050) 7—6
Суперфиниширование: плоскостей цилиндров 0,40—0,20* (0,050) 0,40—0,10* (0,050) 5 и выше 5 и выше
Термохимическое упрочнение: цементация цианирование азотирование борирование кадмирование 6,3—3,2 3,2-1,6 0,80—0,10 1,6—0,20 6,3—0,20 14—12 11; 12 9—7 9—7 9-7
49
Продолжение табл. 2.7
Вид обработки Ra. мкм Квалитет
Химическое упрочнение хромирование 3,2—1,6 3,2—0,80 8—6
сульфидирование 9-7
оксидирование 1,6—0,20 8-6
никелирование 3,2—0,40 8—6
Примечания. 1. Значения Ra приведены для стали; для чугуна, алю-
миния и алюминиевых сплавов следует брать меньшие значения параметра,
для сплавов на медной основе при слесарной обработке (опиловка, шабрение),
шлифовании и доводочных работах (притирка, полирование, хонингование) —
брать любые из указанных интервалов при остальных видах обработки — боль-
шие значения.
2. В круглых скобках указаны предельно достижимые значения параметра
шероховатости и квалнтета.
3. Средние значения параметра шероховатости для данного вида обработки
отмечены одной звездочкой.
4,Квалнтеты для чугуна отмечены двумя звездочками.
Т а б л и ц а 2.8. Параметр шероховатости поверхности и степень точноетн
при различных видах обработки деталей
Вид обработки Яа. мкм Степень точноетн
Нарезание резьбы: резцом плашкой фрезой резьбонарезной головкой метчиком 6,3—2,2 (1,6) 12.5—3,2 (6,3) 12.5—3,2* (1,6) 6,3—3,2* 12,5*—3,2 (1,6) 8—6 (5) ^6) 8-7 (6) 7 (6,4)
Шлифование резьбы 1,6—0,40 6—4
Накатывание резьбы 3,2—0,20 8-4
Обработка зубьев червячных колес фрезерование шевингованием червячным шеве- ром 3,2—1,6 1,6—0,80 9—7 7
Обработка зубьев цилиндрических я конических зубчатых колес: шевингование обкатывание шлифование эубохонингование притирка полирование протягивание 1,6—0,80 (0,40) 1,6—0,80 1,6—0,40 0,80—0.012 0,80—0,012 0,40—0,10 3,2—1,6 7 7—6 7—6 7(6) 8
Примечание. См. примечания к табл. 2.7.
50
Таблица 2.9 Нормальные линейные размеры, мм, по ГОСТ 6636—68
(СТ СЭВ 514-77) _________________
Размер для ряда h’ Hi | Размер для ряда Ш оч" etc a
Ra S Ra 10 Ra 20 Ra 40 Ra 5 Ra 10 Ra 20 Ra 40
1,0 1 0 1.0 1.05 - 6.3 6,3 6.3 6,7 6.5 7.0
1,0 1.1 1,1 1 15 - 7,1 7,1 7,5 L8
1 2 1.2 1,2 1 3 1,25 1.35 8,0 8,0 8.0 8.5 8,2 8,8
1.4 1.4 1 45 1.55 9,0 9,0 9.5 9 2 9,8
1.6 1.6 1,6 1.7 1,65 1,75 10 10 10 10,5 10,2 10,8
1,6 1,8 1.8 1,85 10 H 11,5 11.2 11,8
2 0 2,0 2,0 1,95 2.05 12 12 12 13 12,5 13,5
2,2 2,2 2,4 2,15 2,3 14 14 15 14,5 15,5
2.5 2.5 2,5 2,6 2,7 16 16 16 17 16,5 17,5
2.8 2,8 3,0 2,9 18 18 19 18,5 19,5
3,2 3,2 3.2 3,4 з’б 20 20 20 21 20,5
3.6 3,6 3,8 3.7 3,9 22 22 24 21,5 23
4,0 4,0 4,0 4,2 4J 25 25 25 26 27 29
4,0 4,5 4,5 4,8 4,6 4,9 25 28 28 30 31
5.0 5,0 5.0 5.3 5,2 5,5 32 32 32 34 33 35
5.6 5,6 6,0 5,8 6.2 36 36 38 37 39
51
Продолжение табл. 2.9
Продолжение табл. 2.9
Размер для ряда £ v 2 S 3 a Размер для ряда Is"
Ra 5 Ra 10 Ra 20 Ra 40 Ra 5 Ra 10 Ra 20 Ra 40
1600 1500 1700 1650 1750 6300 6300 6700 6500 6900
1600 1800 1800 1900 1850 1950 6300 6300 7100 7100 7500 7300 7750
1600 2000 2000 2120 2060 2180 8000 8000 8500 8250 8750
2240 2240 2360 2300 2430 8000 9000 9000 9500 9250 9750
2500 2500 2650 2580 2720 10 000 10 000 10 000 10 600 10 300 10 900
2500 2800 2800 3000 2900 3070 10 000 11 200 11 200 11 800 11 500 12 200
3150 3150 3350 3250 3450 12 500 12 500 12 500 13 200 12 800 13 600
,3550 3550 3750 3650 3870 14 000 14 000 15 000 14 500 15 500
4000 4000 4000 4250 4120 4370 16 000 16 000 16 000 17 000 16 500 17 500
4000 4500 4500 4750 4620 4870 16 000 18 000 18 000 19 000 18 500 19 500
5000 5000 5300 5150 5450 20 000 20 000 20 000 -
5000 5600 5600 6000 5800 6150
Примечание. При выборе размеров предпочтение следует отдавать
рядам с более крупной градацией (ряд Ra 5 предпочитать ряду Ra 10 и т. д.).
Приведенные в таблице дополнительные размеры допускается применять лтиь
в отдельных, технически обоснованных случаях (прочерки в таблице — допол-
нительные размеры не предусмотрены).
53
□ б л н у а 2 ill Нормальные углы по ГОСТ 8908—81
(СТ СЭВ 178—75 СТ СЭВ 513—77)
Ряд 2 1 Рлд 3 I РкД 1 Ряд 2 Ряд з
0’ зо-
15' 35°
30 40е
45е
50е
1 30' 55°
2 60°
65е
3 70°
4е 75°
g 60°
90" 85°
8е 100°
9 110°
ю- 120е
12'
15' 135е
150"
20 18 165°
180°
22 270е
25" 360-
Таблица 2.! 1 Нормальные конусности по ГОСТ 8593—81
(СТ СЭВ 512-77)
J р т L С-(D-d) <г2 - (D - 2 tg (а 2) - конусность;
d) 2L - С,2 — половина угла кону-
са (уклон);
d — D — Cl. — малый диаметр ко-
нуса;
/) - d -J- CL — большой диаметр ко-
нуса;
- (D —ityC - длина конуса
С а; 2 Назначение
1 500 0е 6' 52,5” 0 3' 26,25" Крепежные детали для нераэбор-
1 200 0е 17' 11,3" 0 8' 35,65" ных соединений, подвергающихся вибрациям и ударной переменной нагрузке, конические оправки
1 too 0е 34' 22.6' О' 17’ 11.3' Крепежные детали для нераэбор ных соединений, подвергающихся вибрациям и спокойной переменной нагрузке, клиновые шпонки; кони- ческие оправки
: 50 1° 8' 45.2* 0J 34' 22,6' Конические штифты; установочные шпильки; концы насадных рукояток
1 . 30 1’ 54' 34,9" 0- 57' 17.45" Конусные шейки шпинделей
• 20 2- 51 51.Г Iе 25' 55.55" Метрические конусы в шпинделях станков; оправки
54
Продолжение табл. 2.11
С о а/2 Назначение
1 : 15 1 : 12 1 : 10 ) . 5 1 : 3 1 : 1,886 1 :0,886 1 : 0,652 1 : 0,500 1 : 0,289 3° 49' 5,9’ 4° 46' 18,8' 5° 43’ 29,3’ Л® 25' 16,3’ 18° 55’ 28,7’ 30° 60° 75° 90° 120° 1= 54' 32,95" 2е 23' 9,4" 2° 51' 44,65’ 5° 42' 38,15’ 9° 27' 44,35’ 15° 30° 37° 30' 45° 60° Конические соединения детален при осевых нагрузках; соединения поршней со штоками Закрепительные втулки шарнко- М роликоподшипников; конусы Мор- зе Конические соединения деталей прн нагрузках, перпендикулярных и параллельных оси; концы валов электрических и других машин; ре гулируемые втулки подшипников шпинделей Легкоразъемные соединения Дета- лен при нагрузках, перпендикуляр- ных оси; конические фрикционные муфты Фрикционные муфты приводов; за- жимные цанги; головки шинных болтов Центровые отверстия Внутренний конус нажимных гаек в соединениях труб высокого давле- ния; наружные центры инструмен- тов диаметром до 10 мм Концы обрабатываемых валов и ва- ликов; конусы вентилей и клапанов; центровые отверстия для тяжелых работ; потайные головки заклепок диаметром 1—10 мм Потайные головки заклепок диаме- тром 2—5 мм; внутренние фаски резьбовых отверстий; конусы под набивку сальников; дроссельные клапаны
Таблица 2.12. Радиусы г закруглений и размер фаски (мм)
55
Продолжение табл. 2.12
Примечание Размеры радиусов и фасок распространяются на детали,
изготовляемые из металла и пластмасс, да исключением закруглений гнутых
деталей, фасок на резьбах радиусов проточек для выхода резьбообразующего
инструмента, фасок п радиусов закрутл₽ний шарике и роликоподшипников и
их сопряжений с валами и корпусами При выборе размеров радиусов и фасок
1-й ряд следует предпочитать 2-му
Таблица 2.13 Радиусы, мм, закруглений сопряженных валов и втулок
Диаметр
стержня
крепежных
деталей
Диаметр
сквозного отверстия
19
21
23
25
28
31
34
37
40
43
46
50
Примечания: 1. Сквозные отверстия под болты, шпильки и заклепки
применяют для соединения деталей с зазором.
2. 3-й ряд отверстий не допускается применять для заклепочных соеди-
нений.
3. Предельные отклонения диаметров отверстий, для 1-го ряда — no Н12;
для 2-го и 3-го рядов — по Н14.
56
Таблица 2 15 Отверстия под установочные аииты; размеры, мм
* Размер справочный
постоянство форм и размеров заготовок. В связи с этим размеры ли-
нейных углов, конусов и т. п. необходимо выбирать в соответствии
с установленными стандартами (табл. 2 9—2.15). Соблюдение этого
условия особенно необходимо в серийном и .массовом производст-
вах, когда неустойчивость размеров заготовок делает затрудни-
тельным, а иногда и невозможным их правильное базирование
в приспособлениях на последующих стадиях формо- и размерооб-
разования, сборки; возможны также значительные затруднения
в достижении точности, заданной чертежом готовой детали.
2.2. ВЫБОР МАТЕРИАЛОВ.
СНИЖЕНИЕ МАТЕРИАЛОЕМКОСТИ ИЗДЕЛИЙ
Выбор материалов. Материал заготовки определяется назна-
чением детали или изделия, их конструктивными формами, серий-
ностью производства, техническим уровнем заготовительного про-
изводства и экономической целесообразности применения опреде-
ленного способа изготовления заготовки.
До недавнего прошлого в машиностроении преобладали уни-
версальные материалы, каждый из которых применяли при самых
различных условиях работы.
По мере расширения номенклатуры марок чугуна, стали и дру-
гих металлов и их сплавов, а также неметаллических материалов
(табл. 2.16—2.28) их начали выбирать все более дифференци-
рованно, в соответствии со специальными требованиями,
57
Таблица 216 Примерное назначение чугунов основных марок
ч,,„ Серый чугун и СЧ 10 СЧ 18 СЧ 20 СЧ 25: СЧ 30 СЧ 35, СЧ 40, СЧ 45 КЧ 30—6 КЧ 33—8 КЧ 35—10 КЧ 37—12 К.Ч 45—7' КЧ 50—5; КЧ 55—4 КЧ 60—3; КЧ 65—3 Высокопрочный чугу ВЧ 50—2; ВЧ 60—2 ВЧ 45—5; ВЧ 38—17 На «качение ГОСТ 1412—85 (СТ СЭВ 4560—84) 5 меренпо натуженные, работающие без трения Летали, к которым предъявляют главным образом требование легкости, а не прочности (плиты, крыш- ки. планшайбы, корпусы, шкивы, стойки) Умеренно нагруженные детали, работающие при давлении между трущимися поверхностями 50 МПа (поршневые кольца, салазки, шкивы, корпусы, основания, маховики) Умеренно нагруженные детали, работающие на изнашивание, и отливки больших размеров (втулки, подшипники тихоходных передач, корпусы пневмо цилиндров, зубчатые колеса, шкивы) Высоконагр\женпые детали, работающие па изна- шивание в узлах высокой герметичности (гидро- цилиндры. гильзы, корпусы, головки цилиндров) Ответственные высоконагруженные детали, работа- ющие на изнашивание, а также детали с толщиной стенки 20—60 мм (тяжело нагруженные зубчатые колеса, кокильные формы, станины, отливки слож- ной конфигурации) Наиболее ответственные литые детали с массив- ными стенками, работающие при больших нагруз ках (штампы, втулки, крупные коленчатые валы, крупные зубчатые колеса) кий чугун (ГОСТ 1215—79) Детали, работающие при низких статических и динамических нагрузках (хомутики, клапаны, муф- ты, пальцы, гайки, звенья цепей) Детали, работающие при умеренных динамических и статических нагрузках (собачки, держатели, ко- ромысла. подкладки) Детали, работающие при сложных переменных я ударных нагрузках, а также при изгибе (балан- сиры, тормозные колодки, тормозы, кронштейны, втулки, колодки) Детали, работающие при высоких динамических и статических нагрузках (ступицы, пальцы, диф- ференциалы) Детали, работающие при высоких статических и динамических нагрузках в условиях интенсивного изнашивания (коленчатые валы, втулки, муфты, вилки, звездочки, храповики, ролики цепей) с шаровидным графитом по ГОСТ 7293—85 (СТ СЭВ 4558—84) Ответственные детали, испытывающие вибрацион- ные нагрузки (корпусы, зубчатые колеса, шатуны стаканы подшипников, диски ручных тормозов) Детали, работающие на изнашивание и нспытыва ющие вибрационные нагрузки (стаканы подшип ников, диски ручных тормозов)
58
Таблица 2.1” Технологические свойства сталей
С низким содержанием
углерода (OS, 10 15,
20, InX 20Х)
G> <редним содержанием
углер'-да ' '35 15. 35Х
45Xj
z‘, высоким содержанием
углерод., (50- 55; 58. 60)
12Х1S119T
9X0: ХВ1
38Х2МКИ
2.18. Твердость и примерное назначение
инструментальных сталей
Стили легированные (гриппа /j м> ГОСТ 5950-
(СТ СЭВ 3395-82)
Зубила, пуансоны, кернеры, н-'жи дл-.’. хо-
лодной резки металла топоры, долота
Рамные н леиюнные пн.',ы, кернеры. ножи
для холодной резки металла
Метчики, друюй режещий инструмент диа-
метром. до 30 мм
Шаберы, гравировальный инструмент
Гравировальные резцы, фрезы и резцы для
работы с небольшой скоростью резания
твердых металлов
Продолжение табл. 2.18
Сталь НВ HRCr не менее Назначение
В2Ф 229 63 Ленточные пилы по металлу, ножовочные полотна
9X1 229 63 Деревообрабатывающий инструмент, клейма, пробойники, валки
229 63 Токарные, строгальные, долбежные резцы в лекальных и ремонтных мастерских, глад- кие калибры
12X1 241 63 Измерительный инструмент (плитки, кали- бры, пиблоны) Сверла, развертки, метчики, плашки, гре- бенки. фрезы, клейма, штемпели Вырубные штампы небольших размеров, вал- ки холодной прокатки
9ХС 214 63
ХГС 241 63
ХВГ 255 63 Измерительный и режущий инструмент, для которого недопустимо повышенное коробле- ние при закалке (резьбовые калибры, длин- ные метчики, развертки и др.)
9ХВГ 241 63 Резьбовые калибры, лекала сложной формы, сложные точные штампы, которые при за- калке не должны подвергаться значительным объемным изменениям н короблению
хвсг 241 63 Плашки, развертки и другой режущий ин- струмент
8Х6НФТ 241 69 Деревообрабатывающий инструмент фрезы, НИЛЫ, ггожи и др.
8Х4ВЗМЗФ2 255 62 Ножи разрубочных прессов, гильотинных и других ножниц, деревообрабатывающим ин- струмент для холодного пластического де формирования
Стали углеродистые по ГОСТ 1435—74 (СТ СЭВ 2883—8!)
У7; У7А 187 63 Инструмент, подвергающийся толчкам и уда-
У8; У8А; У8Г; 187 63 рам и требующий высокой вязкости мате- риала (зубила, кернеры, ножи по металлу, кузнечные штампы, пальцы установочные, центры токарные) Детали повышенной твердости и вязкости.
У8ГЛ У10; У10А 197 63 подвергающиеся ударным нагрхзкэм (инстру- мент для обработки дерева, фрезы, зенковки, пилы продольные и дисковые, матрицы, вставки в формы, пуансоны, пангн, пробой- ники) Детали, не подвергающиеся сильным ударам
УН; УНА, 207 63 (развертки, плашки, метчики, ножовочные полотна, накатные ролики, калибры) Детали, обладающие высокой твердостью, но плохой сопротивляемостью ударным нагруз-
У12; У12А; 217 63
У13; У13А кам (напильники, метчики, развертки, шабло- ны, кондукторные втулки, калибры)
Примечание. Значения твердости (в МПа) НВ даны для стали после
отжига или высокого отпуска, HRCa — после закалки.
60
Таблица 2 19 Примерное назначение стальных отливок (ГОСТ 977—75)
Неле тирован на я.
малоуглеродистая |5Л. 25Л
среднееглеродистая ЗОЛ. 35/1,
45Л
Детали железнодорожных вагонов, корпусы
и детали электродвигателей постоянного тока
Детали железнодорожных вагонов, грузовых
автомобиле,!, станков прокатных станов.
зубчатые колеса. *а
отделочные штампы;
условиях абразивного
низколегированная 20ГЛ.
ЗОГСЛ; 45ФЛ, 32Х06Л,
ЗОХНМЛ
высоколегированная
13ХНДФ1Л, 20ХГСНДМЛ.
12ДХ1ПМФЛ; 25Х2Г2ФЛ
Детали элеваторов, грани юр герое сел не не-
хозяйственных машин, автомобилей, цистру
меитарии тля обработки дивленном
Детали с особыми свойствами (жаро . кор-
Таблица 2 20 Технологические свойства цветных металлов и сплавов
Спиты и почикиепые
АМц
АМН; АМг2
в отожженном состоянии высокая, в наклепанном низ-
кая Температура ковки и штамповки 420—475 °C.
Термической обработкой не упрочняется Для снятия
внутренних напряжений — отжиг при температуре
350—410 С, охлаждение на воздухе Хорошая свари-
ваемость газовой и контактной сваркой Неудовлетво-
рительная обрабатываемость резанием Высокая кор-
розионная стойкось (близкая к коррозионной стой-
кости чистого алюминия)
Температура плавления 627—652 JC Пластичность
в отожженном состоянии высокая, в наклепанном низ-
кая. Температура ковки и штамповки 420—475 °C.
Термической обработкой нс упрочняется. Для снятия
внутренних напряжений — отжиг при температуре
350—410 °C, охлаждение на воздухе. Хорошая свари-
ваемость контактной (точечной и шовной) сваркой.
61
Продолжение табл. 2 20
Метал. силле Технолсн ические свойства
При газовой и аргоно-дуговой сварке склонны к обра зеванию кристаллизационных трещин Сварные швы обладают невысокой герметичностью 11ри сварке с при- садкой сплава ЛМгЗ можно предотвратить образова- ние трещин и повысить герметичность швов Прочность сварных швов составляет 90—95 % прочности основ-
ного металла Высокая пластичность швов Обрабаты- ваемосш ре<анисм отожженного сплава неудовлетвори- тельная. наклепанного удовлетворительная хорошо полируется Высокая коррозионная стойкость
АМгЗ Пластичность в отожженном состоянии высокая, в на- клепанном удовлетворительная Температура ковки и штамповки 450 480 'С. Термической обработкой не упрочняется. Для снятии внутренних напряжении — отжиг при температуре 270—280'С охлаждение на воздухе Хорошо сваривается газовой, аргоно-дуговой, контактной (точечной и шовной) сваркой Во избежа-
нне образования кристаллизационных трещин при га- зовой и аргоно-дуговой сварке рекомендуется приме- нять в качестве присадочного материала сплав АМгЗ. Удовлетворительная герметичность сварных швов ПрочноС|Ь сварных гивов составляет 90--95 % проч- ности основного металла. Хорошая пластичность свар- ных швов Удовлетворительная обрабатываемость ре- занием Высокая коррозионная стойкость
ЛМг5 Пластичность в отожженном состоянии высокая Тер мообрзботкой нс упрочняется. Для снятия внутренних напряжений — отжиг при температуре 340—4)0 С, охлаждение па воздухе Пониженная обрабатываемость
резанием Высокая коррозионная стойкость
АМгб Пластичность в отожженном состоянии удовлетвори-
гслт.ная Термической обработкой не упрочняется. Для снятия внутренних напряжении — отжиг при темпе- ратуре 300—350 С. охлаждение на воздухе Темпера- тура ковки и штамповки 460—480 С Для облегчения
ковки необходимо охлаждение поверхности заготовок до температуры 400—420 "С Хорошая свариваемость аргоно-дуговой сваркой с присадкой АМгб. незначи- тельная склонность к образованию кристаллизацион- ных трещин. Герметичность сварных швов, выполнен- ных аргоно-дуговой сваркой, удовлетворительная Пластичность сварных швов хорошая Удовлетвори- тельная свариваемость газовой и контактной (точеч- ной) сваркой. Прн газовой сварке склонность к вспу- чиванию основного металла рядом со сварным швом Прочность сварных швов составляет 90—95 % проч- ности основного металла. Хорошая обрабатываемость
резанием. Высокая коррозионная стойкость
Д1 Пластичность удовлетворительная. Температура ковки и штамповки 450—475 °C Закалка с температуры 490—505 °C в воде и естественное старение не менее 4 сут, отжиг при температуре 340—370 °C, охлаждение на воздухе. Обрабатываемость резанием удовлетвори-
тельная или пониженная. Удовлетворительная корро- зионная стойкость
62
Продолжение табл. 2.20
Металл, сплав Технологические свойства
Д16 Пластичность удовлетворительная Закалка с темпера- туры 495—505 °C в воде, естественное старение не ме- нее 4 сут. Отжнг при температуре 350—370 °C, охла- ждение иа воздухе Иногда отжигу должен предшество- вать нагрев до температуры 450—500 °C. Обрабаты- ваемость резанием удовлетворительная или понижен- ная. Удовлетворительная коррозионная стойкость
АК6 Высокая пластичность в горячем состоянии. Темпера- тура ковки и штамповки 470—475 °C Закалка с тем- пературы 500—515 °C в воде, старение при темпера- туре 150— 165 °C в течение 6—15 ч Хорошая обраба- тываемость резанием. Склонность к коррозионному растрескиванию под напряжением. Анодирование с на- полнением пленки хромпиком обеспечивает надежную защиту от коррозии
АК8 Температура плавления 510—640 °C. Пластичность вгорячем состоянии удовлетворительная. Применяют для ковки и Штамповки деталей сложной формы. Тем- пература при закалке 490—505 °C, охлаждение в воде; старение при температуре 150—160 °C, естественное старение не менее 4 сут. Хорошая обрабатываемость резанием
В95 Пластичность в отожженном состоянии несколько ху- же, чем у сплава Д16. Температура ковки и штамповки 380—430 ГС Хорошая обрабатываемость резанием (при этом поверхность чище, чем у дуралюмина, но резцы изнашиваются так же, как прн обработке среднеугле- родистой стали) Закалка с температуры 465—480 °C, охлаждение в воде при температуре не выше 40 °C старение в течение 16—24 ч при температуре 120— 140 °C, отжиг при температуре 390—430 °C, охлажде- ние с печью до температуры 150 ° С и далее на воздухе Коррозионная стойкость плакированных деталей удов- летворительная
АЛ7 Склонность к образованию трещин. Пониженные ли- тейные показатели. Линейная усадка 1,3—1,5 %. Низ- кая жидкотекучесть Хорошая обрабатываемость ре- занием. Невысокая коррозионная стойкость. Детали следует анодировать в серной кислоте с наполнением анодной пленки хромпиком и грунтовать с последу ющей горячей сушкой
AJII9 Склонность к образованию трещин. Температура литья 700—750 °C Линейная усадка 1,25%. Жидкотеку честь выше, чем у сплава АЛ7. Хорошие свариваемость и обрабатываемость резанием. Коррозионная стойкость такая же, как у алюминнево-медиых сплавов. Детали рекомендуется анодировать в серной кислоте с напол- нением анодной пленки хромпиком
63
Продолжение табл. 2 20
Мата-чл, сслзв Т< х иологичесык' спои(.ть.1 Ставы магниевые
МА1 1 къгсгичтхть в юрячем состоянии высокая, при ком- натной температуре пониженная. Штамповка при тем- пературе 300—350 С Термической обработкой не упрочняется. Хороню сваривается газовой, аргоно-ду- говой и контактной (точечной) сваркой .Хорошая обра- батываемость резанием
МА8 Высокая пластичность в горячем состоянии. Штам- повка при температуре 230—350 4: Термической обра- боткой не упрочняется. Хорошо сваривается газовой, аргоне дуговой и контактной (точечной) сваркой. Хо-
МЛ5 решая обрабатываемость резанием Хорошие литейные и высокие механические свойства. Рекомендуется литье в песчаные формы, в кокиль, под давлением. Удовлетворительная свариваемость- Хоро- шая обрабатываемость резанием Медь и медные iплавы
Ml. М2, М3 Хорошо подвергается сварке и пайке. Обрабатывае- мость резанием лучше в наклепанном состоянии
ЛС59— 1 Отличная обрабатываемость давлением в горячем со- стоянии. удовлетворительная в холодном состоянии.
Л63 Отличная обрабатываемость резанием Отличная обрабатываемость давлением В отожженном состоянии пластичен, пригоден для штамповки. Хоро- шие свариваемость, паяемость и обрабатываемость ре- занием
БрБ2 В закаленном состоянии легко подвергается любой механической обработке. Хорошая паяемость. Хоро- шая коррозионная стойкость в атмосферных условиях, в пресной и морской воде
БрОФ6,5-—0,15 Хорошие обрабатываемость резанием и давлением, свариваемость и паяемость Высокая коррозионная стойкость
БрАЖЭ—4 Хорошие обрабатываемость давлением (прессование, ковка) в горячем состоянии и свариваемость. Удов- летворительная обрабатываемость резанием. Высокая
БрАЖМц[О—3—1,5 коррозионная стойкость Хорошая обрабатываемость давлением в горячем со- стоянии Удовлетворительные свариваемость и обра- батываемость резанием Плохо подвергается пайке Высокая коррозионная стойкость
БрКМаЗ—1 Хорошая обрабатываемость давлением, удовлетвори- тельная — резанием. Хорошая свариваемость с брон- зой, сталями н другими сплавами. Хорошо паяется. Пластична при низких температурах
64
Продолжение табг. 2 20
XV-T'tjiji, сплаа 1 exHo-ioni'iei-Ki,! , тиТства
Сплавы титановые
BTI 0, В'Н—00 В горючем состоянии xopoiiio гюдвг’рыюгся ковке. про- h. ике и hit.tmpobki . Летали несложной формы удов- летворительно Штампуются в Холодном состоянии. У товлетворительная свариваемость дугонои сваркой т применением защитной атмосферы (аргон) и контакт- ной (точечной. шовной. стыковок) сваркой Оса защит- ной атмосферы У довлетворнтельняя оораба, ыиаемость резанием. Высокая коррозионная стойкость. Низкие антифрикционные своистна
ВТ5 В горячем состоянии подвергается ковке, прокатке, штамповке По пластичности уступает сплавам ВТ!- 0 ц 1>Г4 Сваривается аргоНо дуговой и контактной свар кои При с варке детален сложной формы необходим ноопс рзиионнг-щ отит для снятия напряжении. Удов- летворительная оораба|ЫВаемость резанцем. Для ме- ханической оораоотки сплава рекомендуются резцы Hi твердых спеченных сплавов кооальтовольфрамопой группы Высокая коррозионная стойкость Низкие ачтифриьциоииые свойства
ВТ ОС В горячем состоянии подперт-тется ковке, прокатке, штамповке Сваривается контактной (точечной, (ти- ковой) и аргоно-дуговой сваркой с применением за- щитно» атмосферы После сварки необходима термиче- ская обраоотка для восстановления пластичности. Удовлетворительная обрабатываемость резанием. При механической обработке рекомендуются резцы из твер- дых сплавов. Низкие антифрикционные свойства
ОТ4 Хорошая пластичность лл>| ковке и прокатке. Удов- летворительная свариваемость аргоно-дуговой сваркой. Удовлетворительная обрабатываемость ре (анисм
Таблица 2 21 Примерное назначение антифрикционных материалов
Назначение
Бронзы (ГОСТ 613—79)
БрО5Ц5С5; БрО4Ц4С17 I Подшипники редукторов, работающие при спокой-
| ных нагрузках и нормальных температурах
Бронзы по ГОСТ 18175—78 (СТ СЭВ 377—76, СТ СЭВ 731—77)
БрАЖ9—4;
БрАЖМиЮ—3—1,5
Подшипники, работающие при ударных нагрузках
и температуре до 300 °C
3 Балабанов А, Н.
65
Продолжение таил. 2.21
Назначение
Баббиты (ГОСТ 1,120- 74)
Б83; Б88
Б16
БС6
Подшипники моторов и редакторов всех мощностей
при больших нагрузках и CKOpocinx скольжения
Подшипники, работающие без резких изменений
нагрузки
Подпшиники, работающие при х меренных нигрха
Подшипники работающие при переменных и удар
ных нагрузках
Сплавы цинковые антифрикционные по ГОСТ 21437—75
(СТ СЭВ 1258—78)
ЦЛЛ1 10—5; ЦАМ 9-—1,5 I Подшипники, работающие с умеренными нагруз-
| ками бе> резких ударов
Чугуны антифрикционные (ГОСТ 1585—79)
Подшипники, работающие и парс с закаленными
или нормализованными валами при малых скоро-
стях п нагрузках
То же, в парс с «сырыми» (в состоянии поставки)
валами
Подшипники, работающие в особо нагруженных
узлах трения в паре с термически обработанными
вал а,ми
Подшипник», работающие при повышенных окруж-
ных скоростях в паре с термически обработанными
валами
То же, в паре с «сырыми» валами
Подшипники, работающие в паре с термически об
работанными валами
То же, в паре с «сырыми» валами
Материалы порошковые
Бронзографиты, железо- графиты Подшипники, работающие при средних скоростях и нагрузках в узлах трения, трудно доступных для подачи смазочного материала
66
Та 6,in и a 2 22 Физические, механические, технологические свойства
и примерное назначение некоторых цветных металлов
и сплавов
'"сплав' j 1, г j г 1 z !| Sj8S I 2 fl Примепное ни и,,1Ч1-кие
„ .
\Л2 ГТ5" 60 I п В - Ответственные О|Лнвкн и детали высокой коррозион- ной стойкости (планшайбы, шкивы, корпусы пневмоии- линдров)
о
АЛ4 2>: 20() Крупные отливки, на кото- рые действуют ударные на- грузки и летали высокой коррозионной СТОЙКОСТИ (корпусы, блоки цилиндров)
ДЛГч 2.6b I 23,0 Детали сложной конфигу- рации, <> также детали, от- личающиеся герметич- ностью. повышенной корро- зионной СТОЙКОСТЬЮ 1|Л и хо рощей свариваемости
ЛЛ1 1 2,9-1 24 4 220 зо в Детали, обладающие анти- фрикционными cbohCi вами (Втслкн подшипников, со- нряжешшс г цр'нгчески об- работанными валами)
гл 13 2.6 20,0 170 Умеренно нагруженные де- Гили работающие в коитак- ю с чнмнтескн активными средами, т е об-талающне высокой коррозионной стой-
Сплавы а иоминиееме Оеформириемые по ГОС! 4784—74
(СТ СЭВ 730- 77. СТ СЭВ 996 73)
АМц 2.7.3 24,0 во 30 В ОХ Сварные летали и малоиа- груженные изделия, нзго товляемые шбкой и глубо- кой вытяжкой, а также де- тали с высокой коррозион- ной СТОЙКОСТЬЮ
АМг2 АМгЗ 2,67 23,8 23 5 170 190 45 Сварные и срсдненагру- Женные детали, а также Детали, обладающие высо- кой коррозионной СТОЙ- КОСТЬЮ в отожженном со- стоянии
67
Продолжение табл 2 22
Металл спляа =‘ S 0J || О S о я 1 « £ Л S з о s Примерное назначение
В95 2,8 23,6 530 150 X И х Силовые элементы кон- струкций И ВЫСОКоНЛГру- жениые детали, работающие длительное время при тем- пературе до 100 °C
Д1, ДН1 21,8 410 115 Высокоиагруженные дета- ли, работающие при ком натггой температуре, харак- теризующиеся невысокой коррозионной стойкостью, средней плагтичнс>гть|О и деформируемостью п холод- ном состоянии (Штампован- ные узлы креплений, за- клепки, фланцы)
АВ 2.69 23,5 220 30 п В Детали и элементы КОн сгрукций, несущие умерен- ные нагрузки при повышен- ных требованиях к корро- зионной стойкости Кованые и штампованные детали сложной формы, об- ладающие высокой пластич- ностью в горячем состоянии
ЛК6 2,75 21.4 420 105
АК8 2.8 25.5 480 135 о Высоконагру женные штам- пованные детали конструк- ций, для которых допусти- ма пониженная пластич- ность в горячем состоянии
Д16, Д16П млз 2,78 Зол аве 1,78 21,4 26,0 220 иевы 160 45 тей ОХ (ГОС Высоконагружепные детали и элементы конструкций, не подвергаемые штамповке, ковке, а также детали, по- лучаемые сваркой Т 2856—79) Детали простой конфигура ции и повышенной герме- тичности
МЛ 4 1,838 26,4 160 50 О Детали, подвергаемые сред- ним статическим и динами- ческим нагрузкам, а также детали, к которым предъяв- ляют требование коррозион ной стойкости
68
Продолжение табл 2.22
Металл, 5 = с g =а г % х со О z 1 « а si Примерное ка<начение
МЛ5 1,81 26,8 250 50 ОХ Высоконагружеяные детали сложной конфигурации, к которым не предъявляют требование высокой корро зиипяой стойкости (корпусы приборов н аппаратуры)
Сплавы магниевые деформируемые (ГОСТ 14957—75)
МЛ1 1,76 22,3 200 45
МЛ2 1,78 26.0 270 55
МА5 1,82 26,1 320 65
МАЦ 1,8 25.7 270
МЛН 1,82 - 330
ЦАМ4-1
Малонагруженные сварные
детали несложной конфигу-
рации, в том 'июле детали,
изготовленные деформ про-
па пнем
Умеренно нагруженные ко-
ваные и штампованные де
тали сложной конфигура-
ции сварные конструкции
ные детали
кова-
I Детали, нагревающиеся
| в процессе эксплуатации
| Выеокопагрсженные дета.'
Цинковые литейные сплавы в чушках по ГОСТ 19424 74
(СТ СЭВ 1258—78. СТ СЭВ 1259—78)
Лй1ЫС детали конструкций
средне» прочности (корпу-
сы карбюраторов, насосов)
Литые детали средней проч-
ности с устойчивыми разме-
рами
Сплавы цинковые антифрикционные по ГОСТ 2/437—75
(СТ СЭВ 1258—78)
Моно- и биметаллические
детали в конструкциях под-
шипников скольжения
(вкладыши, втулки)
То же, а также проката-
ные полосы, предназначен-
ные для направляющих
скольжения металлорежу-
щих станков
69
Сплавы чедно цинковые (латуни), обрабатываемые давлением
по ГОСТ 155'27-70 (СГ СЭВ .179 -76, СТ СЭВ 2621- 80)
ЛОЗ 8,13 [ 20 б i 400 | 60 1 О Прокат (листы, лепты, по- лосы, грубы, прутки, фоль- га, проволока)
jI6^ 4,0 19 0 ,2«|и ! ох Детали, изготовляемые штамповкой, листы, поло- сы, лепты
Л70 4 61 IS 9 820 об о - X Полосы и ленты специаль- ного назначения, детали хи- мической апнаратеры
Л4<Мц59 ( 1 4.5 •22 0 45'J 48 Г1 Обрабатываемые давлением летали морских судов „ са- молетов. ВК-ТаДЫШИ поднгип-
ЛМц.%-2 400 SS 11 X Детали простой коифшур.т пин, а также детали машин, обрабатываемые давлением (гайки, болты, арм.'.т\’ра)
ЛС59- 1 8 5 20 О 90 ох Детали, из, отовлясмые мс ханичсскон обработкой
ЛЖС58— 1- I
Сплавы чедн : цчю-лвые (латуни) литейные (IOCT 1771!—хС)
ЛЦ23А6ЖЗМп2 19,8 1(>0 Высоконатруженные детали тайки нажимных винтов, работающие в тяжелых условиях, массивные чер- вяки)
ЛЦЗОАЗ - 350 90 Коррознонно стойкие дета
ЛЦ40Сд 20.1 400 85 ОХ Фасонное литье, втулки, сепараторы
ЛЦ.38Мц2С2 - 300 95 О Зубчатые колеса
ЛЦ40МцЗЖ 22,0 500 НО Несложные по конфигура- ции детали отечественного назначения, работающие при температуре до 300 °C
70
Прооолисение табл. 2 22
Бронзы безоловянные, обрабатываемые давлением по ТОСТ 15/7о—78
(СТ СЭВ 377—76, СТ СЭВ 731-77) •'
БрАЖ9-4 7.5 16,2 400 100 П В X Детали, работающие на из- нашивание (втулки и вкла- дыши подшипников сопря- женные с термически обра- ботанными валами при сред- них скоростях, червячные колеса, сопряженные терми- чески обработанными чер- вяками, трущиеся детали насосов, фрикционные ди- ски, упорные к-ольиа)
БрАЖНЮ—4—4 8.2 17,1 600 150 Детали ответственного на- значения, работающие на изнашивание (направля- ющие втулок, клапаны, ше- стерни)
БрАМцЮ—2 7,6 17,0 500 НО П В X Нагруженные детали (чер- вяки, шестерни, втулка)
БрБ2 8,23 17.0 500 140 X — Упругие элементы, работа- ющие при повышенной тем- пературе (пружины, клем- мы)
БрО5Ц5С5 8,84 17,1 180 60 OX Н X Детали, работающие на из нашивание (подшипники шпинделей, венды червяч- ных колес в сопряжении с незакаленным червяком;
БрО4Ц4С17 8,8 18,7 150 То же, а также втулки под- шипников, гайки ходовых ВИНТОВ
71
Продолжение табл 2.22
Металл, сплав 1 о 2 2 о U Z « л ь С OS Примерное назначение
Сплавы титанов ые, об 8 0 рабатьи 900 | — аемие давлен ем (ГОСТ 19807- 74) Детали, работающие в аг- рессивных средах, г также испытывающие повышенные
ВТЗ- 1 8,6 11(Ю|36 - 11
ОТ4 4,55 8,0 750 70 670 — в О ка самолетов и судов топ- ливные баки), детали проте- зов, медицинские инстру- менты
б) Г4- 1 4,5
Примечания- 1 Условные обозначения технологических свойств ука-
заны п табл 2.18.
2 Условные обозначения обрабатываемости резанием соответствуют обо-
значениям обрабатываемости давлением, указанным в табл 2.18
3. Механические свойства алюминиевых 'и магниевых литейных сплавов,
а также алюминиевых деформируемых сплавов В95. Д1. ДШ, АК6, АК.8 ука-
заны для закаленного и искусственно состаренного материала
4. Механические свойства ,ма<ниевых деформируемых сплавов указаны для
пруткового материала
5. Механические свойства деформируемых и литейных ладней указаны
для мягкого сплава
Таблица 2 23 Свойства и назначение антифрикционных материалов
Марка lh s§"s s ‘T № E Примерное назначение
БрО5ц5СЗ Бронзы оловянные лите IT 12 ГОСТ 6I3--79) Подшипники редукторов, рабо- тающие при спокойных нагруз- ках и нормальных темперагу-
БрО4Ц4С17 10 4 То же
Бронзы безоловянные, обрабатываемые давлением по ГОСТ 18175—78
(СТ СЭВ 377—76 и СТ СЭВ 731—77)
БрАЖ9—4 I 15 I 5 | 12 I Подшипники, работающие при
БрАЖМцЮ—3—1,5 | 20 j | I ударных нагрузках и темпера- туре до 300"С
Баббиты оловянные и свинцовые Б83 | 20 | 60 | 15 ] Б88 | 15 | 50 | 75 | (ГОСТ 1320—74) Подшипники двигателей и ре- дукторов при высоких нагруз- ках и скоростях скольжения
72
Продолжение табл. 2.23
Млрка Допускаемое давление [р] МПа ди с g Примерное назначение
Б|Ь 10 30 30 Подшипники, работающие без резких изменений нагрузки
БС6 J5 - Подшипники, работающие при умеренной нагрузке
БН Сплавы ци ЦЛМ 10—5 10 косые ан (( 30 тифрим- Т СЭН 10 30 ионные 258—7 12 Подшипники, работающие с пе- ременной и ударной нагрузкой по ГОСТ 21437— 75 Подши п н н ки, р аботающие с умеренной нагрузкой без рез- ких ударов
Антифрикционные чугуны (ГОСТ 1585— 79)
АЧС 1 14 5,0 0,3 12 2,5 Подшипники, работающие в па- ре с закаленными или норма-
АЧС-2 10 0,01 0,3 3,0 2,5 0 3 лизованнымн валами при ма- лых скоростях и давлениях
АЧС-.З 6 1,0 5 То же, в паре с «сырым» (в со- стоянии поставки) валом
ЛЧС-5 20 30 1,0 0,4 20 12,5 Подшипники, работающие в особо нагруженных узлах трения в паре с термически обработанными валами
АЧВ-1 20'5 10 1.0 12 20 Подшипники, работающие при повышенных окружных скоро- стях в паре с термически обра- ботанными валами
ЛЧВ-2 12 5,0 1,0 12 То же, в паре с «сырыми» ва- лами
АЧК-1 20 0,5 2.0 5,0 20 2,5 Подшипники, работающие в па- ре с термически обработанны- ми валами
АЧК-2 Бронзографиты 12 По 0,8—18 1,0 рошковби 0,1—4 геденные ют допус 12 мате! До 10 для н тимым Подшипники, работающие в па- ре с «сырыми» валами иал Подшипники, работающие при средних скоростях и нагруз- ках в узлах трения, трудно- доступных для подачи смазоч- ного материала которых марок два предельных сочетаниям значений этих пока-
Жеяезографиты Примечания значения для р и v со эателей. 0,6—25 I. При ответству
2. Указанные допускаемые значения р и v для нестандартиаованных порош-
ковых материалов зависят от их пористости.
73
Таблица 2,24, Методы переработки и области применения основных конструкционных пластмасс
Пластмасса ГОСТ, ОСТ, ТУ Свойства Методы переработки Основное назначение
Полиэтилен высо- кого давления (низкой плотно- сти) ГОСТ 16337—77 Нейтральный материал кристалли- ческой структуры С НИЗКИМ ВОДо- поглощением; стабилен во влаж- ной среде, имеет невысокую проч- ность, значительное удлинение при разрыве; эластичен, стоек к рас- трескиванию, имеет хорошие ли электрические показатели Хими чески стоек к агрессивным средам и органическим растворителям, за исключением бензина, бензола, хлороформа и четыреххлористого углерода; нетоксичен Литье под давлением Центробежное литье Экструзия Пневмати- ческое, вакуумное фор- мование. Штамповка. Механическая обработ- ка резанием Сварка ггри расплавлении ю рячим воздухом. Прес- сование. Вихревое и Другие виды напыления Неси-ювыс детали типа Пробок, заыушек, про- кладок, пленочных изде- лий. труб, емкостей типа канистр, электроизоля- ционных материалов, за- щитных антикоррозион- ных и декоративных по- крытий
Полиэтилен низ- кого давления (высокой плотно- сти) гост 16338—77 Нейтральный материал кристалли- ческой структуры, с большим со- держанием кристаллической фазы, более высокими плотностью, меха- нической прочностью и теплостой- костью, чем у полиэтилена высо- кого давления (ПВД), хорошими диэлектрическими свойствами Хи- мически стоек, более стоек к бен- зину, бензолу, хлороформу, чем Неснловые машинострои- тельные детали, корпус- ные детали приборо- строения, трубы, фитин- ги, емкости, электроизо ляциоиные материалы, пленки, покрытия, дета- ли вентиляционных уста- новок и насосов, гальва- нических ванн
Полипропилен термостабилизиро- ванный 02П, ОЗП ТУ 6-05-1105—78 1 Более жесткий материал, чем по- лиэтилен Благодаря правильному расположению группировок ато- мов относительно основной цени (изотактический полимер) отли чается большей прочностью но сравнению с полиэтиленом низкого давления (ПНД) и теплостой- костью, нс меньшей, примерно в 5 раз. морозостойкостью (темпе- То же. водят в го газа но сварку про струе инертно- Трубы, фитинги, детали текстильного машино- строения (бобины. Ш|Г\- Ли II т Д), детали вен- тиляторов стиральных машин, электроприбо- ров, пленки, волокна
Поливинилхлорид
суспензионный
ПВХ-С-55,
ПВХ-С-47
Полистирол обще-
го назначения
(блочный, эмуль-
сионный, суспен-
зионный)
ГОСТ 14332-78
ГОСТ 20282—74
ратура Хрупкости), чем полиэти-
лен Химически стоек (например,
в 58%-ной серной кислоте и
30 %-ной перекиси водорода при
комнатной температуре). Подвер-
жен более интенсивному старению,
чем ПНД
Аморфный материал подвержен
термодеструкции при температуре
выше 140’С Для повышения стой
кости против старения вводят ста
билизаторы Винипласт ’’ обладает
высокой химической стойкостью
Для винипласта экс-
трузия. прессование,
склеивание, сварка
с применением горячо
го воздуха Механиче
екая обработка Для
Пластиката: экструзия,
каландрирование
Болес жесткий материал, чем ПВД.
ПНД, с хорошими диэлектрине
скими свойствами, недостаток —
хрупкость и низкая теплостой
кость. Химически стоек. Для по
вышения ударной вязкости и теп-
лостойкости используют сополиме-
ризацию полистирола с другими
мономерами или с каучуками При
введении в полистирол порофоров
и последующем вспенивании полу
чают пенополистирол, отличаю-
щийся высокими тепло и звуко
изоляционными свойствами, незна-
чительной плотностью, химиче-
ской стойкостью И ВОДОСТОЙКОСТЬЮ
Литье под давлением
Пневматическое и ва
куумиое формование.
Экструзия. Прессова-
ние Склейка Механи-
ческая обработка
Винипласт футеровка
металлической аппара-
туры, детали вентиля-
торов, воздуховодов,
химических аппаратов,
труб, фитингов Пласти-
кат пленка, линолеум,
изоляция проводов и ка-
белей, гибких трубок.
Гидропласт для запол-
нения полостей приспо-
соблений к металлоре-
жущим станкам На ос-
нове поливинилхлорида
(ПВХ) изготовляют пе-
нс и поропласты
Корпусные детали при-
боров, радиоэлектрон-
ной аппаратуры, различ-
ных изоляторов, в том
числе и установок токов
высокой частоты, круп-
ногабаритных деталей
холодильников, деталей
внутренней отделка са-
молетов, вагонов (пено-
полистирол — тепло и
звукоизоляция в про-
мышленности и строи-
Продолжение табл. 2.24
Пластмасса ГОСТ, ОСТ, ТУ Свойства Методы переработки Основное назначение
Полистирол уда- ропрочный ОСТ 6-05-406—80 Более высокая ударная вязкость, чем у полистирола общего казна- То же Детали холодильников и др.
Модифицирован- ный полистироль- ный пластик АБС-1 ТУ 6-05-1578—78 Высокая ударная вязкость, повы- шенная теплостойкость, стойкость к щелочам, смазочным маслам Литье под давлением. Экструзия Раздувка Крупногабаритные изде- лия в автомобилестрое- нии, в электротехнике
Фторопласт-4 ГОСТ 10007—80 Нейтральный материал кристалли- ческой структуры В зависимости от скорости охлаждения можно получать материал с различной кристалличностью. Совершенно не поглощает воду, стоек во влажной среде. Химически стоек ко всем кислотам и щелочам Низкий коэф- фициент трения. Высокая тепло- стойкость. Хорошие диэлектриче- ские свойства, в том числе при вы- соких частотах тока Низкие ме ханическне свойства Хладотеку- честь (развитие деформации при небольших напряжениях и темпе- ратуре). При температуре выпге 320 °C начинает разлагаться с вы- делением токсичного фтора Для увеличения прочности применяют различные наполнители, в част- ности графитизированный уголь, коксовую муку, рубленое стеклян- ное волокно Механическая обработ- ка заготовок, которые прессуют при неболь- шой температуре (20— 25°C), а затем спекают при 370 °C в специаль- ных печах. Склейка возможна только при специальной обработке поверхностей. Свари- ваемость неудовлетво- рительна Применяют плунжерную экструзию для изготовления тол- стостенных труб, стерж- ней и профилей. Плен- ку изготавливают пу- тем снятия широким резцом стружкн с по- следующей калибров- кой на прокатном стане Прокладки, уплотнения, сильфоны, детали хими- ческого машинострое- ния, подшипники сколь- жения, изоляционная пленка
Фторопласт-4Д ГОСТ 14906—77 Отличается от фторопласта-4 мень- шей молекулярной массой. Свой- ства те же, что у фторопласта-4. Более технологичен в переработке Смешиванием порошка фторопласта-4Д со сма- зывающими веществами получают пасты, из ко- торых можно изготов- лять профильные изде- лия (трубки, стержни и др.) Свободное литье с по- следующей вытяжкой. Пневматическое и ва- куумное формование. Механическая обработ ка Сварка Склейка Шланги специального назначения, уплотни- тельный материал; сус- Л пензия для покрытий
Стекло органиче- ское конструкци- онное СОЛ, СТ-1, 2-55 ГОСТ 15809—70 Пластифицированный (СОЛ) и не пластифицированный (СТ-1) поли- мер метакриловой кислоты Хоро- шая светопроэрачность. Недоста ток — поверхностное растрески ванне (серебристость). Сравнитель но высокие механические показа- тели Для повышения статической прочности изделий производят вы- тяжку стекла в высокоэластиче- ском состоянии, в результате чего получают макромолекулы ориен- тированной структуры Ориенти- рованный материал отличается вы- сокой пластичностью, большой со- противляемостью растрескиванию, малой чувствительностью к кон- центрации напряжений, способ- ностью выдерживать значительные деформации без разрушения Стекла машин и прибо- ров, светопрозрачные корпусы н кожухи
Полиметвлмета- крилатный поро- шок Л-1 ТУ 6-01-1074—76 Сополимер метилметакрилата с ме гил крил атом Светопрозрачность Хорошие бензо и маслостойкость Хрупок Литье под давлением Экструзия. Прессова- Детали сложного про- филя. радиодетали и де- тали. соприкасающиеся с бензином и маслами
Полиметилмета- крилат литьевой ЛСОМ-1 ОСТ 6-01-67—77 Повышенные механические свин- ства, высокая светопрозрачность, повышенная теплостойкость 1 о же Детали различного тех- нического назначения
Полиамид 610 литьевой У ГОСТ 10589—73 Небольшое водопоглощение, отно- сительно стабильные свойства Литье под давлением Экструзия Центробеж- ное литье Механиче- ская обработка Склей- ка Сварка Вихревое и другие виды напыления Ответственные детали (антифрикционные и кон- струкционные) со ста- бильными размерами и свойствами
Продолжение табл. 2 24
Пластмасса ГОСТ, ОСТ, ТУ Свойства хЗетоди переработки Основное нав
Капролон В ТУ 6-05-988—83 Наиболее жесткий из всех поли Свободное и пентробеж- Толстостенные трубы
Поликарбонат ТУ 6-05-1668-80 амидов. Наибольший модуль спру гости и наименьшее относительное удлинение при разрыве Но.тиме ризация материала в фор\(е без давления позволяет получать за- готовки любой массы Материал удобен для проведения экспери ментальных работ, так как опыт- ную деталь можно изготовить из заготовки без дорогостоящей пресс- формы Кристаллический полимер от.ти- ное л;пьс. Механиче- ская <>брабогка Чигье пол давлением I |ОД(НИПНИКИ пня Зубчатые Корпусные дет скольже-
(дифлон) всех ма- чающийся высокой тепло- а моря ЭксзрчЗия Прессова тротехннке, де Т-, | , 1 nnl
рок зостойкостью, иизкнм водсиог.к; пне Механическая об 1УУОТУВСК и хи пни ть-
Материал прессо- ГОСТ 20437—75 щепием. отсутствием склонности к ползучести Характеризуется низкой и равномерной усадкой, что позволяет потучать изделия высокого квалитета Высокие элек трические показатели Усгойчи вость к водным растворам мине- ральных и органических кислот минеральных солей и окисляющим агентам Однонаправленная лента ни осно- Прессование иых машин, г
вечный АГ-4 ве крученых стеклянных нитсн и анилшю-феиолформальдегидной
Пресс-материал
П-50С, П-75С
Стеклотекстолит
конструкционный
марки КАСТ
- Текетолит кон-
струкционный ПТ
Асботекстолит
Гетинакс элек-
тротехнический
листовой
Массы прессовоч-
ные фенольные
ТУ 84-81—75
ГОСТ 10292-74
ГОСТ 5-78
ГОСТ 5—78
ГОСТ 2718—74
ГОСТ 5689—79
Фенолформальдегидная смола, чо
дифицированная полиамидами, на
шие электроизоляционные показа-
Изготовляют на основе асбестовой
ткани, пропитанной фенолформ-
альдегидной смолок Хорошие
фрикционные свойства, высокая
теплостойкость
Хорошие электроизоляционные
свойства
Композиции на основе фенолаль
дегидных смол, различных напол-
нителей, отвердителей, красителей
и смазывающих веществ Низкая
трудоемкость изготовления. Хоро-
шие тепло и электроизоляцион-
ные свойства
Прямое прессование
Главным образом меха-
ническая обработка
Механическая обработ-
ка
Конструкционные де
тали, к которым предъяв-
ляют повышенные тре-
бования но прочности
Перегородки в летатель-
ных аппаратах, различ-
ные электротехнические
детали
Подшипники скольже-
ния зубчатые колеса ав-
томобильных двигате-
лей, пишущих машинок,
гекстильных машин
Го же Электротехнические де
Прессование прямое и Электроизоляционные детали Нагруженные детали об
литьевое щетехнического назна тения
3
Продолжение табл. 2.24
Пластмасса гост, ОСТ. ТУ Свойства Методы переработки Основное назначение
Пластик древес- ГОСТ 20966—75 Композиционный материал на ос- Прессование. Механн Подшилиикч скольже-
ный слоистый ДСП-Б-а нове древесного шпона и фенол- формальдегидной смолы Хорошие антифрикционные и прочностные свойства Химически стоек ческая обработка ния в судостроении, на железнодорожном транс порте, электроизоляци- онные детали высокого напряжения, детали тек- стильных машин и обще- го машиностроения (зуб- чатые колеса, фрикцион- ные шкивы, ступицы и т. д.). Силовые обшив- ки. детали авиационных конструкций
Массы прессовоч- ные карбиде- и меламнноформаль- дегядные ГОСТ 9359—80 Не имеет запаха, светостоек, сю- жет быть окрашен в любой цвет it абсолютно нетоксичен. Хорошие диэлектрические свойства при ми- неральных наполнителях. Основ- ные недостатки — склонность к рас- трескиванию при эксплуатации и высокое водопоглошение Прессование Электроарматура, сиг- нальные кнопки, выклю naie.iH высокого напря- жения, дугогасительные камеры
* Стабилизированный ПВХ называют винипластом, пластифицированный (30—10 % пластификатора)_________пластикатом,
сильно пластифицированный (70—80 % пластификатора) — гидропластои
Т а б л и ц .1 2 25 Назначение различных неметаллических материалов
.Материал IO..I !' ЮДЫ 3 -1 03.1' к tit ' KpilSI, (->!<>< П.1
Картон прокладочный Л, Б 106'1 9347 71 11р1,к.1адк н
Паршин ПОН IOI.1 48I Л)
Пластины резиновые и резнножаневые тепломороэокислототцелочсстойкце ограниченно маслобен.юсгойкие повышенно маслобснзостойкис ГОС! 7338 77 Механическая обработка Дпафр.1 гм E,t, рок.гики
Резина для деталей Г\ 38 005 201 -81 Прессов ),|И< V н.нчнения
Кожа техническая 1 ОСТ 208,10—75 Механи'нсхаЧ обо,Сю i на М,И1ЖС(Ы, пре ладки
Войлок технический полугрубошерсгнын ИС ГОСТ 6308-71 Сальники
Стнракрил Свободная заливка Маг<ри.1.т для заполне' ния пустот в штампах
Т а б л и ц а 2.26. Коррозионная стойкость металлов
н сплавов к различных средах
Металл, сплаа 2 к М I Ji 3s й я Ь-З s з * л 1 * i * ! ||
г ь ч •1. О
Алюминий МС НС (2 СС СС ПС НС ПС СС нс НС
Сплав алюминиево-ма- МС ВС ( < — ВС ["* -
гниевый Латунь НС НС ВС с ПС МС
Медь НС — НС НС ПС НС <2 ПС ( ( МС НС ПС НС
Сплав медно-никелс- — НС — — ( вс НС г <.—
вый (нейзильбер) Никель ПС ПС С(. ПС НС ПС ПС ВС НС ПС
Нихром <2 ПС НС t с ПС ('( ПС с 1 ч - (2 ПС
Олово ПС СС. — с.с — ПС (' — СС (2 ГЦ- ПС НС
Свинец — ( Q — — с с СС с МС ПС ПС с
Серебро — СС — НС — с — ПС — ИС ВС (-
Сталь углеродистая- НС (' /• МС НС С II.' ГК.
СтЗ НС — — — — с НС НС
Сталь марганцовистая НС — — — Q — НС — ПС
Сталь хромистая с —- ‘— < 1 МС вс НС НС НС 1 с ПС ПС НС
Сталь хромоникелевая ( с (2 £ с с ВС НС (2 <2 ПС 11 ПС НС НС
Динк — — — ПС СС ВС Q НС С 1 ;< СС, НС
Бронза Гитан НС с нс с С С (2 НС МС (2 НС НС НС
Чугун НС — с ПС — МС МС — НС с НС НС
Примечание. Условные обозначения СС — совершенно стойкие, ВС — весьма стойкие; С -- стойкие, ПС - - пони-
женной стойкости; МС — малостойкие, НС — нестойкие, прочерк — данных нет.
Таблица 2 27 Коррозионная стойкость неметаллических материалов в различных средах
Материал I § 11 й h 1 1 5 5
Бетон гидроскопнчеекий НС с - — — с — НС НС нс нс НС - нс
Бетон кислотоупорный с — — — — - — — с НС — с — НС
Графит, уголь ПС с — - — с — с — - с с с
Древесина НС ПС — — — — — ПС с НС — ПС с
Замазка кислотоупорная Лак битумный с — — — с с — ПС - НС НС
Лак перхлорвиниловый ПС — НС — НС ПС НС — с — с — —
Винипласт с с НС НС — НС с с с с ПС с
Гетицакс — — — — с — — — с
Поливинилхлорид ПС ПС НС — НС — с — ПС с ПС с
Полиэтилен ПС С — — с С — — С - с — с
Полистирол с ПС — — ПС НС НС с — с — с
Текстолит с — — — НС — с с — — —
Резина (мягкая) с ПС НС НС С НС - С - с III. с — с
Стекло с с с с с с —
Фарфор Хлоропрен с с - с с ПС с ( с НС с НС ПС
Эбонит с с — — с —
Пойме чание. Условные обозначения — см. примечания к табл. 2 26
Т аблица 2.28. Плотность материалов р (г/см’) и коэффициент
К - p/7,BS -= 0,1274 р
Материал и к
Автол 0.9.3 0.11
Алмаз 3.47 -3.56 0,44—0.45
Алюминиевые сплавы.
АЛ1 2.75 0,35
АЛ2 2,65 0.34
АЛЗ 2,70 0.34
А.'14 2,65 0,34
АЛ5 2,68 0.34
д ч 7 2,80 0,36
АЛ8 2,55 0,32
ЛЛ9 2,66 0,34
АЛ]1 2 94 0,37
АЛ13 2.60 0,33
АЛ 19 2,78 0 35
АЛ21 2,83 0.36
АЛ22 2,50 0.32
АЛ24 •’.74 0,35
АЛ25 2,72 0 35
Ама.1 i>t ама 13.7 -14,1 1.74- 1,79
Асбест 2.5 0,32
Асботекстолш 1,<0-1.80 0,22- 0.23
Взбиты оловянные и свинцовые'
Б 88 7,35 0,93
Б 83 7,38 0,94
Б83С 7,40 0.94
(>16 9,29 1,18
ьн 9,50 1.2]
ЬСб 10,05 1.29
Бензин 0.70—0.78 0,09—0,]0
Бериллий 1,84 0.2.3
Бронзы бе.золовянные литенцые'
БрА9Мц2Л 7 Ь 0,97
ЬрА9ЖЗЛ 7 6 0,97
БрА10Ж1Н1Л 7.6 0 97
БрСЗО 9.4 1.19
Бронзы бею.ювянные. обрабатываемые да
влснием.
Гт в А 5 8.2 1,04
БрА7 7,8 0,99
БрДМц9—2 7.6 0.97
Ьр АЖ9—4 7.6 0.97
Бр.АЖ.МиЮ-З- |,5 0.95
БрАЖИЮ- 4- 1 / л 0.9э
1>рГт2 8,2 1.04
БрБНТ1.7 8 2 1.04
БрГ>НТ],9 8.2 1.04
ЬрКМаЗ 1 8,4 1 0 /
БрКН1 -3 8,6 1,09
ЬрМцб 8 6 1,09
Брони,! бериллиевые.
БрЬ2 8 2 1,04
БрБНТ|,9 8 2 1,04
БрЬНТ1,7 8 2 1,04
84
Продолжение табг. 2.28
Материал р К
Бронзы оловянные, обрабатываемые давле- нием' БрОФ8,0—0,3 БрОФ7—0,2 8,6 1,09
8.6 1,09
БрОФ6,5—0,4 БрОФ6,5—0,15 8,7 1.П
8,8 1,12
БрОФ4—0,25 8,9 1,13
БрОЦ.4—3 8,8 1.12
БрОЦС4—2,5 8,9 1.И
БрОЦС4 —4— 4 9,1 1,16
Бронзы оловянные литейные: БрОЗЦ12(.5 8,69 1,10
БрОЗЦ7С5Н 1 8,84 1,12
Бр(51 [5С5 8,84 1.12
БрО4Ц4С17 9,0 1.14
Бумага асбестовая изоляционная 0,7—0.9 0.09—0,11 0,19
□ума, а чертежная плотная 1 5
Ванадии h г, 7 | 0,83—0,90
Винипласт листовой 1,38—1,43 0,18
Висмут 9.8 1.24
Вода при 4 ( 1.0 0,13
Войлок для фильтров 0,20 0,24 0,03
Войлок технический О 4 - 0,05
Волокнит 1,35—1,45 0 17 0.18
Вольфрам 1» 3 2,45
Воск 0,% 0,12
Галлий 5,91 0.75
Гафнии 1.3.09 1,66
1ермлний 5.33 0,68
Гетинакс листовой 1.3- 1,4 0,17-0,18
Глицерин 1 25 0.16
Графит 2,10—2,52 0,27 -0.32
ДОЛОМИ! Древесина при мржнпсти ]5%: береза, бук 2,8-2,9 0 36 -0.37
0.6,5 0.08
дуб 0 / 2 0,09
ель 0,46 0.06
лица, сосна Золото 0,51 0 06
19.32 2,45
Индий 7.36 0,93
Иридии 99 4 2,84
Кадмий 8.6-1 1,10
Капролан 1 16 0.15
Капрон первичный 1,13-1.15 0,14 0.15
Капрон вторичный 1,20 0,1а
Картон прокладочный 0,70-0,75 0,09- 0,10
Картон электроизоляштоппый 0.95—1,15 0,12-0.15
Керосин 0.82-0,84 0,10—0,11
Кобальт 8.9 1,13
Кожа 1 02 0,15
Кремний 2.55 0.32
Лед при температуре 0 "С 0.917 0,12
Лента тормозная 1.75 0 22
85
Продолжение табл. 2.28
Линолеум
Литий
Магний
Магниевые сплавы деформируемые.
МА2
МА2-1
МАЗ
МА8
MAI4
Магниевые сплавы литейные
Марганец
Масла моторные
Масло для гидравлических систем
Масло машинное
Медь
Медно-кинковые сплавы (латуни) литейные
ЛЦ16К4
ЛЦ23Л6ЖЗМц2
ЛЦЗОЛЗ
ЛЦ38Мц2С2
ЛЦ40Сд
ЛЦ40С
ЛЦ40МцЗЖ
ЛЦ25С2
Медно-ципковые сплавы (латуни), обраба-
тываемые давлением-
ЛА77-2
ЛАЖ60-1- 1
ЛАН59-3—2
ЛЖМ1159—} — 1
ЛН65- 5
ЛМн58- -2
ЛМцА57 3—1
Мел
Молибден
Мрамор
Натрий
Никель
II pfjdu.ixi ни? :nut> i 2 28
Матери.) i | „ А-
|икелевь;с >i мсдно ппк< левые скипы, об
рабатывасмые давлением
НК0.2 Ь 9 1.13
НМц2 5 3,9 1.13
11Мц5 8.3 1,12
НМнЛК2-2-| 8.5 1.08
НХ9.5 8 7 1 11
МНМц43-0.5 8,9 1.13
НММи40 —1,5 8.9 1.13
МиЖМиЗО— 1 -1 8.9 1.1.3
МН/К5—1 8 7 1 1 1
МН 19 8.9 1.13
Ml f 1 ь 9.02 1 1 "1
МНЩ5-20 8.7 1 1 1
МП.М.З 3 8 5 1,08
МНАб-1,5 8 7
МНМиЗ-12 8 4 1.07
Олово 7 3 0.93
Палладий 42 U 1,52
Парафин 0 9 0 И
Паронит ПОН 1.6 2,0 0.20-0.25
ПМБ 1.5- 2.0 0.19- (),25
ПЛ .4- *7 0.23-0.34
ПЭ 16-20 0 20- 0.25
Пента пласт 1 10 0 18
Пластик древеснослоистый 1 25 0.16
Платина 21.2-21 ' ’ 69—2 / 3
Пленка полнхлорвишсловая । 2-8 । 8.” 0 16-0 17
Пленка полиэтиленовая г! о > Л 04 0 12
Полиамид 610 1 12 0.14
Поливинилхлорид 0.18
Поликарбонат 1 20 0 15
Полипропилен 0.90—0 92 0.11
Полистирол 1 05—1 10 1.13- 0,14
Полиуретан 1 ’1 0.15
Полиэтилен 0,90 0 q; 0.12
Пресс Порошки общего назначения 1,40 -1 45 0.18
Пробка 0 22—0 26 0,03
Резина 13-18 0.17—0.23
Рений 21 0 2.67
Родии 12.48 1.58
Ртпь 13.0 1.73
Рубидий 1 52 0.19
Р\ тений 12.4т> 1.58
Свинец 11.37 1,44
Серебро 10.5 1,33
Слюда 2.65-3.20 0 34—0.4]
Сталь конструкционная 7.85 1,0
Стальное литье 7 80 0,99
87
предъявляемыми к работе не только каждой детали изделия, но
и отдельных элементов детали Это предопределило возможность
резкого уменьшения массы деталей, сборочных единиц и изделий
в целом.
Уменьшение материалоемкости изделий. Материал, сэконом-
Ч о!И при лОШТОХ И[ < ь тЬШ 1 (Г'ТД 14 И<1еП[И —-ТО
один из важнейших резервов производства, позволяющим полх-
чать новые изделия оез дополнительных затрат на исходные мате-
риалы Вопр ' »кон \! ! хи риале пой хщгншс ычее’Ьа шде
' ! । ' ’ че I I i и г я р * р нютт
\">ч ч ч 1 ' н 1 1 iibirsi’ I i и < а
изделии в эксплуатацию
V ме? uei । <_ к jp i5 т г i < кнов» факк г
повышения экономичности машиностроительного производства.
Затраты на Материалы или Г|ОЛ-.ц>ам:.-Илс11Ь1 ылтав>»якд. кал пра-
вило. 20—25 % себестоимости детали, сборочной единицы или
изделия в единичном и мелкосерийном производстве. 40—50 % —
в кпхпносерчичом. до 65 % —в массовом
' )бы IhO НО 1 1 Hull <. 11 t 1 М Т pi . 10 х )СТ1 И „ 1 I) п н>
мают уменьшение расхода материала (чаще всего металла) на еди-
ницу изделия, т е. сдельной материалоемкости изделия. Этот
показатель определяет и снижение общей материалоемкости изде-
лия в год
Показатель уменьшения материалоемкости детали, кг. шг,
&qc -- q'c--q'c. где q'c и £ —расход материала г-го вида при из-
готовлении детали по базовому и рассматриваемому вариантам
Расход материала (стали, чугуна, цветного сплава, древпла-
стика и т д ), кг/шт. можно определить, в частности, по формуле
q? — ?чсМи.
где q4l. —масса детали, кг шт; fe, —коэффициент отношения
массы заготовки к чистой массе детали {k3 > 1,0); kL — коэффи-
циент, учитывающий безвозвратные потери материала при изго-
товлении заготовки (kn с 1,0).
Значения входящих в формулу параметров следует принимать
по нормативным данным для новых изделий и по ответным факти-
ческим данным для применяемых изделий Следовательно, для
нового варианта изготовления детали q,. является нормой расхода
материала с-го вида.
Норма расхода материала—максимально допустимый расход
материала изготовления единицы изделия в определенных произ-
водственных условиях. Общая материалоемкость изделий харак-
теризуется массой израсходованных при их изготовлении мате-
риалов за 1 год. Наряду с этим определяют показатели материало-
емкости, выражающие затраты отдельных видов материалов.
Основными путями экономии материалов и уменьшения массы
изделий при конструировании являются:
88
89
улучшение кинематики изделий применением возможно более
коротких кинематических цепей и усовершенствованием различ-
ных передач;
применение современных, более точных методов расчета дета-
лей на прочность, что позволяет более эффективно распределить
металл в конструкции;
применение экспериментальных методов определения усилий
и напряжений в деталях изделий;
уменьшение коэффициентов запаса прочности до пределов,
допустимых по условиям безопасной эксплуатации изделий;
разработка рациональных конструктивных форм деталей, раз-
меры которых не рассчитывают, а определяют в соответствии стех-
нологией изготовления или с общей компоновкой деталей данного
изделия, т. е. принимают цо так называемым «конструкторским
соображениям» (в частности, стремлением повысить технологич-
ность деталей изделия);
правильный выбор материала для деталей в соответствии с ус-
ловиями их работы, а также применение новых материалов вместо
традиционных;
применение специальных и периодических профилей проката,
гн)тых профилей;
внедрение прогрессивных технологических процессов и т, д.
Поиск оптимального варианта конструктивной схемы требует
от конструктора в каждом конкретном случае всестороннего тех-
нико-экономического анализа.
Совершенствование кинематических схем передаточных и дру-
гих механизмов изделий сокращением типов звеньев и рабочих
органов, имеющих привод, а также подбором более совершенных
конструкций передаточных механизмов —важное направление
уменьшения массы конструкции, их металлоемкости.
Кинематическая схема изделия должна быть возможно проще
и состоять из минимального числа звеньев. Многозвенные зубча-
тые передачи к различным механизмам от одного общего привода
целесообразно заменять индивидуальными приводами
В создаваемой конструкции следует обеспечивать определен-
ность функционального назначения детали. В работоспособном
и рационально спроектированном изделии не должно быть «лиш-
них» деталей. Как правило, этот ведет к упрощению конструк-
тивных форм деталей, делает их более технологичными. Так,
функции, выполняемые валом (рис 2 1), можно разделить: для
поддержания вращающихся деталей установить ось, а крутя-
щий момент от одной вращающейся детали к другой передавать
непосредственным (минуя поддерживающую деталь) соединением
вращающихся деталей. Ось / нагружена лишь изгибающими уси-
лиями, благодаря чему форма ее упростилась, уменьшилось число
концентраторов напряжений, отпала необходимость в шпоночных
соединениях колес с осью/. Крутящий момент передается скру-
чиваемой втулкой, выполненной заодно с шестерней 2. Разгрузка
90
Рис. 2.1. Поддерживающая деталь, разгруженная от передачи крутящего
момента
оси 1 от передачи крутящего момента, естественно, приводит
к уменьшению диаметров соответствующих сечений, а уменьшение
числа концентраторов напряжений способствует увеличению не-
сущей способности и технологичности детали.
Уменьшение размеров и массы деталей позволяет уменьшить
размеры и массу сборочных единиц, включающих эти детали,
а также изделия, в которое входят эти сборочные единицы.
Уменьшение массы сборочной единицы намного превосходит
уменьшение размеров и массы детали. Например, уменьшение раз-
меров и массы зубчатого колеса позволяет значительно уменьшить
размеры и массу редуктора благодаря уменьшению продольных
и поперечных размеров, а также утонению и уменьшению массы
стенок редуктора. Уменьшение размеров последнего позволяет
уменьшить площадь подставок, размеры опорных кронштейнов
и др., что способствует значительному уменьшению массы изделия.
Следует помнить, что все проектируемые сборочные единицы
и детали, которые в данный момент являются оригинальными,
в будущем могут быть унифицированы и стандартизированы
как детали и сборочные единицы общего применения.
Унификация всегда приводит к некоторому увеличению массы
изделий, что является одним из недостатков, который вытекает из
самого факта применения одинаковых сборочных единиц и дета-
лей в разных изделиях Условия работы и нагрузки унифициро-
ванных механизмов, сборочных единиц и деталей в разных изде-
лиях. как правило, различны. Размеры таких сборочных единиц
определяются наиболее тяжелыми условиями работы и максималь-
ными нагрузками, которые имеются в ряду унифицированных
изделий. В связи с этим для остальных изделий этого ряда унифи-
цированные сборочные единицы и детали будут иметь излишний
запас прочности, и, следовательно, ббльшую массу, чем это необ-
ходимо. Например, для кран-балок всех типоразмеров применяют
одно и то же колесо диаметром 400 мм; так как размеры его опре-
делены для наибольшего пролета кран-балки при наибольшей ее
грузоподъемности, то для остальных оно является излишне тяже-
лым. и масса всего ряда кран-балок несколько увеличена.
Ряд новых унифицированных изделий может быть легче ста-
рых. Эго объясняется тем, что наряду с унификацией применяв-
мых сборочных единиц и деталей одновременно изменяют конст-
рукцию изделий. В этом случае увеличение массы изделий в связи
с унификацией сборочных единиц перекрывается уменьшением их
массы в результате других конструктивных мероприятий: в ре-
зультате уменьшается общая масса изделия.
Важность рассмотренного свойства унификации в свете требо-
ваний экономии материалов очевидна. К сожалению, это свойство
унификации иногда недооценивают и выпускают изделия, в кото-
рых убыток от увеличения массы значительно перекрывает эко-
номию от снижения трудоемкости изготовления.
Некоторые авторы допускают теоретическую возможность
уменьшения массы ряда изделий за счет унификации. Эго прин-
ципиально ошибочное мнение может привести к неправильным вы-
водам при решении вопросов унификации.
При увеличении массы изделий в связи с унификацией нельзя
допускать увеличения расхода материалов При увеличении
партии одинаковых деталей заготовки необходимо изготовлять
более совершенными технологическими способами (штамповкой,
прокаткой, литьем в кокиль, в оболочковые формы, по выплавляе-
мым моделям и т п.) с минимальными припусками. В результате
при правильной разработке системы унификации ряда изделий,
несмотря на некоторое повышение их массы, может быть достиг-
нуто значительное уменьшение расхода материалов за счет повы-
шения коэффициента их использования.
Совершенствование методов расчета конструкциий изделий спо-
собствует рациональному распределению нагрузок между дета-
лями. уменьшению коэффициентов запаса прочности, применению
новых конструкционных материалов. В результате повышается
качество и надежность конструкции, существенно уменьшается
расход материалов.
Во многих изделиях большой удельный вес имеют так называе-
мые нерасчетные детали, размеры которых определяют не сило-
вым расчетом, а назначают ио конструктивным, технологическим
или эксплуатационным соображениям. Подробный анализ воз-
можных путей уменьшения массы таких деталей в общем виде за-
труднителен; поэтому основное внимание уделяют деталям, под-
вергаемым силовому расчету,
В качестве рекомендация по совершенствованию методов ин-
женерных расчетов может служить метод многокритериальной
оптимизации параметров изделий, который позволяет определять
рациональные значения таких критериев, как минимальная
масса, прочностные характеристики, размеры, динамические, тех-
нологические, эксплуатационные, экономические и другие пока-
затели. Составленные для этих методов алгоритмы и программы
решений достаточно универсальны и рассчитаны на применение
ЭВМ широкого класса.
Нарушение принципа рационального конструирования дета-
лей (принципа равнопрочности) приводит к созданию неравнопроч-
92
ных и поэтому неэкономичных конструкций, включающих эле-
менты с избыточной прочностью, т. е. завышенными размерами се-
чений. Этот же принцип требует, чтобы не только все элементы и
детали конструкции обладали одинаковой прочностью, но и в каж-
дом элементе материал во всех сечениях и во всех точках работал
с одинаковыми напряжениями.
Разнопрочные элементы конструкции значительно усложняют
эксплуатацию и ремонт изделий, а также увеличивают их массу,
стоимость и эксплуатационные расходы. Особенно отчетливо это
проявляется в массовом производстве (сельскохозяйственных
машин, тракторов, автомобилей, самолетов и других изделий). Так,
в автомобилестроении по истечении первого года эксплуатации
автомобильного парка подлежат ремонту или замене до 50 %
быстроизнашиваемых деталей и сборочных единиц и только
к третьему и четвертому году эксплуатации выходят из строя ос-
тальные изношенные детали и сборочные единицы, причем боль-
шая часть из них способна к нормальной эксплуатации еще в те-
чение ряда лет.
Проблема создания равнопрочных и равноизнашиваемых де-
талей и сборочных единиц (изделий в целом), т. е. изделий с опре-
деленным, необходимым для его эксплуатации и полного исполь-
зования ресурсом, в настоящее время очень важна и в других от-
раслях промышленности, в том числе радиотехнической, телеви-
зионной, легкой и др.
Особенно остра эта проблема в связи с тем, что ремонт и даже
замена изношенных деталей на запасные при среднем и капиталь-
ном ремонтах в ряде случаев дороже стоимости самого ремонти-
руемого изделия, а ресурс изделия после ремонта значительно
меньше ресурса нового изделия.
В настоящее время преобладают тенденции создания равно-
прочных конструкций, срок эксплуатации которых не превышает
срока морального изнашивания.
В качестве желательного иногда формулируют принцип рав-
непрочности детали или сборочной единицы, который следует по-
нимать как требование обеспечения одинаковой несущей способ-
ности детали по различным критериям работоспособности, типич-
ным для данных эксплуатационных условий. При этом, разумеется,
следует иметь в виду, что при изгибе и кручении не может быть
постоянства напряжений по сечениям, и необходимо добиваться
равенства расчетных максимальных напряжений в разных сече-
ниях; кроме того, наличие концентраторов напряжений, часто
различных в разных сечениях, требует правильной их оценки и
учета, а расчетная схема должна с максимальным приближением
к истинной воспроизводить напряженное состояние детали во
всех ее сечениях. Но и в этих случаях формы, которые соответст-
вуют этому принципу, чаще всего нетехнологичны, и при изготов-
лении деталей нецелесообразно воспроизводить их по экономиче-
ским соображениям. В качестве примера рассмотрим ось, нагру-
93
Рис 2 2. Схемы к определению формы оси'
Рис 2.3. Схема силового потока
женную силой F между опорами (рис 2.2. а). Для любого сечения
такой оси уравнение прочности имеет вид
,V|(= «7, (<ти) = 0,1 Ы,
где Mi - изгибающий момент в t-м сечении; W't —момент сопро-
тивления t-io сечения: 1<ти] —допускаемое напряжение при из-
гибе, dt — диаметр t-го сечения.
В соответствии с этим уравнением М^М.. — Rax^(Rax2)
d'i d],
где и ,'V12 — изгибающие моменты в сечениях 1 и //; RA —
реакция от силы F в опоре A; х2 и — расстояния от опоры А до
сечений / и //; х; —расстояние от опоры А до t-го сечения; dt и
d, —диаметры сечений / и II.
Отсюда d2 = </, ।' х2 л2; ..; dl=d1i/xdxl
Теоретическая форма сил, построенная по рассчитанным таким
образом диаметрам, представляет собой кубический параболоид
вращения (рис 2 2. 5 штриховая линия). Реальная форма оси дру-
гая: там где на расчетной схеме показана рабочая нагрузка F.
в действительности должна быть смонтирована определенная ле-
тал,, (зубчатое колесо, шкив, диск и др.), передающая на ось
указанную нагрузку Ступица этой детали имеет определенную
длинх н, по видимому, если посадочное отверстие ступицы выпол-
ните строго соответствующим теоретической форме оси в месте
установки детали, то совместить ее с осью будет невозможно,
Там, где на расчетной схеме показаны опорные реакции, в дейст-
вительности должны быть смонтированы опоры. В выполненном
предвартельном расчете не учтено наличие концентраторов на-
пряжений, которыми могут быть галтели или устройства для за-
крепления детали на оси.
В этих условиях экономические затраты на воспроизведение
теоретической формы оси неоправданы; поэтому ось выполняют
таким образом, чтобы ее теоретическая форма вписывалась в реаль-
ную форму, учитывающмю конструкцию и размеры опор установ-
ленной на ось детали, способы закрепления, подвода смазочного
материала и т. д В некоторых случаях для уменьшения массы
94
таких деталей их целесообразно выполнять кустшелымп Но и
тогда следует применять такую технологию, которая при сохра-
нении требуемой надежности обеспечивала бы минимальные
затраты на изготовление деталей.
Равнопрочные конструкции создаю1 также па основе обеспече-
ния замкнутости и рационального направления силового потока.
Если траекторию, по которой силовое взаимодействие передается
от атома к атому, представить на атомарном уровне как непрерыв-
ную силовую линию, то. рассматривая структуру машинострои-
тельных материалов, схему передачи ц.-црузки на макроскопиче-
ском уровне можно представить в виде силового .югока —сово-
купности силовых линий Они отличаются непрерывностью —
могут отклоняться, «обходя» места резкого изменения формы, но
не прерываться. В местах «обхода» силовом поток «сгущается»,
т. е. происходит концентрация напряжений. В статически уравно-
вешенных системах силовой поток замкнут (ряс 2.3). Форма де-
тали должна обеспечить такое направление силового потока, чтобы
нагрузку' воспринимала возможно большая часн> объема детали,
а при сопряжении ее с другими деталями нагрузка передавалась
по всей запроектированной поверхности контакта и только по ней.
Следует добиваться замыкания системы сил по кратчайшему
пути, что требует придания деталям соответствующих форм и
размещения зон контакта сопряжений 5>то условие способствует
упрощению конструкции детали и ее расчетной схемы, делает ее
более достоверной. На рис. 2 4 приведены три варианта передачи
нагрузки между двумя шарнирами при постоянстве приложений
нагрузки и одинаковых максимальных напряжениях в опасном
сечении стержня. В первом варианте (рис 2 4, а), обеспечиваю-
щем условие непрерывности материальной среды вдоль линии
действия нагрузки и кратчайший путь следования потокп, размер
сечения стержня в 20 раз меньше, чем втретьем (рис 2 4. в), где
эти требования нарушены. В первом варианте задача сводится
к расчету стержня на разрыв, в третьем — к расчету на изгиб
кривого бруса. Второй вариант (рис 2 4, б) более приемлем, чем
третий (симметричные системы выгоднее, чем асимметричные),
но хуже первого варианта.
Предпочтение надо отдавать нагружению деталей осевыми си-
лами, растягивающими или сжимающими: следует избегать кон-
струкций, работающих на изгиб, кручение. Если же работа кон-
струкции на изгиб неизбежна, то для уменьшения максимальных
напряжений целесообразно нагружение деталей между опорами
при минимально допустимом расстоянии между ними, а не кон-
сольное нагружение. Предпочтение следует отдавать распределен-
ным нагрузкам вместо сосредоточенных и выбирать рациональные
сечения. Рациональными следует считать сечения, в которых ос-
новная часть материала сосредоточена в нагруженных зонах —
в пределах сечения как можно дальше от нейтральной оси. Для
круглых сечений лучшим решением являются кольцевые, чем и
95
Рис. 2 4. Схема передачи нагрузки между шарни-
рами-
Рис. 2.5. Полак вагонная ось
и объясняется распространенность трубчатых конструкций. При-
менение полых конструкций обеспечивает существенный технико-
экономический выигрыш, так как достигается значительная эко-
номия материала, уменьшаются масса конструкции, расходы на
эксплуатацию и ремонт. Об эффективности применения полых
осей (рис. 2.5) для вагонных колесных пар свидетельствуют дан-
ные расчетов, выполненных для различных способов получения
заготовки (табл. 2 29).
Для экономии металла в машиностроении эффективна замена
проката черных металлов экономичными гнутыми профилями,
имеющими меньшую плотность и профиль, максимально прибли-
жающий заготовку к готовой детали. Использование гнутых про-
филей вместо проката позволяет экономить 10—30 % металла.
Целесообразно использование периодических холодногнутых про-
филей. Значительный резерв экономии металла — в применении
перфорированных холодногнутых профилей проката. Для деталей
массового производства эффективно использование фасонных го-
рячекатаных профилей высокой точности, позволяющих эконо-
мить примерно 60 % металла.
Улучшение качества материала, использование материалов
в подготовленном виде способствуют улучшению эксплуатацион-
Т а б л и ц а 2 29 Расход металла при изготовлении полых вагонных осей
Ось Способ получения заготовки Масса Масса заготов- ки оси. Расход жидкой стали на одну Экономия металла на одну ось, иг
Сплошная Штамповка Из труб, поставляемых с автоматического стана Из труб, поставляемых с пнльгерстана Прошивка на валковом стане Прошивка из блумса на прессе Центробежное литье 428 570 784,3 685,5 550,0 640,3 571,5 435,1 98,8 234,3 144,0 213,1 349,2
Полая 320 380
96
ных свойств изделий, т. е- повышению их качества, надежности,
а также созданию условий для повышения производительности.
Применение металла с улучшенными эксплуатационными свой-
ствами позволяет добиться экономии за счет повышения Долго-
вечности деталей Так. использование вакуумированной под-
шипниковой стали .значительно увеличивает ресурс подшипников.
Непрерывное уменьшение массы н размеров механизмов, уве-
личения их мощности приводят к повышению нагрузок и напря-
жений в деталях, что. в свою очередь, требует перехода от сы-
рых сталей к закаленным, or простых углеродистых сталей к
легированным, от чугунов к сталям. Эю -общая тенденция
развития современною машиностроения.
Рассмотрим опыт применения низколегированных сталей вме-
сто малоуглеродистых Низколегированные стали имеют более
высокий предел прочности, чем углеродистые. Ориентировочные
расчеты показывают, что применение низколегированных сталей
повышенной прочности предприятиями тяжелого машиностроения
при годовом потреблении этих сталей 500 тыс. т обеспечивает
уменьшение общего расхода металла не менее чем на 200 тыс. т
в год. В ряде случаев применение низколегированных сталей спо-
собствует улучшению эксплуатационных свойств изделий Срок
службы конструкций из низколегированной стали но сравнению
с конструкциями из углеродистых сталей обыкновенного качества
возрастает в 1,5—2 раза. Экономию металла .можно увеличить
применением низколегированной стали для изготовления деталей,
проходящих дальнейшую термическую Обработку-
Применение в конструкциях изделий высокопрочных марок
сталей позволяет значительно уменьшить толщину и массу заго-
товок без ухудшения прочностных и технических характеристик
изделий. Особенно эффективно использование высокопрочных
сталей для изготовления горнорудного оборудования, подъемно-
транспортных машин, сосудов, работающих под давлением, метал-
лургического оборудования, строительных, сельскохозяйствен-
ных и других машин. Целесообразно применять высокопрочные
стали в сварных конструкциях. Это позволит на 30—35 % умень-
шить массу, повысить надежность и стойкость тяжелонагруженмых
конструкций.
Некоторые детали в настоящее время изготовляют из легких
сплавов, среди которых наиболее перспективны сплавы на основе
титана, плотность которого (4,5 г/см3) почти вдвое меньше плот-
ности стали (7,8 г/см3). Удельная прочность титановых сплавов
примерно в 3,5 раза выше, чем углеродистых сталей и литых алю-
миниевых сплавов', и в 1,5 раза, чем легированных сталей и дефор-
мируемых алюминиевых сплавов.
В последнее время непрерывно расширяется применение кон-
струкционных биметаллов: сталь низколегированная + сталь вы-
соколегированная со специальными свойствами, сталь + медь,
титан + сталь и других. Биметаллы широко применяют вместо
4 Балабанов А. Н. 97
монолитных коррозионно-стойких сталей в химическом машино-
строении, судостроении, в производстве торгового оборудования,
пищевой промышленности и во многих других отраслях народ-
ного хозяйства. Преимущество двухслойной коррозионно-стой-
кой стали состоит в возможности получения новых эксплуатацион-
ных свойств и экономичности. Коррозионно-стойкий слой биме-
талла по своей коррозионной стойкости идентичен монолитной
коррозионно-стойкой стали. Двухслойные коррозионно-стойкие
стали поставляют по ГОСТ 10885—85, а также по ТУ. При произ-
водстве изделий из двухслойных сталей основным и наиболее
сложным процессом является сварка, поскольку слои сваривают
электродами различного состава.
Широко распространены в конструкциях изделий полимерные
конструкционные и другие неметаллические материалы (см.
табл. 2.24, 2.25). В настоящее время экономия черных металлов
в результате замены пластмассами составляет в машиностроении
более половины всей экономии металла.
Основные преимущества пластмасс — высокая удельная проч-
ность, химическая стойкость и сопротивляемость изнашиванию,
высокие диэлектрические характеристики; недостатки — склон-
ность к старению и деформированию под нагрузкой (ползучесть),
зависимость прочностных характеристик от режима нагружения
(температура, время), сравнительно низкая теплостойкость и др.
К факторам, сдерживающим широкое внедрение полимерных мате-
риалов, относятся их сравнительно малый ассортимент и вы-
сокая стоимость.
Замена проката черных металлов пластмассами при учете
только стоимости самих материалов неэффективна. Однако, если
учитывать экономию трудовых и капитальных затрат, получаемую
в результате внедрения пластмасс вместо проката черных метал-
лов, то во многих случаях эта замена дает положительный эконо-
мический эффект.
Порошковый материал является одним из наиболее эффектив-
ных заменителей металлов. При изготовлении деталей машин из
порошкового материала полностью исключают из производства
такие процессы, как плавление, отливка и прокатка; значительно
сокращается объем механической обработки. Изделия из порош-
ков, как правило, имеют нужные размеры и не нуждаются в до-
полнительной механической обработке. Исключение составляют
детали с отверстиями, резьбой, поверхностями, требующими шли-
фования.
Изделия и полуфабрикаты, получаемые методами порошковой
металлургии, нашли широкое применение. В машиностроении
используют изготовленные из порошков конструкционные, фрик-
ционные и антифрикционные материалы, твердые и сверхтвердые
сплавы; в электротехнической промышленности из них изготов-
ляют контакты, магниты. Особенно эффективно применение по-
рошкового материала в в производстве режущих инструментов.
98
Перспективно применение композиционных материалов на
основе металлов и полимеров. Развитие производства этих мате-
риалов позволит получить значительную экономию металла в ма-
шиностроении и улучшить массовые характеристики изделий.
Эффективно применение металлофторопластовых подшипников
вместо обычных. Такие подшипники обеспечивают низкий коэф-
фициент трения при работе без смазочного материала в диапазоне
температур до 280 :С. Применение металлофторопластовых под-
шипников позволяет уменьшить массу и габаритные размеры из-
делий, упростить условия их эксплуатации и повысить надежность
в работе.
Один из методов уменьшения материалоемкости изделий - -
повышение коррозионной стойкости материалов. Большое зна-
чение для обеспечения коррозионной стойкости изделий имеет
их рациональное конструирование. В процессе разработки изде-
лия конструктор должен учитывать физико-механические и хими-
ческие свойства реальных конструкционных материалов, а также
свойства среды, с которой должны взаимодействовать элементы
изделия. При этом следует помнить, что, как правило, машино-
строительные изделия корродируют неравномерно как по интен-
сивности, так и по расположению очагов коррозии. Так, в усло-
виях работы диффузионных аппаратов сахарной промышленности
скорость коррозии в различных зонах для стали СтЗ изменяется
от 1,0 до 1,5 мм/год. В связи с этим конструктор должен
рассматривать изделие как неравномерно корродирующую
систему.
Методы защиты изделий от коррозии следует рассматривать
комплексно. Эти методы базируются на полном или частичном
снижении активности факторов, определяющих развитие корро-
зионных процессов, и предназначены для обеспечения в процессе
конструирования минимальной площади контакта поверхности
изделия с агрессивной средой, удаления с поверхности деталей
влаги и инородных частиц, снижения напряжений и темпера-
турных перепадов в элементах конструкции. Выбор конст-
рукции изделия в целом и его элементов должен обеспечивать
реализацию технологических и эксплуатационных мер защиты
от коррозии; при этом необходимо подбирать материалы с
требуемой коррозионной стойкостью в реальных условиях эк-
сплуатации.
Анализ показывает, что резервы и направления снижения ма-
териалоемкости можно рассматривать и раздельно, и в сочетании.
Например, при конструировании новой машины ее удельную
мощность можно увеличить одновременным выбором рациональ-
ной кинематической схемы с использованием прогрессивных
сортаментов и марок материалов. В этом случае резервы экономии
материала будут использованы полнее. Наиболее целесообразно
сочетание конструкционных, технологических и эксплуатацион-
ных методов снижения материалоемкости изделий.
99
Определение массы изделия и массы заготовок для его изго-
товления. Масса изделия определяется суммой масс его деталей
и сборочных единиц, масса заготовок — с\ммой масс заготовок для
изготовления всех деталей, в том числе входящих в сборочные еди-
ницы.
Масса литой детали. Для расчета массы литой детали необ-
ходимо умножить ее объем на плотность р материала (см.
табл 2.28), из которого изготовлена данная деталь.
Для определения массы детали сложной геометрической формы
следует разбить се на возможно более простые но форме элементы
(см. табл. 2.30, 2.31), удобные для расчета объема, а затем сумми-
ровать найденные значения.
При расчете массы литой заготовки (отливки) учитывают при-
пуски на механическую обработку.
Масса поковок. Ио известным размерам поковки можно опре-
делить ее массу. Она равна произведению объема поковки на
плотность металла (см. табл 2 28) При сложной конфигурации
поковки для определения объема ее разделяют на отдельные
простейшие объемы (см. табл. 2 30, 2 31), а затем суммируют най-
денные значения.
Объем И поковки заготовки представляет собой сумму объема
Ип металла, идущего непосредственно на поковку н определяемого
по чертежу детали, с учетом плюсовых допусков на размеры сече-
ний, объема К металла на стар и объема на заусенцы, т. е.
И - И,, -г Иу - V,.
Объем заусенца (облой)
И, = KFPti,
где Д' — коэффициент заполнения металлом облойной канавки;
F—площадь сечения облойной канавки, мм2; Р„ — периметр
поковки по плоскости разъема штампа, мм.
Коэффициент К, определяемый по опытным данным в зависи-
мости от метода ковки, составляет 0,35—1,2.
Основной отход металла (облой) составляет примерно
18—20 %.
Угар металла составляет I—3 % в зависимости от метода на-
грева и используемых нагревательных устройств (при нагреве
в мазутной печи yiap составляет 2—3 % массы заготовок, в газо-
вой нечи — 1,5—2 %; при электронагреве — 1 %).
Масса механически обрабатываемых деталей. Массу детали
можно определить, умножив ее объем на плотность материала
(см. табл. 2.28).
Объем заготовок простейших профилей рассчитывают по сле-
дующим формулам: круглое сечение И 0,78 d2/, квадратное
сечение И -= а21; квадратное сечение с закругленными углами
И - (а2 — 0,86г2) /; прямоугольное сечение lz — bel; шестигран-
ное сечение И 0,87С21; кольцевое сечение И - 0,78 (D2 — d2) /,
100
Таблица 2.30. Площадь и другие элементы плоских фигур
Эскиз Обозначены я Формулы для расчета пло- щади F и других элементов фигур
Квадрат а - сторона; d — диагональ а _= 0,707!d _ |/Т; d =- 1.414л _ 1,414 VT-. F -.а* - 0,5d2
Прямоугольник и параллелограмм ш / h b основание; Л высота b _ F/h; h _ F/b; F -bh
Треугольник Л _^Л а. Ь, с — стороны; h — высота, а, . Р. у — углы, р — по- лупернметр a-i £ -H’ - !80°; p - 0,5 (a + b + c); F 0,5bh = --V P (p-а) (p— b) (p—c); h _ 2f7d; b — 2F/h
Трапеция а. b — основания; h — высота; т — средняя линия m = 0,5 (a 4- b); F = 0,5 (a H • b) h z= mb; ft 2F7(a + 6); a 2Flh - b; b _ 2£/ft — a
Правильным шестиугольник а — сторона; R — радиус описанной окружности; г — радиус вписанной окружности F -= 2,598a2 = 2.598Я2 - _ 3.464/2; R -a _ l,55r; r - 0,866a _ 0,8667?
Правильный многоугольник а — сторона; R — радиус описанной окружности; г — радиус вписанной окружности; а — центральный угол; Р — внутренний угол; п — число сторон a = 360%; p = 180 —a;' F — 0,5na = = 0,5лл j/7?2 - 0,25a2; R =. /r2 + 0,25a2; r == У R2 - 0,25a4; a = 2 rs
101
Продолжение табл. 2.30
Эски, Обо печении Формулы ДЛИ рнечсти ило щади Г » других »-||-мрцтов
Круг г —радиус, 1) — диаметр, 1. - дли- на окружности § го К 2 § s X g 3 S 'i. <= ± =>' го ? <7 и II '1 !i 5 г!; Iе II с к '. J < LO X 5 К сч '1 оч К " о И " 'I
Сектор г — радиус 1 — длина дуги, а — центральный уюл ! =. лга. 180= 0,01745га, Г = лг2а.36О = 0,00873г2а
Сегмент с — хорда, h — стрелка; г — ради- ус, 1 — длина дуги; а — центральный < = 2 V k (2г - Л), F =0,5|г/-с(г- ft)), /= 0,01745га, Л = г — 0.5 К 4г2 -с2
Кольцо D — внешний диа- метр, d — вну греи- ний диаметр; R — внешний радиус; г- внутренний ра- диус F = n(R2 -г2)=х = 3,142 (R2 - г2) - = 3.142 (R4 r)(R-r) = = 0.785 (D2 — d2) = = 0.785 (D +d)(D - d)
Кольцевой сектор О — внешний диа- метр, d — внутрен ний диаметр; R — внешний радиус; ' — внутренний ра- диус; а — цен- тральный угол F - an (R2 - r2),'36O _ 0,00873a (R2 — r) _ 0,25ая (D2 — d2)/360 _ 0,00218а (D2 — d2)
Эллипс а, b — полуоси; р — полупериметр F -- nab _ 3,142ai>; 2p л V 2 (a2 L ft2)
102
Таблиц.! 2 3). Площади
поверхности и объемы тел
Л КН* 1>бО»|.,.|СНия Формулы дли р.ич.-т;. !1.п<»ц.|Ди F г>оп<*|>ж и'"’*1!! и <>С>ем', V
Пирамида f'i- Fc, - п.кннад|, основания, //-высота, b п h_vw-t. ветственио сторона „ высота треугольника основания /о=0 5ЛЛ. V =-/7/ЛЗ
Усеченная пирамида h Ь F<> » -- площадь соответ- ственно большего и меш, шего оснований- Н Высо та. Ь, bt п й, ht- соответ ственно стороны и высоты треугольнике,!» основания /(1=0.5/7д = 0,5Л|Л|,- V «» (С,- ей
Цилиндр №. Г - радиус. d - диаметр, «-высота, Лг, - площадь боковой Поасрхности F., — площадь основании F, = лг? — 0,25лсЬ =. 0,785d?; ^(5-= 2nrH =г rulll, V=^rt/I= 0.25лг/2//
Конус д и”_Рь2^С' d —Диаметр, Н Высота; -S’- длина об- разующей конуса, Fr - пло- щадь боковой поверхности, Л„ площадь основания 8 £ CO £ « J: "s JJ g к н к !l P II
Усеченный конус •Ж в d - диаметр меныиего осно вания, D — диаметр боль- шего основания; Л, - вы- «та усеченное конуса; Н - — d) — вы- сота конуса; 5 - длина об- разующей конуса; Fr. ~ пло- щадь боковой поверхности; площадь меньшего ос- нования; ^-площадь боль- шего основания /-J — l),25nd‘l « D,7S5d?, F2 0,25nD a; 0.785D2; F6 0,5nS ф + d); И^лЯ,(£)? + а’+ D + d)/J2
103
Продолжение тио г 2 31
где И — объем, I — длина, d — диаметр круглого сечения; а -
сторона квадрата; г - радиус закругления; С --диаметр вписан-
ного в шестигранник круга, Ь. е — сторона прямоугольника; D и
di — диаметры внешней и внутренней окружностей кольцевого
сечения
Для определения массы детали сложной геометрической формы
деталь следует разбить на возможно более простые ио форме гео-
метрические элементы (см. габл 2.30, 2 31), удобные для подсчета
объема, а ч;цем суммирован, найденные значения
Масса заготовок аз проката Для определения массы заготовок
и.ч проката различного профиля (листов, полос, лент, рельсов,
балок, труб и т д) руководствуются данными, приведенными
в нормативно-технической документации и справочной литера-
туре.
При определении массы заготовок из проката, подвергнутых
гибке, предварительно по табл 2.32, 2.33 рассчитывают длину их
разверток
Для расчета массы заготовок из стального круглого проката
(р 7,35 г/см3) рекомендуется использовать широко распростра-
ненные таблицы масс 1 м длины сортового материала (табл. 2 34).
Пример. Определить массу М заготовки (р -- 7,85 г/см®) диаметром
155 мм и длиной 250 мм. В табл. 2.34 на пересечении 15 десятков и 5 единиц
указана масса 1 м заготовки, равная 148,12 кг, которую следует умножить на
длину а метрах-
М - 148,12 •< 0,25 = 37,03 кг.
Для определения массы проката не из стали, а например, из латуни Л63
(р 7,85 г/см®), полученную массу (37,03 кг) необходимо умножить яа коэффи-
циент К- По табл 2 28 для латуни Л63 коэффициент К ~ 1,07.
Масса заготоаки из латуни Л63
М = 37,03 X 1,07 = 39,63 кг.
104
Таблица 2 32. Длина заготовки при гибке листового в полосового металла,
круглых.и квадратных прутков
Гибка Эскиз Длина L заготовки
Одноугловая под прямым углом с за- круглением L =- Li 4- L2 + 1 0,5я (г -г 0.5s)
Одноугловая под острым утлом L — L, -4 Д, -г --И-|' + ".Ч^
Двухугловая под прямым углом с за- круглением .г т £ L - Z, 4- L2 4- — L3 • 0,5л (г* -|- 0.5s) + 4- 0.5л (/2 -Ь 0,5s)
ч -— 1 —1
Многоугловая под прямым углом с за- круглением Wk -= !. — £] -г L2 + L3 + Lt + -Lt, — 0,5л (<i + 0,5s) + — 0,5л (гг + 0,5s) + 4- 0,5л (г, + 0,5s) 4- 4 0,5л (г4 4-0,5s)
Деталь с шарниром Л "" ’1-^ ’ L — Li 4- яа/180
С одним углом а — --= 180° ' V57 L — Li 4- Lt 4* 0,5s
105
Продолжение табл 2.32
Г я б л ti f£ а 2 33 Формулы для определения длины L развернутой трубы
) ибка Лью Длина L заготовки
С одним углом а < < 90° U °'\ L - Lj 4- /_2 4- 0,5sa/90
С двумя углами (од- новременно образу- ются) в L _ Ls |- 12ч- t /.34-0,5i
С тремя углами (одновременно об разуются) Ы‘ L _ Z.,-1 L2 i- )- L3 I., 4 0,75s
Стремя углами (два образуются одно- временно, один от- дельно) L - 4, + Л2 + + L3 4 Lt 4- s
U-обраЭная и L = 21 4- л (r 4- 0,5s)
Под прямым углом без закругления L = Li 4- Ls + 0,5s
Кольца — L = R (d — s), где d — наружный диа- метр кольца; s — толщина заготовки
106
Формула |,-и'ч>‘Т4
л(180—а) L |8„ Г-O.SO)
ПЛ /. /1 1 1 - 0,13г - 1.22Л
гШ I. _ ?ij + h2 -i- I - 0,86г - 2,4,30
\lpfa Sj1 L = k 4- G 4- - 0,86r - 2,430
L = 2h 4- 1+ h + ‘i- l.72r-1,860
107
При
2.3. ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СПОСОБОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
ЛИТЫХ ЗАГОТОВОК НА ИХ КОНСТРУКТИВНЫЕ ФОРМЫ
Для повышения уровня технологичности литых деталей в про-
цессе их конструирования выполняют конструктивно-технологи-
ческую доработку на основе поэлементного анализа конструкции
ио следующей методике.
1. По чертежам сборочной единицы, основным элементом ко-
торой является данная литая легаль, оценивают правильность
ее назначения и возможность замены всей сборочной единицы
одной литой деталью Одновременно тщательно анализируют
другие сборочные чер1ежи, даже если в них и не предусмотрено
использование литья.
2. Определяют рациональность конфигурации делали и спо-
соб ее изготовления. При этом предпочтение отдают способам
машинной формовки. Если деталь не подходит по размерам для
машинной формовки, то прорабатывают возможность ее разде-
ления на элементы -литую и сварную сборочные единицы.
3. Выбирают базовые поверхности отливки и устанавливают
их взаимосвязь с базовыми поверхностями механической обра-
ботки
4 Анализом внутренних полостей, литых отверстий, укло-
нов. 10ЛЩШ1 и сопряжений стенок, узлов скоп.тения металла в го-
товой детали или в отливке (с учетом припусков на механическую
обработку) определяют методы питания и охлаждения узлов, а
также места упрочнения опасных мест введением усадочных
ребер.
5 Проверяют, не завышены ли требования к точности размеров
и шероховатости поверхносгн. а также изыскивают возможность
заимствования аналогичных деталей из освоенной номенклатуры
и унификации отдельных деталей по заготовкам.
При выборе способа литья для изготовления заготовки той
или иной детали нужно учитывать следующие факторы пригод-
ность данного способа для обеспечения необходимого конструк-
тивного формообразования отливки и получения отлйвки нужных
размеров; соответствие металла или сплава, из которых возможно
получение отливки данным способом, требованиям, предъявляе-
мым к материалу детали, условиям ее дальнейшей обработки и
эксплуатации; технологические возможности данного способа
в отношении обеспечения требований, предъявляемых к точности
размеров и шероховатости поверхностей отливки; применимость
способа в конкретных производственных условиях данного пред-
приятия; технико-экономическую целесообразность использова-
ния данного способа с учетом числа отливаемых заготовок.
Получение заготовок литьем характеризуется данными, приве-
денными в табл. 2.35.
Рассмотрим общие правила конструирова-
ния с учетом технологических требований, приемлемые для
109
I
2.35, Характеристика мет
(1)
Рис 2.6.
<Т/
проверки
световых
методом
теней:
всех способов литья, а также основные
требования, учитывающие особенности
конкретно!о способа литья Конструи-
руя О1лпвку, необходимо учитывать
расположение ее в форме и наличие
поднутрений на внешних или вну-
।ренних контурах, проверяемых мето-
дом световых теней (рис. 2 6)
Толщина стенок. Стенки литых де-
талей рекомендуема принимать одина-
ковой минимальной толщины, с учетом
возможностей способа получения от-
ливки. Следует учшывать, что же-
сткость отливки не только не возра-
стает пропорционально увели четно
толщины стенок, а даже уменьшается,
так как в местах е большим скоплением
металла происходит замедленная кри-
сталлизация и возникает явление ли-
квации
Переходы и сопряжения. Для полу-
чения высококачественных отливок отношение толщин стенок при
переходе от одного сечения к другому должно быть не больше 4 . 1
(табл. 2.36, 2 37. рис 2.7).
Галтельиые переходы от одного сечения к другому допустимы
для всех деталей при отношении толщин s/s, « 2 (рис. 2.8, а).
Радиус галтели принимают: для отливок из чугуна, алюминиевых
и магниевых сплавов 7? 0,3ft; для отливок из стали и медных
сплавов 7? - 0,4ft.
Переходы сечений при ь/s, >2 рекомендуют выполнять
с учетом характера нагружения детали при эксплуатации. Для
деталей, не испытывающих ударных нагрузок, радиус галтели
соответствует указанному выше. Детали, подвергающиеся воздей-
ствию ударных нагрузок, выполняют в виде клинового
(рис. 2.8, б) или ступенчатого сопряжения, причем длину участка
перехода от одной толщины к другой принимают I 4h или
(s — Sj)// < 0,25 для деталей из чугуна, алюминия и магниевых
сплавов и / 5s 5ft пли (s — s,)// < 0,20 для деталей из стали и
медных сплавов.
Следует предельно уменьшать разнообразие радиусов галте-
лей и закруглений (табл. 2.38, 2.39) и применять одно значение
радиуса для всей детали. В этом случае радиус можно указывать
на чертеже литой детали техническим требованием, например
«Литейные радиусы внутренних углов — Б».
Конусность. На необрабатываемых поверхностях, перпенди-
кулярных плоскостям разъема формы, необходимо выполнять
конусность, зависящую от способа литья и высоты поверхности
(табл. 2.40). При недопустимости конусности на окончательно
111
Т а б л и и. а 2.36 Примеры угловых сопряжений
рекомендуемая не рекомечдуемля рекомендуемая н< рекомендуемая
3 --= Sp а 75 .. 105°. R. - г г i, Sh tl 5 - 1,25s.; а 76... 105°, R - г I-S,
s_v, а<75, R -r^>, 5> 1.25s,; а - 75 . . 105 ', ш
s —Si; ЮЗ0; R - г + si з > 125з2; а < 75°; R — г Н- s4 — f
Примечание. Значения h в зависимости от отношения s/st:
s/Sj.................. >2,5 1,8—2,5 1,25—1,8
Л..................0,7 (s — Sj) 0,8 (s— Sj) s—
Значение 1 зависит от материала для сталей и медных сплавов принимают
/ > 5й, для чугуна, алюминиевых и магниевых сплавов— /4Л. Значения г
определяют по рис. 2.7 в соответствии с рядом предпочтительных чисел
(ГОСТ 6636-69).
112
к
Таблица 2 37 Примеры тавровых сопряжений
Примечание. Значения Л в зависимости от отношения s/sL~
ssj................... >2.5 1,8-2,5 1,8—1,8
h . . . 0.35 (s— sj 0,4 (s — s,) 0,5 (s — Sj)
Для сталей и медных сплавов принимают 10ft, для чугуна, алюминиевых
и магниевых сплавов 8ft Значение г определяют по рис. 2.7 в соот-
ветствии с рядом предпочтительных чисел (ПХТ 6636—69).
обработанной литой детали по конструктивным соображениям
конусность удаляют механической обработкой.
Отверстия и окна. Отверстия рекомендуется изготовлять при
литье, так как при последующем сверлении в местах утолщений
вскрываются воздушно-газовые или усадочные раковины. Если
необходимы отверстия с большой шероховатостью и точными раз-
мерами, то оставляют припуск на механическую обработку, ко-
торый зависит от способа литья и отношения длины I отверстия
к его диаметру d (табл. 2.41). Не рекомендуется при отливке полу-
чать глубокие отверстия, для которых I > 3d; такое отверстие
следует выполнять с перемычкой, образуемой двумя стержнями
с обеих сторон и удаляемой последующей механической обработ-
113
6)
Рис. 2.8. Сопряжение радиусное (а) и клиновое (б)
Таблица 2.38. Наружные и внутренние радиусы закруглений
Эскиз Радиусы, мм, для ряди
1 2
0,1 1,6 10 60 0,4 2,5 16 100 0,6 4,0 25 160 1,0 6,0 40 0,2 1,2 5 32 0,3 1,6 8 50 0,5 2,0 12 80 0,8 3,0 20 125
Примечание. При выборе радиусов ряд 1 следует предпочитать
ряду 2.
114
Таблица 2.39. Радиусы закруглений наружных углов
Эскиз Р. Р„ Рс. ММ Значения г. мм, при а. а,. аг, ’
§ и § 5g S
До 25 2 2 2 4 6 8
Си. 25 до 50 2 4 4 6 10 16
» 50 » 150 4 4 6 6 16 25
» 150 » 250 4 6 8 12 20 32
1 i —,<TI3v » 250 » 400 6 р 10 16 25 40
j 1 » 400 » 600 г. 8 12 20 32 50
» 600 » 1000 8 12 lb 25 40 60
8 1000 » 1600 10 16 20 ,32 50 80
» 1600 » 2500 12 20 25 40 60 100
» 2500 16 25 32 50 80 120
Примечание. Р, Рх, Р2 — меныпий габаритный размер плоскости
детали, перпендикулярный образующей Цилиндрической поверхности, а, ап
а2 — угол между сопрягаемыми поверхностями; г — радиус закруглений.
Таблица 2.40 Углы конусов поверхностей, перпендикулярных
__________________плоскостям разъема формы______________________
Высота конуса. Угол конуса, нг менее при лнтье
в песчаные формы под дав- лением в кокиль по выплав- ляемым модел ям в оболояко вые формы
До 20 10° 1“ 5° ,30’ 3°
20-50 8° 45’ 4° 20’ 2° 30'
50-100 5° 30' 3d 20’ 2°
100—200 5° 30' 2° 30' 15' 2°
200—500 5° 20’ 2° 15' 1° 30’
Таблица 2.41. Припуск на механическую обработку литых отверстий
Способ литья Припуск, мм
1 < d d <1 <24 l > 24
В песчаные формы 2,0—2,5 2,0—2,5 2,5-3,0
Под давлением 0,3—0,5 0,4—0,5 0,5—0,6
В кокиль 1.5—2,0 1,5—2,0 2,0—2,5
То выплавляемым моделям 0,5-1,0 1.0-1,5 1,2—2,0
В оболочковые формы 1,2—1,5 1,2-2,0 1,5—2,5
Примечание. I — длина отверстия; d — диаметр.
115
Таблица 2.42. Ребра жесткости
кой Минимальные диаметры (мм) отверстий, получаемых при ли-
тье различными способами, в песчаные формы — 8; под давле-
нием — I; в кокиль — 5, по выплавляемым моделям — 3; в обо-
лочковые формы — 8.
Степки отливок по контуру отверстий и окон рекомендуют
укреплять отбортовками.
Ребра, бобышки и приливы. Ребра жесткости (табл. 2.42)
должны иметь уклон 10—36'. Высота их должна быть не более 5S.
В местах сопряжения ребер между собой и со стенками отливки
не должно быть утолщений металла.
На рис. 2.9—2.14 приведены примеры исключения возможности
образования усадочной раковины получением равностенной де-
тали и введением ребер жесткости (рис. 2.9), устранения излиш-
116
Неправильна Правит не
Рис. 2.10. Пример устранения из-
лишнего металла в сопряжении
Неправильно
Риг. 2 1! Пример исключения узких
продольных и кольцевых углублений
Неправильно
Рис. 2.12. Пример исключения короб-
ления приданием деталям сферической
формы
Рис. 2.13. Пример расположения ребер Рис. 2.14. Конструкции без съемных
в чугунных деталях, работающих на частей модели
сжатие
117
него металла в сопряжении (рис. 2.10), устранения узких продоль-
ных и кольцевых углублений (рис. 2.11), придания крышкам,
подвергающимся температурному воздействию, сферической
формы с внутренними ребрами (рис. 2.12), выполнения ребер
в чугунных деталях, работающих на сжатие, а не на растяжение
(рис. 2.13), конструирования деталей по возможности без съем-
ных частей, например бобышек (рис. 2.14).
Армирование отливок, В зависимости от назначения различают
армирование: для создания равностенности и тонкостенности;
для получения качественно новых изделий; для усиления резьбы;
для замены сборки. Армировать можно отливки из чугуна, стали
и цветных сплавов.
Отливки армируют для местного упрочнения или повышения
износостойкости, исключения хрупкого разрушения и коррозии,
экономии дефицитных материалов, повышения качества отливок
и уменьшения брака, повышения технологичности литых кон-
струкций снижением трудоемкости сборки и механической обра-
ботки, получения новых физических свойств отливки.
Стенки пустотелых вставок должны иметь достаточную тол-
щину, чтобы выдержать большие усилия сжатия. Толщина стенок
должна быть не менее 2—3 мм.
Если разность температур плавления металла армирующей
вставки и детали не превышает 300 °C, то толщина стенки детали
около (внутри, снаружи) вставок должна превышать толщину
армирующей вставки в 4 раза, если эта вставка служит рабочей
поверхностью, и в 3 раза, если вставка является частью рабочей
поверхности. При разности температур плавления более 300 °C
толщина стенки детали должна быть больше толщины армирую-
щей вставки в 2,5 раза, если эта вставка служит рабочей поверх-
ностью, и в 2 раза, если составляет ее часть. Расстояние от вставки
до наружной поверхности детали принимают не менее 0,75 диа-
метра вставки для сплошных сечений и 0,5 диаметра вставки для
трубчатых сечений,
Для обеспечения механической связи металла отливки со встав-
ками последние необходимо снабжать проточками, выточками,
насечкой, накаткой и пр. Элементы вставки не должны иметь ос-
трых кромок, которые вызывают появление надреза в отливке.
Накатка должна быть, по возможности, большого шага, что спо-
собствует хорошему заполнению ее металлом.
При армировании отливок в связи с образованием электро-
химической пары вставка — основной металл отливки необхо-
димо учитывать противокоррозионную стойкость соединения.
Эго относится, в первую очередь, к деталям, работающим в кор-
розионноактивных средах. .Возможность коррозии возрастает
в случаях, когда объем заливаемого вокруг вставки металла зна-
чительно меньше объема вставки и когда последняя является ка-
тодом по отношению к отливке. Это возможно, например, при ис-
пользовании вставок нз медных и никелевых сплавов или корро-
118
зионно-стойкой стали в отливках из алюминиевых и магниевых
сплавов. В таких случаях между вставкой и’отливкой не должно
быть зазоров, куда могла бы проникать влага. В отливках из
цинковых сплавов не допускаются вставки, покрытые слоем кад-
мия, свинца или олова. Для исключения возможности образова-
ния электрохимической пары часто достаточно нанести на вставку
соответствующее гальваническое покрытие. Вставки, покрытые
цинком, никелем, хромом, можно применять без ограничений,
особенно в отливках из цинковых сплавов.
Для армирования отливок из магниевых сплавов желательно
использовать вставки из стали, бронзы, латуни. Стальную ар-
матуру необходимо цинковать или кадмировать.
Основные требования при литье в песчаные формы
Литье в песчаные формы — наиболее распространенный уни-
версальный и практически единственный способ изготовления
крупногабаритных отливок. Формовку производят по деревян-
ным или металлическим моделям в опоках, набиваемых песчано-
глинистыми смесями. Для образования внутренних полостей ис-
пользуют стержни, формуемые в стержневых ящиках из песча-
ных смесей с крепителями.
Внешний контур литой детали должен быть выполнен с приме-
нением минимального числа стержней в форме (рис. 2.15). В де-
талях, отливаемых с использованием стержней для оформления
внутреннего контура, выступающие наружу приливы рекомен-
Рис. 2.15. Пример применения рамного прилива вместо крестообразного
Рис. 2.16. Конструкции с внутренними приливами
119
дуется везде, где это воз-
можно, переносить на
внутренний контур детали
(рис. 2.16). Несколько
близко расположенных в
одной плоскости прили-
вов или бобышек следует
объединять в один прилив
(рис. 2.17).
Верхним (по заливке)
плоскостям детали следует
придавать некоторую кри-
визну, специальные вы-
гибы или волнистую по-
верхность, предохраняющие литую деталь от образования ужи-
мин, или выполнять с наклоном для исключения образования га-
зовых раковин. Замена плоских поверхностей кривыми упроч-
няет рабочую поверхность литейной формы и дает возможность
песчаной смеси свободно деформироваться без разрушения при
температурном расширении.
Рис. 2 17 Конструкции с вьешнимв прили-
вами
Основные требования при литье под давлением
Литье под давлением — наиболее производительный способ
изготовления тонкостенных деталей сложной формы из цинковых,
алюминиевых, магниевых и медных сплавов. Наиболее часто при-
меняют сплавы: алюминиевые АЛ2, АЛ4, АЛ9, АЛ11, АЛ28
и АЛ32, цинковые ЦА4 и ЦА4М1, магниевые МЛ5 и МЛ6, латуни
ЛЦ40С и ЛЦ16К4.
При конструировании деталей, получаемых литьем под дав-
лением, кроме выполнения общих требований конструирования
литых заготовок деталей, необходимо:
внутренние полости отверстия конструировать так, чтобы
стержни пресс-формы свободно извлекались из них;
учитывать, что отсутствие радиуса закругления стенок отливки
приводит к образованию трещин, а переходы с большими радиу-
сами (вследствие большого скопления металла) — к появлению
воздушных и усадочных раковин;
учитывать, что слишком тонкие стенки из-за быстрого осты-
вания металла в форме приводят к плохому заполнению и недо-
ливу, а толстые стенки из-за большого объема воздуха в по-
лости формы и усадочных явлений могут привести к появлению
раковин (рис. 2.18, 2.19);
учитывать последующие деформации отливок, особенно из
цинковых сплавов; по возможности избегать несимметричных
отливок, имеющих тонкие кронштейны или какие-либо другие
части, значительно вынесенные из основной массы металла;
не применять длинных и тонких стержней; бобышки и приливы
120
выводить на плоскость
разъема пресс-формы или
соединять С ШШИСЛеМ
технологическим ребром;
избегать образования
выступов и выемок, вызы-
вающи.\ необходимость
использования составных
и подвижных стержней;
широко использовать ар-
мирование (рис. 2.20);
отверстия под резьбу
в деталях из цинковых
сплавов выполнять без
припуска на механичес-
кую обработку, в деталях
Рис 2 1S Пример исклк лнпн хеадечных
явлении
Рис 2.)9 hoiiopyhltbii с ;iwuis а<»ии;;е
неппем и яед'л'ылоч мета.'!.!,! I фс[>ме
из атюмнниевых и магние-
вых сплавов давать при-
пуск на калибровку; резь-
бу, иолу чаемую мел одом
литья в пресс-форме, вы-
полнять крупного щага
н точноен.ю не вышемру-
бой (8q/7H) (минимальные
размеры резьбы, полу-
чаемой литьем иод да-
влением, \ казаны в табл
2.43); резьбу и приливы
Рис. 2 20. Пример ирмироврния отливок
, рмигgu.iч г, ।линк,.
располагать в плоскости разъема формы или перпендикулярно ей,
рифления выполнять прямыми и перпендикулярными плос-
кости разъема формы; знаки, надписи и пр выполнять выступаю-
щими, так как в противном случае усложняется изготовление
пресс-формы:
учитывать технические данные машины, на которой будут из-
готовлять деталь.
Таблица 2 43. Минимальные размеры резьб, получаемых литьем под
давлением
Сплавы малышА маль ДПа- Сплавы чальный Микималь ныП диа. бы, мм
руж НЫЙ т,,НеУн трс»-
Динковыс 0,75 6 10 Алюминиевые 1,00 12
Магниевые 1,00 6 12 Латуни 1,50 12 —
121
Основные требования при литье в кокиль
Примерами отливок, рекомендуемых для литья в кокиль, яв-
ляются корпусы гидрооборудования, цилиндры, заготовки (бол-
ванки, втулки, планки, клинья, шкивы и др.). В кокиль отли-
вают также зубчатые колеса, кронштейны, арматуру, корпусы и
роторы воздуходувок, корпусы редукторов, коробок передач и
другие детали.
Особенности лигья в кокиль: охлаждение отливки в кокиле
происходит значительно быстрее, чем в песчаной форме. Кокиль
совершенно не подвергается усадке; выход газов из полости ко-
киля и стержней затруднен; высокая теплопроводность стенок
кокиля усложняет получение топкостепных отливок; увеличи-
вается возможность появления в отливках трещин, газовых ра-
ковин, недоливов и других дефектов.
При конструировании деталей, отливаемых в кокиль, кроме
общих рекомендаций необходимо учитывать следующее:
из-за недостаточно эффективного охлаждения толщину вну-
тренних стенок и ребер жесткости принимают 0,6—0,7 толщины
наружных стенок; большие плоскости для лучшего отвода газа
следует выполнять наклонными, а края тонких стенок и отвер-
стий усиливать отбортовкой, направленной в сторону стержня;
бобышки и приливы целесообразно располагать на внутрен-
них поверхностях, формируемых обычно песчаными стержнями;
число стержней должно быть минимальным (стержни ухуд-
шают условия охлаждения отливок в кокиле и усложняют сборку
кокилей);
на наружной поверхности не рекомендуются ребра, углубле-
ния, приливы, так как они заклиниваются в кокиле, вызывают
образование трещин в отливке и ускоряют изнашивание кокиля;
буквы, номера, различные изображения и обозначения па
отливках должны быть выступающими и расположенными на по-
верхностях, параллельных плоскости разъема, так как в этом
случае в кокиле им соответствуют углубления, что значительно
упрощает их выполнение.
Особенности конструирования литых деталей из чугуна:
число выступающих частей, замедляющих усадку металла,
должно быть сведено до минимума;
следует исключать впадины в направлении извлечения от-
ливки, препятствующие ее выемке из кокиля;
минимальная толщина наружных стенок, примыкающих к вну-
тренним, должна на 20—30 % превышать толщину внутренних
стенок.
При конструировании алюминиевых и магниевых отливок для
исключения образования рыхлот, воздушных включений тол-
щину стенок отливки следует принимать 6—8 мм. Наружную
резьбу рекомендуется получать литьем, так как при этом исклю-
чается механическая обработка, а оформление резьбы не вызывает
122
Таблица 2.44. Минимальные диаметры резьб при литье в металлические
формы (кокиль), мм (шаг резьбы 1 мм)
Сплав Дилиетр ре зьбы
HdpVX «ЫЙ внутренний
Алюминиевый 10 20
Mai пневый 6 15
за1рудиений Внутреннюю резьбу в отливках получают с ис-
пользованием резьбовых вставок, которые вывинчивают из от-
ливки после ее удаления из кокиля. Вывинчивание резьбовых
вставок — трудоемкая операция, поэтому минимальный допу-
стимый диаметр внутренних литых резьб значительно больше,
чем наружных (табл. 2.44).
Основные требования при литье по выплавляемым моделям
Литье ио выплавляемым моделям широко применяют для изго-
товления отливок сложной конфигурации массой от нескольких
граммов до 10—15 кг.
Для литья по выплавляемым моделям применяют различные
металлы: среднеуглеродистые стали ЗОЛ—55Л по ГОСТ 977—75
(стали с меньшим содержанием углерода не обладают жидкотеку-
честью, достаточной для заполнения тонкостенных форм); кон-
струкционные легированные стали (ГОСТ 4543—71); углероди-
стые инструментальные стали У7 (У7А)— У13 (У13А) по
ГОСТ 1435—74 (СТ СЭВ 2883—81); литейные коррозионно-стой-
кие и кислотоупорные стали (ГОСТ 5632—72); жаропрочные стали
и сплавы (ГОСТ 2176—77); литейные латуни (ГОСТ 17711—80),
бронзы, силумины и другие цветные сплавы.
Конструирование деталей, получаемых литьем по выплавляе-
мым моделям, имеет некоторые особенности, связанные с нали-
чием прогреваемой керамической оболочки.
Толщина стенок. Отношение толщин стенок детали не должно
превышать 4:1.
В центре крестообразного сопряжения стенок отливок обычно
образуются усадочные раковины, поэтому в местах таких сопря-
жений следует предусматривать отверстия, выемки и др. Плос-
кости большого размера (ЮОу 100 мм и более) рекомендуется вы-
полнять с отверстиями (окнами). Промежутки между отверстиями
и краем формы для обеспечения необходимой жесткости должны
быть не менее 50 мм.
Конструктивные (литейные) уклоны (рис 2.21) по наружным
поверхностям деталей выполняют в направлении извлечения легко-
плавких моделей из пресс-формы, по внутренним — в направле-
123
Рис. 2.21. Пример назначения конструк-
тивных (литейных) уклонов
Рис. 2 22. Конструкции с кромками:
нии удаления стержней и
вкладышей из моделей (а —
- 0,5 ... 3’; 0 - 1 ... 5').
Для деталей типа коль-
ца или цилиндра при назна-
чении толщины стенки не-
обходимо учитывать возмож-
ность появления эллипсно-
ети, которая возрастает
с увеличением диаметра
детали
Толщина кромок. При
конструировании деталей с
постепенно суживающимся
профилем (например, гребных винтов, турбинных и компрес-
сорных лопаток) необходимо руководствоваться следующими
положениями. Для получения кромки минимальной толщины
следует предусматривать плавное уменьшение толщины
сечения, чтобы избежать появления трещин при охлаждении.
Угол наклона поверхности не должен превышать 15'. Вдоль тон-
кой кромки (рис. 2 22, а) выполняют технологическое утолще-
ние (рис 2 22, б), которое удаляют при механической обработке.
Практически минимальную толщину кромки можно принимать
0,3—0,4 мм; для деталей, работающих при повышенных темпера-
турах, допустимая толщина кромки должна быть не менее 0,6—
0,7 мм.
Ребра жесткости. Прочность делали повышают не увеличепием
толщины ее стенки, а введением ребер жесткости. При литье ио
выплавляемым моделям, в отличие от других методов литья,
ребра жесткости располагают на наружных поверхностях детали.
Толщину ребер жесткости принимают 0,7—0,8 толщины стенки,
чтобы ребра затвердели раньше стенки. Слишком большое число
ребер жесткости усложняет технологический процесс получения
отливок.
Радиусы закруглений. Радиусы закруглений могу i изменяться
в широких пределах. Минимальный радиус при одинаковых или
мало различающихся толщинах стенок обычно принимают 1—2 мм.
Уменьшение радиуса в этом случае снижает прочность отливки.
При значительной разности толщин стенок радиусы закруглений
увеличивают до 5—10 мм и более. Во всех случаях необходимо
избегать сопряжений V-образных и трех стенок под острыми уг-
лами; такие сопряжения заменяют вильчатыми.
Отверстия. Литьем по выплавляемым моделям можно полу-
чать сквозные и глухие (заглушенные с одной стороны) отверстия.
Сквозные литые отверстия диаметром d — 5 мм и длиной I —
= (4...6)d получают без затруднений; отверстия диаметром
менее 3 мм, а также сквозные отверстия при d/l с 0,5 получать
трудно, так как значительно сложнее изготовить керамическую
124
Л
Рис 2.23. Варианты расположения
отверстии у края детали:
а — для деталей, ограниченных прямыми
кромками (ft > dl; б — Для цилиндриче-
ских деталей th > d)
форму хдовле।верительного ка-
чества. Минимальный диаметр
>тверс1 1ч d --- 0,5 мм в стенках
толщиной 1 мм из цветных
сплавов и в стенках толщиной
1,5 мм ит других сплавов.
Расстояние h от отверстия
до края детали назначают: для
деталей толщиной более 3 мм,
ограниченных прямыми кром-
ками (рис. 2.23, a), h d; для
цилиндрических деталей (рис.
2.23, б) h > d\ при толщине
стенки менее 3 мм расстояние до края увеличивают.
Диаметры сквозных отверстий под крепежные детали со стерж-
нями диаметром 1—48 мм, устанавливаемые с зазором в соединяе-
мые детали, должны соответствовать ГОСТ 11284—75
(СТ СЭВ 2515—80).
Глухие литые отверстия применяют лишь в крайних случаях.
Диаметр глухих отверстий должен быть не менее 3 мм; при d/l <
< 1 отверстия получить трудно. Дно глухою отверстия выпол-
няют закругленным, а не плоским.
Отверстия диаметром менее 5 мм, получаемые после механиче-
ской обработки, целесообразно намечать сферическими углубле-
ниями на отливке.
Допускаемая глубина сквозных п глухих отверстий указана
в табл. 2.45.
Пазы. Следует избегать глубоких пазов и узких полостей,
для оформления которых необходимы специальные стержни
Минимальное расстояние между ребрами, образующими паз
(рис. 2.24) принимают’ для цветных сплавов b s? 1 мм, для стали
Ъ 5г 2,3 мм при условии Н < 2ft.
Глубина пазов у отливаемых деталей не должна превышать их
двойной ширины-
Резьбы. Литая резьба получается неровной, не отвечает тре-
бованиям стандарта, требует калибровки метчиками пли плаш-
Таблица 2 45 Допускаемая глубина отверстии при литье по выплавляемым
моделям; размеры, мм
Диаметр отверстия Глубина отверстия Диаметр отверстия Глубина отнерсткя
сквозного 1ЛУХОГО скво того глухого
3-5 5-10 До 5 40—60 120—200 50—80
5—10 10—30 5—15 60—100 200-300 80—100
10—20 30—60 15—25 >100 300—350 100—200
20—40 60—120 25—50 и более
125
Ряс 2.24. Деталь с реб-
рами, образующими паз
Рис. 2 25. Отливки с параллельными плоскостями
ками. Точность ее не превышает грубой (8q/H7), поэтому резьба
применима только для неответственных деталей или при использо-
вании сплавов, трудно обрабатываемых резанием, а также для
получения специальных резьб с крупным шагом. Наружную резьбу
отлить легче, чем внутреннюю.
Параллельные плоскости в деталях. Не следует конструиро-
вать отливки с большими параллельными плоскостями, так
как выполнение их в литье сложно- из-за усадки и коробления
моделей поверхности получаются неровными и требуется допол-
нительная механическая обработка. В связи с этим при кон-
струировании отливок с параллельными плоскостями следует
предусматривать наружные опорные или контурные буртики,
кромки или ребра, выступающие над основной поверхностью
(рис 2 25). либо технологические сквозные отверстия для скреп-
ления параллельных стенок керамической формы дополнитель-
ными перемычками
Приливы и бобышки не должны препятствовать свободному
извлечению моделей из пресс-форм, должны плавно переходить
в тело детали под максимально допустимым радиусом и конусом
(в пределах 30—50 ). Двухсторонние бобышки не рекомендуются.
Внутренние полости следует выполнять без уширений внутри
детали (рис. 2 26), с увеличением размеров в направлении кон-
тура.
Прп криволинейных плоскостях следует избегать внутренних
радиусов, чтобы полость можно было образовать двумя стерж-
нями (рис. 2 27). Технология литья по выплавляемым моделям
допускает использование растворимых материалов для стержней,
Неправильно
Рис. 2 26. Отливки с прямыми полостями
Правильно Неправильно Привольно
Рис. 2.27. Отливки с криволи-
нейными полостями
126
по это связано с увеличением стоимости производства формообра-
зования.
При проектировании рифленых поверхностей следует избегать
косого сетчатого рифления. Прямое рифление упрощает удале-
ние .модели из формы Элементы рифленой поверхности лучше
выполнять прямоугольного профиля и избегать сложных профи-
лей.
Основные требования при литье в оболочковые формы
Литьем в оболочковые формы получают контурные тонкостен-
ные отливки из серого и магниевого чугуна, стали и цветных спла-
вов. имеющие простую форму без полостей (плиты, кронштейны,
рычаги и др )•
При конструировании деталей, отливаемых в оболочковые
формы, необходимо учитывать еле чующее.
Этим способом можно изготовить огливки с острыми углами,
топкими стенками и ребрами, а также с художественными релье-
фами. Конструктивные уклоны па внутренних стенках позволяют
оформлять внутренние полости не стержнем, а по модели. При
толщине стенок 10—12 мм можно выполнять отверстия диаметром
6 мм и более по модели (без стержней); при большей толщине
стенок отверстия малого диаметра выполнять нецелесообразно.
Конфигурация детали в целом должна обеспечить возможность
извлечения модели из формы с минимальным числом разъемов
и стержней без съемных частей. Излишние разъемы усложняют
изготовление модельной оснастки Установочные базы не следует
располагать на верхней поверхносш отливки, поверхности, об-
разуемой стержнем, и в местах подвода металла к отливке. В за-
висимости от толщины сопрягаемых стенок радиусы закруглений
принимают 1; 2; 3; 5; 8 и 10 мм Для стальных отливок радиусы
закруглений должны быть не менее 3 мм Переходный угол для
оформления утолщений на отливке следует брать 30—45'1. При
конструировании деталей необходимо учитывать технические ха-
рактеристики машин для изготовления полуформ и стержней
Основные требования при центробежном литье
Центробежным литьем получают цилиндрические отливки вту-
лок или труб различного диаметра с толщиной стенки 2—20 мм.
Основное преимущество центробежного литья — направленность
затвердевания металла, снижающая усадочную и газовую пори-
стость отливок.
При конструировании деталей, которые следует отливать
на центробежных машинах, необходимо учитывать особенности
процесса: отливка получается точной по размеру, а наружная
поверхность сравнительно чистой; наружный слой металла более
плотный по сравнению с внутренним. Наружная поверхность
127
отливки может быть ступенчатой, но при этом уступы не должны
препятствовать выходу отливки из формы.
Припуски на механическую обработку с внутренней стороны
отливок следует принимать как и для наружных поверхностен
обычных отливок. но с увеличением на 20 -30 %.
Центробежным литьем нельзя получат отливки, имеющие
большое различие диаметров различных частей. По этой же при-
чине нецелесообразно отливать слишком толстостенные детали
малым внутренним диаметром и буртами, превосходящими двой-
ную толщину стенок отливки.
Центробежное литье даст хорошие результат при получении
двухслойных деталей.
2.4. ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ ЗАГОТОВОК,
ПОЛУЧАЕМЫХ ГОРЯЧИМ ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ
Горячещтампованные заготовки ио сравнению с загоювками,
выполненными другими способами (например литьем, сваркой
и др.), при несоблюдении технологичности конструкций деталей
часто обходятся сравнительно дороже, поэтому повышению тех-
нологичности конструкций заготовок, получаемых горячим пла-
стическим деформированием, следует уделять особое внимание.
В зависимости от серийности производства применяют различ-
ные способы изготовления заготовок. При единичном и мелкосе-
рийном производстве заготовки обычно изготовляют ковкой, Этим
способом можно получить поковки только простой конфигурации.
При средне- и крупносерийном производстве применяют горячую
штамповку на молотах, прессах и горизонтально-ковочных ма-
шинах.
Получение заготовок обработкой давлением характеризуется
данными, приведенными в табл 2 46.
При конструировании деталей необходимо учитывать техноло-
гические особенности способов и придавать деталям такую форму,
которая удовлетворяла бы соответствующим требованиям.
Основные требования при ковке. Деталь, изготовленная ков-
кой, должна иметь наиболее простые симметричные формы, очер-
ченные плоскостями или цилиндрическими поверхностями сплав-
ными переходами от одного сечения к другому, без значительной
разницы поперечных еечепий С усложнением конфигурации
кованой детали возрастет стоимость ее изготовления. Детали со
значительной разницей в размерах поперечных сечений или слож-
ной конфигурацией рекомендуется, когда это целесообразно, за-
менить одной для уменьшения числа сопрягаемых поверхностей.
Необходимо стремиться к .максимальной унификации деталей.
В частности, правые в левые детали симметричных конструкций
желательно изготовлять из одинаковых поковок.
Поверхности детали, не соприкасающиеся с поверхностями
других деталей, как правило, следует оставлять необработанными.
128
Таблица 2.46. Характеристика методов обработки
Неправильно
Правильна
Рис. 2.28. Детали, изготовляемые ковкой,
с ребрами (а) и без ребер (б)
Б отношении поковок из
цветных сплавов это лег-
че выполнить, чем для
поковок из стали,так как
точность и качество по;
верхности при ковке цвет-
ных .металлов выше, чем
при ковке стали. При
этом качество поверхно-
сти крупных поковок из
легких сплавов при ковке
на прессах значительно
выше, чем при ковке на
молотах. Если точность
или качество поверхности
поковки не удовлетворяют поставленным требованиям, желатель-
но прежде всего выяснить возможность замены обработки реза-
нием на калибровку и чеканку
Следует избегать конических и клиновых форм, особенно
с малыми уклонами.
Для мелких деталей, изготовляемых ковкой, односторонние
выступы предпочтительнее двусторонних. Следует избегать реб-
ристых сечений, так как ребра в большинстве случаев невозможно
изготовить ковкой и поковку приходится делать с напусками
(рис. 2.28).
Не следует предусматривать бобышки, платики, выступы и
т. п. на основном теле поковки (рис. 2.29, а), а также выступы
внутри развилин вильчатых деталей (рис. 2.29, б).
Основные требования при штамповке на молотах. При кон-
струировании деталей, получаемых из горячештампованных за-
готовок, необходимо руководствоваться следующим. Деталям
необходимо придавать такую форму, которая обеспечила бы воз-
можность выемки поковки из штампа и не усложняла конструк-
цию штампа. Боковые поверхности детали должны иметь уклон
Неправильно
9
Рис. 2.29. Детали, изготовляемые
ковкой:
о — без платкков и выступов на основном
теле; 6 — без выступов внутри вильчатого
разъема
<9
130
Рис. 2-30. Типовые поковки, получаемые ла молотах
по отношению к вертикальному направлению, т. е. направле-
нию удара. Это обеспечивает возможность выемки поковки из
штампа. Вертикальные стенки требуют последующей механиче-
ской обработки. Уклоны внутренних стенок должны быть больше
наружных. Для облегчения процесса штамповки и упрощения
изготовления штампов предпочтительны конструкции деталей
с симметричными формами и симметричными уклонами высту-
пающих стенок. При штамповке поковок с неодинаковым уклоном
стенок возникают усилия сдвига (при одинаковом уклоне этот
недостаток отсутствует); все перехода от одной поверхности к дру-
гой должны иметь закругления; острые углы недопустимы.
Размеры поперечных сечений детали на различных участках
должны быть по возможности одинаковыми; деталь не должна
иметь тонких стенок, высоких бобышек. Желательно, чтобы пло-
щадь поперечного сечения по длине штампованной заготовки из-
менялась не больше чем в отношении 1 : 3,
На деталях не допускаются тонкие диски, которые приводят
к снижению стойкости штампа из-за сопротивления деформации.
Не допускают тонкие и высокие ребра (в противном случае тре-
буется дополнительная механическая обработка), а также длин-
5*
131
Рис. 2 31. Типовые заготовки, изготовляемые на прессах
ные тонкие отростки, которые обусловливаюг большой отход
металла при штамповке и повышенный брак из-за незаполнения
фигуры. Деталь должна иметь такую конфигурацию, чтобы при
изготовлении поковки не требовались дополнительные операции
закручивания или гибки и сокращалось число основных пере-
ходов.
Типовые штампованные заготовки показаны на рис. 2,30.
Основные требования при штамповке на ковочно-штамповоч-
ных прессах. Изготовление поковок на кривошипных ковочно-
штамповочных прессах обеспечивает ряд технологических пре-
имуществ по сравнению ео штамповкой на молотах, основными из
которых являются: повышенная точность (например, при штам-
повке сателлитов дифференциала с одновременным получением
зубьев достигаемая точность штамповки ±0,12 мм); повышенная
производительность; сокращение расхода металла благодаря умень-
шению напусков и штамповочных уклонов в отдельных случаях
благодаря наличию выталкивателей на прессах можно получать
поковки без штамповочных уклонов, например, прессование де-
талей типа клапанов и стаканов; улучшенные санитарно-гигиени-
ческие условия работы в кузнечных цехах и возможность разме-
щения прессов в механических цехах (при создании механизиро-
ванных линий).
132
Вид 5
Ряс 2.32 Типовые поковки, изготовляемые на горизонтально-ковочных ма-
шинах
Типовые заготовки, штампуемые на прессах, показаны на
ряс. 2.31.
Основные требования при ковке на горизонтально-ковочных
машинах. Поковки (детали), штампуемые на горизонтально-ко-
вочных машинах (ГКМ), показаны на рис. 2.32. Наиболее удобно
штамповать на ГК.М заготовки, имеющие форму правильных или
усложненных выступами тел вращения.
При конструировании деталей, штампуемых на ГК.М руковод-
ствуются следующим.
Форма поковки, предназначенной для высадки, должна до-
пускать разделение ее на три части (рис. 2.33) по двум плоскостям
разъема, из которых одна (А—Л) обычно проходит через плос-
кость симметрии, а другая (Б—Б) перпендикулярна ей.
Необходимо предусматривать штамповочные уклоны (на ци-
линдрических участках поковки —длиной более половины их диа-
метра, не менее 30'на сторону; на буртиках, формируемых в глу-
133
I
ковки, полученной на 1КМ
и 1 ' иг.. in in i/vikiii i,.nr m.i । ри-
Рис. 2.34. Поковки, штампуемые на ГКМ
боких круговых впадинах матриц, — от 30' до 1 50' на сторону;
на стенках глубоких несквозных отверстий — в пределах 30' —
Переходы Должны быть выполнены с радиусами скругления
не менее 1,5 --2,0 мм
Следуе) избегать выемок сужений в продольном сечении по-
ковки) и конических хвостовиков.
Толщина S стенок деталей с глубокими сквозными или по-
сквозными (глухими) отверстиями не должна быть меньше 0.15
наружного диаметра d детали (рис 2 34).
Выоупы па поковках, штампуемых па ГКМ, могут быть
расположены как в осевом направлении, так и в боковом (см
рис 2.34) При высадке легче и быстрее деформируется ыередЕтий
(обращенный к пуансону) конец заготовки, поэтому осевые и бо-
ковые выступы легче штамповать на переднем конце поковки.
Боковые выступы можно получить вытеснением металла из про-
шиваемой полости Труднее всего штампован, выступы mi заднем
(по отношению к пуансону) конце поковки. Достаточно!© объема
металла для получения такого выступа можно достичь только
высадкой с развернутым облос-м (рис. 2.35). находящимся в осе-
вой плоскости выступа. Продольные ребра на внешней поверх-
ности полой детали, расположенные симметрично (рис. 2 36).
можно выштамповать на ГКМ одновременно с глубокой прошив-
кой полости вытеснением металла из этой полости при следую-
Рис. 2 35 Деталь, полу-
ченная высадкой
Рис. 2 36 Поковка полая с симме-
тричными продольными ребрами на
внешней поверхности
134
J
щих условиях: площадь поперечных сечений заготовки должна
быть равна площади соответствующих сечений поковки; 1>
« 0,2527 и Л * 0,6b.
Объем фланцев на конце или посередине загоювки по ус-
ловиям высадки не должен превышать 2,5тт£22, где d — диаметр
исходного прутка для получения заготовки.
2.5. ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ ДЕТАЛЕЙ,
ПОЛУЧАЕМЫХ ОБЪЕМНОЙ ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКОЙ
Объемная холодная штамповка — один из про1рссеивцых ме-
тодов изготовления деталей сложной формы небольших и средних
размеров. Площадь горизонтальной проекции деталей, штампуе-
мых в холодном состоянии, обычно не должна превышать 450—
500 мм2.
Рис. 2.37. Типовые детали, получаемые объемной холодной штамповкой:
— атупенчатые; 6 — с одкосторонвинн бобышками; » — с двусюровиими бобышками;
г — переиеваого сменке с бобышками
135
Применяя этот способ, наибольшей эффективности достшают
при изготовлении деталей сложной формы, обработка которых
на металлорежущих станках связана с большой трудоемкостью
и значительным отходом металла в стружку. Типовые детали,
изготовленные объемной холодной штамповкой, показаны на
рис. 2.37.
В холодном состоянии штампуют детали ит углеродистых и
лег ированнььх сталей, а также из цветных металлов и их сплавов.
2.6. ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ ДЕТАЛЕЙ,
ПОЛУЧАЕМЫХ ХОЛОДНОЙ ВЫСАДКОЙ
Конструкция деталей, предназначенных для изготовления
метолом холодной высадки, должна удовлетворять таким тех-
нологическим требованиям, которые бы упрощали, облегчали и
удешевляли их производство. Эти основные требования сводятся
к следующему:
отношение hid„(h—длина заготовки, необходимая для по-
лучения головки, стержня; dM—наименьший диаметр исходной
заготовки) должно быть минимальным; при высадке одним уда-
ром hJdv, < 2, двумя ударами —hzdM с 4. тремя ударами —
h,'dM < 6;
отношениеDJH (диаметр и высота высаженной части) не должно
превосходить 2, так как при Da'H > 2 усилие высадки начинает
возрастать, стойкость инструментов снижается и производитель-
ность быстро падает;
длина подголовка (ненарезапной части) для стержня, выса-
живаемого под накатывание резьбы, не должна превышать
1,5(72 —Диаметр подголовка), в противном случае нижняя
часть подголовка не за-
полняется и плавно пере-
О ходит в меньший диаметр;
канавки под головкой,
вводимые конструкторами
для свободного выхода
резьбонарезного ннстру-
Рис. 2.38. Изделия, полученные холодной
Высадкой (а и б — нетехнологичная и техно-
логичная конструкции)
мента, следует исклю-
чить, так как при высадке
они не могут быть полу-
чены, и наличие их за-
ставляет вводить в техно-
логию отдельную опера-
цию обработки канавки
резцом (рис. 2.38);
фасок на конце стер-
жня следует избегать,
особенно для деталей
с цилиндрическими голов-
136
ками, или уменьшать угол фасок для возможности увеличения
диаметра выталкивающего пуансона и предохранения его от
поломки;
для увеличения стойкости инструмента и облегчения холодной
высадки необходимо вводить радиусы закругления не менее 0,2 —
0,3 мм;
для уменьшения коэффициента трения и усилия выталкива-
ния необходимо вводить для цилиндрических головок с торца
коническое углубление (в виде центровки), а цилиндрическую
поверхность выполнять конической с углом 4—8°; это может при-
вести к уменьшению числа операций и исключению операции
обрезки граней или наружной поверхности;
если нет особой необходимости — применять стали с содер-
жанием углерода не более 0.45 %.
2.7. ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ ШТАМПОВАННЫХ ДЕТАЛЕЙ
И МЕТОДЫ ЭКОНОМИИ МЕТАЛЛА
ПРИ ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКЕ
Холодная штамповка относится к наиболее прогрессивным спо-
собам изготовления заготовок деталей из листа и ленты выруб-
кой, вытяжкой, проколкой, гибкой, раздачей и т. д. Однако це-
лесообразность ее применения определяется рядом условий и
прежде всего серийностью выпуска изделия, конфигурацией
детали, механическими свойствами материала, требуемой точно-
стью изготовления детали.
Детали из листового материала в наиболее общем виде можно
разделить на плоские, гнутые и объемные (полые), а соответствую-
щие операции холодной штамповки — на вырубку, гибку и вы-
тяжку.
Плоские заготовки, получаемые холодной штамповкой, осно-
ванной на резании материала (отрезка, вырубка, пробивка, на-
дрезка, зачистка и т. п.), можно изготовлять из всех металлов
и их сплавов, а также из многих неметаллических материалов.
Гнутые и объемные (полые) детали, получаемые пластическим де-
формированием материалов, целесообразнее изготовлять из ма-
териалов со сравнительно малым пределом текучести, низкой твер-
достью и большим относительным удлинением.
Анализ наиболее распространенных конструкций заготовок
деталей, изготовляемых холодной штамповкой, позволяет уста-
новить некоторые общие технологические особенности их кон-
струирования, в соответствии с которыми следует:
учитывать технологические особенности различных штамповоч-
ных операций;
шире применять штампосварные конструкции;
для увеличения прочности детали применять ребра жесткости,
загибку фланцев, отбортовку и закатку кромок;
избегать сложных кривых (окружностей), внутренних откосов;
137
обеспечивать конфигурацию детали или ее развертки, даю-
щую наивыгоднейшее использование листового материала и поз-
воляющую применять малоотходный или безотходный раскрой;
если отходы неизбежны, то желательно придавать им конфигура-
цию, соответствующую другой детали, согласованием конфигу-
рации и расположения наружного контура одной детали с-наруж-
ным контуром другой или использованием отхода внутреннего
контура;
снижать трудоемкость изготовления детали применением стан-
дартных профилей;
учитывать соответствие механических свойств материала не
только требованиям прочности и жесткости детали, но и процессу
формоизменения и характеру пластических деформаций, возмож-
ность применения при наличии формоизменяющих операций более
пластичного, хотя и менее прочного металла, так как в процессе
холодной штамповки происходит его наклеп, значительно уве-
личивающий прочность материала;
максимально унифицировать марки материала и уменьшать
номенклатуру применяемых толщин материала.
Для изготовления заготовок холодной штамповкой наиболее
подходят металлы, обладающие сравнительно низким пределом
текучести, большим относительным удлинением и малой твер-
достью, например стали 10, 15, 20, латуни Л63. Л68, медь, алюми-
ниевые сплавы и др. В последнее время штамповке подвергают
и более прочные металлы, например стали 50 , 20ХНЗА, ЗОХГСА
и др.
Широко применяют вырубку плоских деталей из неметалли-
ческих материалов (тетинакса, текстолита и др.). Исходя из тех-
нологических условий штамповки неметаллические материалы
можно разделить на следующие группы:
материалы повышенной хрупкости (слюда, миканит, органиче-
ское стекло, гетинакс. эбонит);
материалы средней хрупкости (винипласт, текстолит);
легкоштампуемые материалы (картон, бумага, фибра, целлу-
лоид), детали из которых можно вырезать на штампах обычного
типа;
волокнистые и эластичные материалы (фетр, кожа, резина
простая и губчатая), штампуемые только просечкой.
Отрезка, вырубка и пробивка. Плоские детали из листового
материала толщиной 0,05—25 мм можно отрезать на гильотин-
ных ножницах, в отрезных штампах и вырубать в штампе на
прессе.
Способ получения детали зависит от контура детали или раз-
вертки. Унификация размеров вырубаемых элементов (отверстий,
пазов, выступов, радиусов сопряжений) позволяет использовать
поэлементную штамповку.
Деталь не должна иметь резких переходов, острых углов, уз-
ких и длинных вырезов и выступов (табл, 2.47). Минимальные
136
Таблица 2.47. Размеры основных элементов штампуемых деталей
Эскиз Размер Сооткошоиис размеров
Минимальная ширина детали ’,5s
Минимальный размер пазов, окон b~~ 1.5s; ai;- 1.5s
Y'f===y 1 \ F< Радиус закругления контура' наружного внутреннего a > 90"; Rx--i 0,25s aic90°; 0,5s w?-> 90е; /?( 0,35s CX st 90°; R 0,65s
Таблица 2 48. Минимальные размеры пробиваемых отверстии
Материал Минимальные размеры отверстия при контуре
J® fl®
Сталь (CTB до 500 Па) d S ас? 0.9s bл? 0,7s cia 0,8,s
Сталь (ов св 500 до 700 Па) d^ 1,3s «5» 1,2s 0.9s s
Сталь (ав св. 700 Па) ds> 1,5s 1,3s l,!s 1.2s
Латунь, медь 0,9s a> 0.8s b S' 0.65s L 0,75
Алюминий, цинк d 5» 0.8s ai± 0,"s 6=4 0,6s L 0,6s
139
Рис. 2.39. Детали, изготовляемые холодной ппампопкои
размеры пробиваемых отверстий приведены в табл 2 48 Мини-
мальная ширина детали или отдельных участков ее контура за-
висит от толщины металла и его механических свойств (рис. 2.39).
Толщина материала заготовки и ее ширина также влияют на
конструктивные формы заготовок нрп изготовлении их рассма-
триваемым способом Так, при [олщине мя[ериала .заготовок бо-
лее 4—5 мм нельзя получать поверхность среза, перпендикуляр-
ную плоскости .заготовки, и конструктивные формы заготовки
должны предусматривать угол конуса б—10’ на сторону. При
малой ширине заготовки (или ее отдельных частей) се изготовле-
ние крайне затруднительно из-за недостаточной стойкости вырез-
ного пуансона, поэтому ширина заготовки должна быть не ме-
нее 1,1—1,2 ее толщины. Параллельные стороны узких проре-
зей целесообразно сопрягать радиусом, а не под острым углом.
Вырубка и пробивка гетинакса и текстолита. При изготовлении
деталей вырубкой предельная толщина гетинакса 3 мм. тексто-
лита 6,5 мм. Максимально допустимая толщина материала при
штамповке без подогрева указана в табл 2.49. минимальные ра-
диусы сопряжений поверхностей для деталей из неметалли-
ческих материалов —в табл.
Таблица 2 49 2-50 Возможн<) получение де- .. ‘ талей и с меньшими радиусами Максимально допустимая толщина .. r J материала при штамповке без подогрева закруглении, однако это Тре- бует птлажрнногп ofionvnoBa-
Материал толщина, мм. ния и инструмента, а также при форме детали СТРОГОГО СОбЛЮДСНИЯ рвЖИМОВ
простой сложной штамповки.
Гетннакс Текстолит 1.5 2,0 1 о мальные размеры отверстий, L5 пробиваемых в деталях из неметаллических материалов.
140
Таблица 2.50. Минимальные радиусы сопряжений поверхностей деталей
из неметаллических материалов
Поверх Форма сопряжения поверхностей а. ° Отношение минимального радиуса закругления к толщине детали из
i х О S5 « *4 Л ч! hi h II ! " а « 3 ч 1 h
Наружные >90 0,45 0,35 1.2 0 7 0,5 0,3
sc90 0,6 0,5 1,5 1,0 1,0 0,4
Внутренние >90 0,6 0,4 1,5 1.2 1,0 0,5
<:90 0.8 0,6 1,8 0,9 1,2 0,6
Необходимо отметить, что в этом случае определяющим факто-
ром является не прочность пуансонов, как при пробивке отвер-
стий в металлах, а оптимальность зазора между пуансоном и
матрицей.
Ширина пазов в деталях из неметаллических материалов
должна быть не менее 1,5—2,0 толщин материала. Выступы бо-
лее технологичны, если отношение их ширины к длине не менее
0,5, Наименьшая ширина выступов должна составлять 1,5—2,5
толщины материала.
Гибка. Основные технологические требования к конструкции
гнутой детали заключаются в обеспечении формы гибки. Наи-
более технологичны Г-образные и П-образныесечения, т. е. детали
типа уголков и скоб.
При выборе конструкции детали, изготовленной гибкой, реко-
мендуется:
при гибке твердых и малопластичных металлов (бронза, сильно
наклепанная латунь, лента пружинной стали и др.) линию из-
гиба располагать перпендикулярно направлению проката;
минимально допустимые радиусы (табл. 2.52—2.56) применять
только при необходимости, во всех остальных случаях увеличи-
вать радиус гибки R $, а для толстых (s 5 мм) заготовок
141
R > 2s; для заготовок, полученных вырубкой или резкой без
отжига, радиусы гибки принимают как для наклепанного металла;
если деталь имеет П-образную форму и скошенные до зоны де-
формации боковые стороны, то происходит неполный изгиб, а
в месте изгиба —смятие заготовки; высота низкой части детали
Н S*R + 3S (рис. 2.40);
чтобы не искажалась форма отверстия, расположенного близко
к линии гиба, расстояние от центра радиуса гиба до края проби-
ваемого отверстия принимать равным не менее двух толщин
материала (рис. 2.41);
Рис. 2.40. Деталь П-образной формы, Рис. 2.41. Деталь с отверстием
изготовленная гибкой
142
Таблица 2 52 Допустимый относительный радиус при гибке ка 90°
Миериа J Материал Г1-.
Стали Гитановыс сплавы
()8ки, Юки 15. 20 25. 31) 40. 50 30X1СА 0.3/1,0 0,5/1,3 0,8/3,0 1,2/3.0 0.8/3,0 1.0'2.0 ВТ! -0 ОТ4 -0 ОТ4 1 ВТ5- -1 ВТ14 Латуни ДС59— 1 2,5, 1,5 * 3.5; 2.0 • 5,0; 4,0 * 5,0; 4,0 ’ 6.0
I2XI8III0T 0,8/2,0
J9X I5H8JO ЛС63 0,8/2,0
норм.ми юваннан 2.0М.0 Л 68 Медь 0,8/2,0 0,25/0,7
полу нагар юнаииая Алюминиевые сплавы
нлгарюнаннаи /\ Д | 0.35/1,0
WXI7H5M3 Д1Ь
нормали юв.пнмя no.ijiiaiaproBiiiiii.iH 1.5/3,0 3,0 6.0 аакалеипый и соста- 2,0/4.0
репный отожженный 1.5/3,5
и.и арт онлипи я Магналии'
I2.X 17Г9А114 О.45И.О АМг.З 1.2/3.5
Х1107МВТЮ 1/3 АМгб Л1агниевы(* сплавы' 1.2/3,5
МА1 6.0
МА8 4,0
* Гибка <_ ii.ii ревом
Примечание В числителе приведены значения относительного ра-
диуса при гибке поперек волокон, в знаменателе — вдоль волокон
Табл и ц а 2 53 Минимальный радиус, мм, гибки металла круглого (J?j)
и квадратного (7?Д сечений
143
Продолжение табл. 2 53
2« 3 -э'Ч Стали 3
СтЗ 20 Ст5 45 I® л = 20 СтЗ а1. 4> =
i-1
“•о (j з иг S"
я ° 2 х и 2
о р р Л. «, /?, Я, Я, я. я.
2 2 2 2 20 16 20 20 20 25 13
6 2 2 д 6 5 2 22 18 22 22 22 30 13
8 2 4 5 8 б 2 25 20 25 25 25 30 16
9 . 2 28 22 — 30 — 35 16
10 8 10 10 10 13 Ь .30 25 .30 30 30 40 18
Примечание. При конструктивной недопустимости искажения про-
филя в сечениях А—А и Б—Б радиусы гибки принимают l,5d, R}>- 1.5а.
Таблица 2.54 Минимальные радиусы гибки профильного материала
Профиль Ось 1 ибкя Минимальный радиус Эскиа профиля
Швеллер У—У Дэ2,5Л S>4,5& у
- 1 3
Уголок равнобо- кий х—х; у—у >5 (b — 0,95s) J
Уголок неравиобо- х—х У—У ^5 (Ь — 1,12s) >5 (В - 0,8s) щ Л t - у 5g
144
Продолжение табл. 2.54
Профиль Ось гибки Минимальный радиус Эскиз профиля
Двутавровая балка У—У ^ЪЬ >2,5Л
Полоса (гибка на эебро) - «5s (2 ... 3) Ь
Табл ица 2.55. Радиус гибки стальных труб по ГОСТ 8732—78
(СТ СЭВ 1481—78); ГОСТ 3262—75 (СТ СЭВ 107—74);
ГОСТ 8734—75 (СТ СЭВ 1483—78); размеры, мм
Наруж- Толщина стенки, нс менее Радиус гибки Допу- скаемое ненне
на специальном станке а холод. НОМ СОСТОЯНИИ без набивки песком на приспособле- нии с предвари- тельной набив- кой песком н нагревом с рифлеными складками (с одной сто роны) без на- бивки песком с нагревом газовой горелкой
6 24 21 15
8 J 32 28 20
10 40 35 25
12 48 42 30 ±2
14 54 47 34
16 64 56 40
17 68 60 43
20 1,5 80 70 50
21 86 75 53
22 88 77 55
25 100 88 63
27 107 94 67
30 120 105 75
32 128 112 80
33 134 117 84 ±5
35 2 140 123 88
42 169 148 106
145
Продолжение табл. 2.55
Наруж. Т олщииа не менее Радиус гибки скаемое нение
на специальном стайке в колод- ном состоянии без набивки песком на приспособле- нии с предвари- тельной набив. кой песком н нагревом с рнфлеными складками (с одной сто- роны) без на- бивки песком с иагревом газовой горелкой
48 192 168 120
51 2 204 179 128 ±5
60 240 210 130
75 302 264 189
85 354 310 221
89 356 311 222
102 408 357 255
114 456 399 285
127 508 445 3)8
140 560 490 350
146 584 511 365
168 672 588 420
174 695 609 435 -МО
194 4 776 679 485
219 876 767 548
245 980 858 613
273 1092 956 683
299 1196 1047 748
325 1300 1138 813
351 1404 1229 848
377 1508 1320 943
426 1701 149! 1065
Примечания: I. При наличии изгибов на сварных трубопроводах
следует располагать сварной стык от начала закругления на расстоянии, рав-
ном диаметру трубы, но не менее 100 мм.
2. Допускается гибка труб радиусом меньше указанных в таблице, если
способ гибки гарантирует утонение стенки не более |5 % от требующегося рас-
четного значения толщины стенки. Минимальный радиус изгиба стальных труб
в холодном состоянии Rmm — 0,5 (7)г — d1) К, где D и d — наружный и вну-
тренний диаметры трубы; К —0,7 ... 0,8— коэффициент, учитывающий проч-
ность материала трубы (меньшее значение принимают для мягких сталей, боль-
шее — для твердых).
3. Для всех видов труб, когда по конструкции трубопровода, его назна-
чению и условиям монтажа нельзя принимать оптимальные значения радиуса
гибки труб, а также для труб больших диаметров (тепловые сети) разрешается
сваривать колена, отводы н др. из отдельных секторов (как для бесшовных,
так и для сварных труб) или из листовой стали соответствующих качества н
мерки.
146
Таблица 2.56. Наименьший радиус изгиба медных и латунных труб
Примечание. Приведены данные для труб, изготовленных но
ГОСТ 617—72 и ГОСТ 494—76.
радиусы скругления, если их несколько, должны быть равны;
в противном случае создаются разные условия скольжения из-
гибаемой заготовки по матрице или пуансону штампа, что приво-
дит к получению несимметричных деталей;
ребра жесткости штамповать поперек угла изгиба для увели-
чения жесткости гнутых деталей и устранения последствий уп-
ругой деформации;
если конструкция сборочной единицы требует прилегания бо-
ковых полок и основания изогнутой скобы (с внутренней сто-
роны) к другим деталям, гибку под острым углом заменять гиб-
кой с внутренним закруглением в углах;
при многооперациоиной гибке во избежание сдвига предусма-
тривать технологические базы (отверстия и др.) для фиксирова-
ния заготовки на операциях.
Вытяжка. При конструировании деталей, изготовляемых вы-
тяжкой. рекомендуется применять углеродистые стали СтЗ; 08;
10; 15; 20; 25; 30; 35; 40; 45; 50, легированные стали 25ХГСА
ЗОХГСА, 30ХГСН2А, высоколегированные стали 12Х17Г9АН4,
12Х18Н10Т, 12Х21Н5Т. ХН38ВТ, 10Х11Н20ТЗР, алюминиевые
сплавы АД, АД1 АМгЗ, Д16, магниевые сплавы MAI, MA2-I,
МА8.
Полым деталям, изготовленным методом вытяжки, следует
придавать наиболее простую геометрическую форму: цилиндри-
ческую (рис. 2.42, а), ступенчатую, в виде тела вращения
(рис. 2.42, б) или прямоугольную (рис. 2.42, в). Необходимо по
возможности избегать сложных и несимметричных форм. При
конструировании деталей следует предусматривать угол конуса
до 3°, что облегчает удаление детали из матрицы. Наиболее тех-
нологичными деталями, получаемыми за одну операцию вытяжки,
являются цилиндрически полые детали с отношением высоты
к диаметру не более 0,5—0,6.
Конструктору следует учитывать, что фактическая толщина
стенки детали, полученной вытяжкой, отличается от исходной
147
Рнс. 2.42, Пример сопряжения дна стенок и фланца детали, полученной вытяж-
кой
толщины плоской заготовки, поэтому при указании толщины
стенок полой детали допускается местное изменение толщины сте-
нок в пределах ±20 % исходной толщины заготовки Наиболь-
шее изменение толщины материала происходит в зоне сопряже-
ния дна с боковыми стенками (уменьшение толщины) и в зоне
сопряжения боковых стенок с фланцем (увеличение толщины).
Степень максимального утонения стенок зависит от исходного
материала и числа операций вытяжки
При конструировании глубоких полых деталей с фланцем сле-
дует учитывать, что их образование из заготовок происходит
при втягивании в матрицу, поэтому следует избегать глубоких
деталей с широким фланцем (D > 3d и h 3d), требующих боль-
шого числа операций (рис. 2.42. б). Детали с фланцем можно по-
лучить за одну операцию только при соблюдении равенства
(£>я —d);D, «0.6, где £>., —диаметр заготовки Если (D3 —
— d)!D, > 0.6, то вытяжка будет происходить с большим утонением
материала Для предотвращения разрывов необходимо выдержать
условие (Li —L)'L « 6, где Lx —длина огибаемой кривой на
участке длиной L; 6 —относительное удлинение при растяжении.
Установлено, что за одну операцию можно получить цилин-
дрическую деталь при h « (0,5 ... 0.7) d. а прямоугольную —
при h « (0,6 . 0.7) b, где h — высота сосуда; d —диаметр ци-
линдра; Ъ —малая сторона прямоугольника.
Значительные затруднения вызывает вытяжка конических и
сферических деталей. За одну операцию такие детали могут быть
изготовлены глубиной в 1,5—2 раза меньше.
Радиусы сопряжений гп и гт зависят в основном от толщины
и механических свойств материала детали, и при конструирова-
нии деталей с фланцем это следует учитывать. Соотношения для
определения минимально допустимых радиусов сопряжения дна,
стенок и фланца приведены на рис. 2.42. Для тел вращения ми-
нимально допустимые значения радиусов можно уменьшить вве-
дением дополнительной операции формовки. При этом исполь-
зуют соотношения: гп (0,1 ... 0,3) t и гт (0,1 ... 0,3) t.
148
Рнс. 2.43. Пример одновременного из- Рис. 2.44- Пример нанесения размеров
готовления двух деталей с последую- на чертеж детали, изготовленной ко-
щен разрезкой лодкой штамповкой
При конструировании деталей, подвергаемых местной вытяжке,
а затем гибке или рельефной штамповке, следует обратить вни-
мание на возможность соединения деталей, которое в ряде слу-
чаев является единственно возможным решением, а также дает
большие технологические выгоды с точки зрения улучшения ус-
ловий деформации металла и уменьшения числа штампов. При-
мер подобной детали дан на рис. 2.43.
Отверстия в стенках заготовок, получаемых вытяжкой, можно
выполнить лишь в том случае, если они удалены от дна заго-
товки на расстояние не менее h 2d 4- s, где d —диаметр от-
верстия, s —толщина материала. Если это условие не соблюдено,
отверстия должны быть просверлены.
Для уменьшения расхода металла при изготовлении деталей
методом вытяжки необходимо применять более тонкие материалы
с одновременным введением в конструкцию деталей ребер жест-
кости.
При нанесении размеров на чертеж штампованной детали
(рис. 2.44) необходимо руководствоваться следующим:
размеры уступов по высоте лучше проставлять между одно-
сторонними наружными поверхностями;
за базу следует принимать дно детали;
радиусы закруглений нужно указывать только внутренние,
так как они соответствуют внешним радиусам закруглений штам-
повочного инструмента;
положение осей отверстий рекомендуется назначать от эле-
ментов детали, не подвергающихся гибке, или указывать распо-
ложение осей отверстий на развертке гнутой детали;
при пробивке отверстий в дне за базы рекомендуется брать
боковые стенки, на которых фиксируют деталь, а для крупных
деталей — ось симметрии.
Отбортовка и формовка. Различают отбортовку отверстий и
отбортовку наружного контура.
Геометрические размеры при отбортовке определяют на ос-
нове равенства объемов заготовки и детали. На деталях, имеющих
отбортовку, конструктор обычно задает высоту и радиус отбор-
товки. При этом необходимо учитывать, что высота борта возра-
149
Рис. 2.45. Отверстие с отбортованным
краем
Рис. 2.46 Пример последовательного
стает с увеличением радиуса отбортовки и уменьшением относи-
тельной толщины заготовки.
При отбортовке отверстий деформируемый материал в основ-
ном подвержен растяжению, при отбортовке наружного контура —
сжатию при выпуклых бортах к растяжению при вогнутых бор-
тах. Борта вокруг отверстия можно выполнить: отбортовкой пред-
варительно полученного отверстия (рис. 2.45); вытяжкой и по-
следующей обрезкой дна; комбинацией вытяжки и отбортовки
(рис. 2.46).
Толщина материала по образующей отбортованного отверстия
уменьшается к краю борта на 20 —30 %. Минимальную толщину
материала у края борта определяют по рис. 2.45.
Способность материала к отбортовке, т. е. увеличению диа-
метра отверстия без образования трещин по краям, характери-
зуется коэффициентом отбортовки k = dn/d„3a. Коэффициент от-
бортовки зависит от характера обработки и состояния кромок от-
верстий, относительной толщины заготовки (отношение 100 s/D),
механических свойств и состояния материала, геометрических
размеров рабочих частей инструмента.
Ниже приведены значения коэффициента отбортовки k для не-
которых материалов:
Сталь для (лубокой вытяжки (6 25 . 30 %)
Сталь для вытяжки (6 - 20 ... 25 %)
Латунь .... .............
Алюминий ......................
Титан (в холодном состоянии)
Высоту борта, получаемую за одну операцию отбортовки,
можно определить по формуле (см. рис. 2.45)
И =- 0.5D (1 —k)+ 0,43/?ср.
Для получения большей высоты борта или уменьшения уто-
нения на кромке борта следует применять вытяжку с последую-
щей обрезкой дна или вытяжку, пробивку отверстия в дне и от-
бортовку отверстия (см. рис. 2.46).
Радиус закруглений при отбортовке определяется пластиче-
скими свойствами материала. Обычно его следует выбирать в пре-
делах г > (2 ... 4) 8; меньшие значения радиуса закругления
соответствуют более пластичному материалу
Для окна сложной конфигурации коэффициент отбортовки
определяют по вогнутому участку с минимальным радиусом.
В этом случае принимают средний коэффициент отбортовки £ср
= k (0,85 ... 0,90).
Листовую формовку применяют для образования на поверх-
ности деталей элементов жесткости различного вида (зигов, ребер).
Правильно рассчитанный и выбранный элемент жесткости
позволяет в значительной степени увеличить момент сопротив-
ления детали, повысить ее несущую способность без увеличения
массы. Элементы жесткости выполняют растяжением материала
в местах формовки. Максимальное утонение материала по сече-
нию элемента жесткости зависит от его формы и геометрических
размеров.
Конструктивные элементы жесткости выбирают с учетом тех-
нологических свойств материала и его относительного удлине-
ния в наиболее напряженных сечениях. Предел возможной де-
формации металла при формовке за одну операцию определяют
исходя из допустимого относительного удлинения материала.
Рельеф ребер рекомендуется выбирать так, чтобы удлинение ма-
териала не превышало 75 % относительного удлинения при растя-
жении, т. е.
[(Li -L)/L1 100 < 0,758,
где L —длина формуемого участка (рис. 2.47); £, —развернутая
длина после формовки; 8 —относительное удлинение при растя-
жении.
151
Та б л в и г 2.57. Р'аажры ребер же»ткости (см. рнс. 2.48)
Ребра В Л,
Нормальные '0s S 10s 5s
Облегченные 2s 5s 0.5s 5s 4s
Для увеличения глубины ребра или уменьшения утонения
формовку следует выполнять за несколько переходов. По конфи-
гурации ребра жесткости бывают желобо- (рис 2.48. «) и корыто-
образные (рнс 2.48, б) Размеры ребер приведены в табл. 2.57.
Расстояние между осями ребер принимают А > ЗВ (с.м. рис. 2.47).
При малом расстоянии от ребра до края детали, т. е. если соот-
ношение К S: (Зч-5) S не выдержано, происходит утяжка металла
и деталь по краю искривляется Утяжка возрастает е увеличе-
нием глубины рифта и уменьшением толщины материала.
2.8. ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКТИВНЫХ ФОРМ ЗАГОТОВОК
ИЗ ПЛАСТМАСС
Некоторые сведения о пластмассах. Пластмассами называют
синтетические высокомолекулярные юединения с наполнителями
или без них. Пластмассы (см табл. 2 24) по физическим свойствам
разделяются на термопластичные и термореактивные Стойкость
пластмасс в различных средах приведена в табл. 2.27.
Термопластичные пластмассы при нагревании по мере повы-
шения температуры приобретают все возрастающую пластичность,
при охлаждении возвращаются в твердое состояние. Повторный
нагрев вновь приводит к получению пластических свойств. К тер-
мопластичным материалам относятся полиэтилен, органическое
стекло, полистирол, фторопласт и др.
Термореактивные пластмассы при нагревании приобретают
пластические свойства, но при длительном нагревании теряют
пластичность и переходят в твердое состояние. При повторном
нагревании эти пластмассы пластических свойств не приобретают.
К термореактивным материалам относятся пресс-порошки на ос-
нове фенолформальдегидной смолы, аминопласты, волокниты,
слоистые пластмассы и др.
По роду наполнителя пластмассы делятся на порошкообразные
(пресс-порошки). волокнистые и без наполнителя (литьевые).
Наиболее часто применяют обычное прессование, литьевое
прессование, литье под давлением и экструзию. Обычное прессо-
вание выполняют в пресс-формах, литьевое прессование —
в литьевой форме, прессование литьем под давлением — на спе-
циальных литейных машинах в пресс-формах, экструзию (выдав-
ливание через фильеру) — на специальных машинах (экстру-
дерах).
152
При НС ПИП0ВП1 Я ' \ al & 1 lloEdT ф1 I (• 0 ХЗЬИ
tts-i He cfu hctv i i и th i ь ШЯ fii и i e c i uii i
темпе'кирьи > 1 i^d men uhiih kil i я (i i <
I 111 в b- 11 I <111-1 je e 1 i i i и1 HJ4 -1L r r
P iawepofi C ° Я II I t П J > t “Hi
T ph! Э1 i 1П Л nil 11 I I 1 |t-l f / 1 Г r-V I (“
ров Df I) 1 e 3—t. 11 ( I > I 11 "
ПОД HdlptlulH IK I -b 1'1 < 1 f I 1<> lb bill " I 11 ’’I f
atl [ПОП r > 11 I > H n
l Ц1- I I ” I
нагрузках
1 ХНОЧОГЧ Н<.КК1 1 OC3 r j» I I
ил пластмасс следует копструпрол.)i ь в ко,:fa-c"- технолог;-.
I I Ц TI И I 1 \ I 1' Р 1 111! i ) i I Я 11
И (о! >1 ItHHc 1[ОрМ И 11 Jc» II I 3 L I , 1 \ Д1 >
а также технологичность щ кинет?.- . кпии
Дтя О IHII I Г I I 11 I Н Н । \ <11 >1» е
1 in ( IK <>b so н I iol i । i inn i i I ei X
и xciOBiin i iitxii инн к t i н - » я : s l i
выбрать метод формования тетнли. оиеспечнваюшии получение
требуемых характеристик. ilciio.ii.iyH разнообразие методов пере-
работки полимерных материалов можно получить детали практи-
[t_( КП 1К>0 Я К >п| И хр ШИП Н I I/-LI <1| <1 >В I НИ 1ПИ
теп.нои механической оорагнлки и шачптелиных oaipar времени
и ерсдет на подготовке произс.одстt-.i илкповление сложных
пресс-форм. ’1дя деталей из нчистмасс в отдельных случаях
можно пре (\ см iT| hi и । in ч| । Tin ю к \ i и i о х к. 1б р \
поверхностен, с.днако для изоляционных дета чей механическую
обработку применят и не следует. ian как пр-i этом ухудшаются
ИХ И I 1ЯЦ [ОЦН1ЛЯ < L >11 II 3 11 Bl lo р till 111 II М1| Де
ния технологии ши отпадения aeia.in приступаю! к ее конструи-
рованию с учетом технологических требовании Ниже приве-
дены правила, позволяющие создавать экономически рапииналь-
пне и и I Ц“ I ПИС ч1 СП чх IT а Ши 1 ' (1СГР\ кН I 1 т т и и из п 1 т
масс.
Голщина стенок и дни деталей Толщину стенок легален из
пластмасс необходимо назначать и таиненмостн от их [аоаригных
размеров или с счетом неооходимон механической прочности
детали и предела текучесги данной пластмассы Допустимая
разностениость не более I : л Рекомендуемая оптимальная
толщина 'менок в завнснмоС1И or гаоарччных размеров детали
приведена в табл 2.оЬ. к.59.
В деталях из пластмасс следует избегать резких переходов
сечений и местных уголщеиий, вызывающих неравномерную усадку
пресс-материала (рис 2 49). При сопряжении двух стенок, а также
стенок с дном рекомендуется толщину материала в месте сопря-
жения несколько увеличивать Если деталь должна иметь толстые
стенки, ее необходимо конструировать клееной.
153
Таблица 2 о8. Рекомендуемая оптимальная толщина стенок деталей из
термореактивных пластмасс; размеры, мм
Размеры детали Толщина стенки детали иэ
иорошкос^- разного фенопласта волокнистого аминопласта
До 50 0 7-1,5 1 5 0.9
.в 50 до 80 2 0- 2,5 2 5—3 5 1,3—1,5
Более 80 5 0-65 6.0—8,0 3,0—3.5
Таблица 2 59 Рекомендуемая толщина стенок деталей из термопластов;
размеры, мм
Максимальные размеры Толщина стеньи .Максимальные размеры Толщина стенки
приэматической чнлнндри ческой призматической цилиндри- ческой
20a.20z.20 20x20 0,5 180x180x180 180x180 2,5
50 х 50 х 50 50> 50 1,0 250x250x250 250x250 3,0
80 х 80x80 80x80 1.5 | 300x300x300 300x300 3 5
150х 150х 150 150х 150 2,0 1 400x400x400 400x400 4,0
Технологические уклоны. Для облегчения удаления деталей из
пресс-формы необходимо конструировать стенки с минимальной
конусностью 1 : 1000 (1 мм на 100 мм высоты)
Рекомендуемые значения угла конуса для различных поверх-
ностей деталей:
Наружные поверхносзи
Внутренние поверхности . .
Отверстия глубиной до l.5d
Ребра жесткости, выступы
15'; 30'; I’
30'; !=; 2°
15'; 30‘; 45'
2\ 3е, 5°; 10е; 15е
Технологические уклоны не назначают, если деталь имеет
конусную или сферическую поверхность, так как при этом обес-
печивается легкое извлечение ее из формы. Если деталь необхо-
димо оставить при раскрытии формы на каком-либо ее элементе,
например на пуансоне, с которого ее затем сбрасывают тем или
иным способом, то на детали предусматривают обратный уклон.
Рис. 2.49. Примеры исключения
разиотолщиниости деталей
154
Ребра жесткости. Ребра должны иметь равномерную толщину,
а также конусность в направлении замыкания формы и закруг-
ленные внутренние и внешние края. Толщина основания ребра
должна быть равна или меньше средней толщины стенки. Макси-
мальная высота ребра не должна превышать ею толщину более
чем в 3 раза, не должна доходить на 0,5—1.0 мм до края примы-
кающей или опорной поверхности Эго облегчает последующую
зачистку или механическую обработку поверхности, а также ис-
ключает возможные помехи при монтаже или сборке деталей.
При конструировании деталей с ребрами жесткости следует
либо избегать замкнутых контуров жесткости, либо стремиться
к уменьшению их периметра Эго необходимо учитывать, так как
пластмасса, находящаяся внутри контура, не имеет возможности
свободно усаживаться, что приводит, особенно при малой тол-
щине стенок, к появлению трещин.
Наиболее рекомендуемая форма ребер жесткости — усечен-
ный конус с углом 5—10° и радиусом при вершине (0,2 —0,6) S.
При наличии внутренних ребер жесткости на наружной поверх-
ности детали могут быть следы этих ребер. Для малогабаритных
деталей вместо ребер жесткости рекомендуют предусматривать
выпуклые или вогнутые поверхности, устраняющие коробление.
Радиусы закруглений. Закругления придают детали механи-
ческую прочность, предохраняют от местных повреждений. Ра-
диусы закруглений не предусматривают, как правило, только
у поверхностей, находящихся в плоскости разъема форм (при
прессовании), так как закругления или фаски 0.2—0,3 мм на этих
поверхностях образуются после снятия облоя механическим спо-
собом.
В зависимости от типа пластмассы и толщины стенок внутрен-
ние радиусы закругления рекомендуется принимать 0.5—3,0 мм,
внешние —5—10 мм Минимальный радиус закругления для де-
талей из реактопластов 0,7—1,0 мм, для деталей из термопластов
(полистирол, полиметилмстакрилат) 1,0—1.5 мм В последнем
случае радиус закругления увеличивают из-за способности ма-
териала к концентрации напряжений и появлению метких тре-
щин на поверхности
Радиусы закруглений коробообразных деталей следует наз-
начать с учетом возможности применения при изготовлении
форм стандартных фрез При этом на закруглениях в углах детали
желательно увеличивать толщину стенки для повышения жест-
кости конструкции.
Радиусы закруглений наружной и внутренней сторон деталей
рассчитывают по формулам:
при равных толщинах сопрягаемых стенок (s — Sj)
RB s; Rh - 2s,
где Rs и Rh —внутренний и наружный радиусы;
155
Неправильно
Правильно
а
°)
[W]
6)
Рис. 2.50. Варианты расположения
крепежных проушин в деталях из
пластмасс
Рис 2.51. Пластмассовые детали с от-
верстиями:
при разных толщинах сопрягаемых стенок (s sj
Rn = 0,5 ($ + sO; Rn ~ s -|- RB.
Бобышки и выступы закругляют радиксами RB < 0 5s и
Ru 0,25$.
Торцы наружных поверхностей Торцы деталей не должны
быть чрезмерно утолщенными, чтобы не усложнять формообразо-
вание и извлечение детали из формы, упрощать конструкцию ме-
таллической формы и др.
Во избежание получения на поверхности детали отпечатков
при удалении ее из пресс-форм выталкивателями в нижней части
деталей предусматривают приливы или место для фирменного
знака, оформляемого толкателем. Отпечатки фирменного знака
на деталях не следует располагать на посадочных и сопрягаемых
местах деталей Надписи и воображения на плоскостях деталей
целесообразно выполнять выпуклыми (высотой 0,2 мм).
Опорные поверхности деталей служат для монтажа деталей;
они должны препятствовать короблению детали после извлече-
ния ее из формы и в процессе эксплуатации, а также выдерживать
необходимые нагрузки, связанные с креплением деталей. Для
этого сплошные опорные поверхности, не обеспечивающие устой-
чивости детали, заменяют выступами, буртиками, бобышками
(особенно для деталей значительной длины или площади). Эти
конструктивные элементы должны выступать над основной поверх-
ностью не более чем на 0,3—0,5 мм. Лучше всего применять трех-
точечные опоры Крепежные проушины и выступы должны быть
достаточно прочными и жесткими, чтобы выдержать нагрузки
от резьбовых деталей при сборке. Обычно крепежные проушины
укрепляют ребрами жесткости. Они должны иметь достаточную
площадь опоры: их следует располагать на стыке двух или более
поверхностей (рис 2 50).
Выемки, канавки. При конструировании деталей из пластмасс
необходимо избегать выемок и канавок в направлении, перпенди-
кулярном замыканию формы. Поднутрения, выемки усложняют
конструкцию формы.
Отверстия. Размеры отверстий в пластмассовых деталях наз-
начают так же, как и для металлических изделий (по
ГОСТ 6636—69). Однако необходимо учитывать возможность по-
156
T а 5 л ii ц о 2 6U Наименьший диаметр отверстий и Наибольшая глубина Л
при прессоаании
Нанмсньшир диаметр °Г,'С'ым ‘ ” прадсовзниеч Р. мм, при формовании
односто рОННеМ односторон- нем с про- таскиванием пуансона двусто- роннем
Кярбсли! мети:- 1 5 До (> 2d 3d 4d
ЛИТ И ЛЧИНОП.Ы 3d 8d 3d
Золокякт До 5 2d 5rf id
Св 6 2.51/ 3d 5d
1 JKC-ГОЛ H1 С До 6 1,5Д 3d 3d
( в 6 2d 3d 4d
11 р п м е ч <i н и е Глубина 'тверилй, расположенных на боковых по-
иерхногтях xfmxei', ‘/t- j'viniih г.гх-амиитх 50 °» му'бо».‘ы отверстий пр» пало-
стороннем формопан ни
явления напряжений в детали и ее разрыва вследствие затрудне-
ния усадки на металлических стержнях пресс-формы
Для компенсации изменения межосевых расстояний из-за
температурных и хсадочных деформаций деталей (особенно боль-
ших размеров) следует выполнять отверстия в виде паза
(рис 251) Глухим отверстиям следует предпочитать сквозные,
допускающие при прессовании удаление пуансона с обеих сторон.
Технологически наиболее целесообразны отверстия при диаметре
менее 1,5 мм [дубиной до i мм, при диаметре 1,5 мм глубиной
до 2 мм Отверстия длиной белес четырех диаметров должны быть
сквозными. В отверстиях необходимо предусматривать уклоны
поверхностей, зависящие от числа отверстий и метода крепле-
ния пуансона (в верхней или нижней части пресс-формы).
При двустороннем формовании трудно обеспечить соосность
двух частей отверстия.
Соотношение диаметров отверстий и их глубины для разных
материалов при различных способах получения отверстий ука-
зано в табл 2.60. Отверстия с соотношением h'd, отличающимся
от рекомендуемого в табл. 2.60, не следует Выполнять в пресс-
форме; нужно либо сделать только наметку глубиной 0,5 мм, либо
предусматривать ступенчатое отверстие.
Наименьшая длина перемычек из пресс-материала между от-
верстиями, а также между отверстием и краем детали даны
в табл. 2.61.
157
Таблица 2.6|. Наименьшая длина а перемычки между отверстиями
диаметром (1 и между отверстием и краем детали
(Ь — толщина дна); размеры, мм
= it 9-| d До 1.5 1,5-3,0 3—6 6-10 10 -18 18- 30
1 1.5 2,5 3.5 4,5 5
5 1 1,5 2 3 4.5 6
Таблица 2.62 Минимальный шаг резьбы; размеры, мм
Материал Диаметр резьЛы Шлг
наружной внутренней
Карболит, волокнит 6 з 0,5
Текстолит, крошка полотно 6 1
16 2
Резьба. В деталях из пластмасс прочность резьбы в 5—10 раз
меньше по сравнению со стальными деталями. Допускаемая
длина свинчивания в пластмассовых деталях не более 1,5ii (d —
диаметр резьбы). Резьбовые соединения, подверженные воздей-
ствию больших механических нагрузок или часто разбираемые,
не следует применять в деталях из пластмасс. Рекомендуются
резьбы с закругленным профилем, так как при этом лучше запол-
няется форма. Минимально допустимый диаметр резьбы, не тре-
бующей дальнейшей обработки, для деталей из термопластов и
пресс-порошков равен 2,5 мм. для волокнистых материалов —
4 мм. Минимальный шаг резьбы, который можно получить прес-
сованием, указан в табл. 2.62. Не рекомендуются прямоуголь-
ные резьбы и мелкая резьба с шагом менее 0,5 из-за их недоста-
точной прочности.
При необходимости получения более мелких резьб в деталях
из карболита их можно нарезать механическим способом или
устанавливать арматуру.
Резьбы в деталях из пластмасс могут быть одно- и многозаход-
ные с различным числом витков. Целесообразно, чтобы число
витков резьбы было кратным 4, 8, 16.
Крайние витки резьбы на наружных и внутренних поверхно-
стях следует доводить до полного профиля, что упрочняет резьбу,
158
Рис 2 52. Пластмассовая деталь с резь-
бовым отверстием
Рис. 2.53 Пластмассовая деталь с на-
каткой
а цилиндрическое пояски для захода н выхода резьбы должны иметь
следующую минимальную ширину: верхний поясок 0,2—0,3 мм
к нижний поясок 1 —4 мм (рис. 2.52); эти значения справедливы
для деталей из термо- и реактопластов.
Углы фасок в начале резьбы должны соответствовать углу про-
филя резьбы. Выход [лубокой резьбы до диаметра 10 мм реко-
мендуется конусным, свыше 10 мм — плоским.
Часто из пластмасс изготовляют винты небольших размеров,
используемые для сборки малонатруженных деталей. Головки
таких винтов не должны иметь сквозных шлицевых пазов во из-
бежание поломки винтов при подвинчивании их отвертками.
Если деталь имеет несколько резьбовых отверстий разных
диаметров, то рекомендуется принимать одинаковый шаг резьбы
для упрощения конструкции вывинчивающего механизма пресс-
формы Следует увеличивать ширину перемычек между резьбо-
выми отверстиями (габл 2.63)
В формуемых деталях из пластмассы резьбу выполняют почти
без сбега.
Накатку и рифление необходимо выполнять параллельно оси
детали Ромбовидная накагка допустима только на плоских де-
талях Удачная форма накатки показана на рис. 2 53. Рекомен-
дуемые размеры накатки, шаг i от I до 10 мм. высота h — 0,75;
значения радиуса г указаны в табл. 2 64.
Конструкции деталей из пластмасс с арматурой. В конструк-
циях деталей из пластмасс широко применяют арматуру из раз-
личных материалов, способных выдержать температуру и давле-
Таблиц а 2.63 Минимально допустимые размеры (в мм) перемычек между
резьбовыми отверстиями и толщина дна при глухом от-
верстии
159
Таблица 2 64. Размеры, мм, элементов накатки (см. рис. 2.53)
Я 0,3 0,3 о,н 1,0 1.2 1.6 2,0 2,5 3,0 4,0 5,0 о,о
От 3 до 10 » 10 » 25 » 25 » 50 » 50 J 75 - т т + + -1 + t 1- + + 1- + I’ + + 4-
ние при прессовании. Такими материалами являются: сталь,
латунь, медь, алюминий, фибра, брикетированная пластмасса,
ранее изготовленные изделия из пластмассы и др
Назначение арматуры: упрочнение механически нагруженных
деталей для предотвращения их деформации и разрушения;
упрочнение резьбовых и штифтовых соединений; установка под-
шипников скольжения или цапф; электрические контактирующие
устройства
При проектировании арматуры необходимо предусматривать,
чтобы детали арматуры были достаточно прочными и надежно
закрепленными в пресс-форме. На арматуре для обеспечения ме-
ханической связи с пластмассой необходимо предусматривать
проточки, выточки, насечки, накатку и т. п. Элементы арматуры
не должны иметь острых кромок.
Для исключения возможности скалывания краев материала
у основания торец детали должен быть металлическим или арма-
тура должна выступать на 0,5—1,0 мм (рис. 2.54). Во избежание
образования вздутий металлические части необходимо распола-
гать не ближе 3 мм к поверхности прессуемой детали. Не сле-
дует также располагать близко одна к другой металлические
части; в противном случае между ними могут образоваться тре-
щины.
При малых толщинах стенок прессуемых деталей, т. е. когда
металлические части не могут быть полностью запрессованы, вы-
ступы (рис. 2 55) на металлических частях следует обрабатывать
под скользящую посадку, чтобы обеспечить их фиксацию в пресс-
форме и исключить затекание прессуемого материала.
Рис. 2.54. Пластмассовая деталь с ар- Рис. 2.55. Пластмассовая деталь с ма-
матурой лой толщиной стенок
160
Таблица 2.65. Минимальная толщина слоя пластмассы вокруг
металлической арматуры для волокнистых материалов
типа АГ-4; размеры, мм
Метод опрессовки аркатуры Диаметр арматуры. Толщина слоя пластмассы, мм
Прямое прессование 6—9 20—24 28—32 0,5—2,0 J,0—3,0 1,5—3,5
Пресс-литье 9-15 28—32 1,0—4,0 1,3—3,0
Таблица 2.66. Размеры, мм, пластмассовой детали с запрессованной
кольцевой металлической арматурой
До 20
Св. 20 до 40
» 40 » 60
» 60 » 80
* Минимальная толщина дна.
Минимальная толщина Ь, мм, слоя пластмассы вокруг метал-
лической арматуры диаметром d, мм, для деталей из порошкооб-
разных материалов со средней усадкой 0,8 %'изготовляемых
прямым прессованием:
d......................... До 3 Св. 3 до 6 Св. 6 до 10 Св. ]0 до 18 Св 18 до 30
Ь ....................... 1,5 2,5 3,5 5,0 6,0
В табл. 2.65—2.66 приведены допускаемые минимальные зна-
чения толщины слоя пластмассы вокруг металлической арма-
туры, а также толщины дна под запрессованной кольцевой
арматурой. Минимальную толщину слоя выбирают с учетом физи-
ко-механических свойств пластмасс таким образом, чтобы пре-
дотвратить появление трещин при усадке.
6 Балабанов А. Н.
161
55'90
Рис. 2.56. Форма кромок
при сварке стыковых со-
единении
а при последующем
Если на арматуре имеется насечка,
то в детали на одной оси с арматурой
следует предусматривать технологичес-
кое отверстие под опорный знак.
При конструировании необходимо
обязательно учитывать направление
свободной усадки, чтобы сохранить раз-
меры детали.
При конструировании арматуры для
деталей из пластмасс особое внимание
следует обращать на предотвращение
затекания массы в гнезда арматуры.
Запрессованные втулки следует выпол-
нять с донышком, так как в противном
случае в отверстие будет попадать прес-
суемый материал,
В ряде случаев детали из пластмасс
армируют не в процессе прессования,
креплении к ним отдельных металличес-
ких частей Для придания деталям необходимых прочности и же-
сткости.
Точность изготовления. Допуски и квалитеты для деталей из
пластмасс рекомендуется назначать в пределах квалитетов 12—
14, в отдельных случаях до квалитета 11. Шероховатость поверх-
ностей для деталей из термопластов Ra — 0,80 ... 0,100 мкм, для
деталей из термореактивных пластмасс Ra = 6,3 ... 0,40 мкм
Сварка пластмасс. Сваркой соединяют только термопластиче-
ские материалы, в основном пленки и листы. Изделия из реакто-
пластов не сваривают, так как при нагреве в процессе формообра-
зования они переходят в неплавкое необратимое состояние.
По сравнению со склеиванием и клепкой преимуществами
сварки являются большая прочность соединения (50—100 %
прочности основного материала), высокая производительность
и меньшая трудоемкость.
Условные изображения и-обозначения швов сварных соеди-
нений из пластмасс на чертежах выполняют в соответствии
с ГОСТ 2.312—72; основные типы, конструктивные элементы и
размеры установлены ГОСТ 16310—80.
Форма кромок при сварке стыковых соединений показана на
рис. 2.56. При толщине листовз < 2 м.м разделку кромок не выпол-
няют, и провар обеспечивается зазором в стыке до 1,5 мм. V-
образную разделку кромок можно применять при толщинах
2—8 мм; при s = 2 ... 6 мм угол а = 55 ... 60е, при s > 6 мм
а = 70 ... 90е. С увеличением а возрастает прочность соедине-
ния. Х-образная форма кромок более прочна и экономична, чем
V-образная. Так, при V-образной разделке и а = 90° для мате-
риала шва Од = 2,5 МПа, а при Х-образной разделке =
= 4 МПа.
162
При сварке внахлестку прочность швов меньше, чем при
сварке встык. Прочность стыковых соединений при срезе и из-
гибе «65 %, при растяжении «75 %, при сжатии «85 % проч-
ности основного материала.
2.9. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУИРОВАНИЯ
ДЕТАЛЕЙ ИЗ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ
Основной показатель качества деталей из порошковых мате-
риалов— равномерная плотность. Этого достигают правиль-
ным выбором направления прессования детали, а также соблю-
дением следующих условий:
отношение толщины стенок в направлении прессования к мак-
симальному поперечному размеру не должно превышать 1, ми-
нимальная толщина стенки детали цилиндрической формы I мм,
для деталей других типов 1,5 мм;
радиусы закруглений внутренних углов сопрягаемых стенок
следует назначать не менее 0,3 мм, наружных — не менее 2,5 мм;
для облегчения выталкивания полученных заготовок из пресс-
формы следует предусматривать конусность стенок, перпендику-
лярных плоскости разъема пресс-формы, угол конуса должен быть
в пределах 5- 10°;
различные утолщения, приливы, фланцы нужно распола-
гать в плоскости, перпендикулярной направлению прессования,
и возможно ближе к верхней части матрицы, канавки, углубле-
ния и выемки выполнять также в направлении прессования;
необходимо учитывать, что детали с узкими пазами .могут
иметь дефекты.
ГЛАВА 3
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИЙ ДЕТАЛЕЙ,
ПОДВЕРГАЕМЫХ МЕХАНИЧЕСКОЙ,
ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКОЙ, ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ
И ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ, И ДЕТАЛЕЙ
С ЗАЩИТНЫМИ И ЗАЩИТНО-ДЕКОРАТИВНЫМИ
покрытиями
3.1. ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИЙ
МЕХАНИЧЕСКИ ОБРАБАТЫВАЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ
Трудоемкость обработки деталей на металлорежущих станках
составляет 35—55 % общей трудоемкости изготовления машино-
строительных изделий.
Процессы резания следует использовать в случаях, когда
другими процессами невозможно получить необходимые из кон-
структивных условий поверхности (отверстия, всевозможного
рода пазы и полузакрытые полости, резьбовые, шлицевые и,
в ряде случаев, зубчатые, фасонные поверхности и др.), а также
когда они более экономичны или без их применения невозможно
обеспечить требуемую точность изготовления поверхностей.
Технологичность конструкции детали, обрабатываемой реза-
нием, зависит от рационального выбора заготовки, в том числе
ее материала, технологичности формы детали, правильных назна-
чения базовых поверхностей и простановки размеров, оптимально
заданных точности и шероховатости поверхности.
Выбор материала. Практика показывает, что в большинстве
случаев вязкие, пластичные материалы дают после механической
обработки повышенную шероховатость поверхности и, наоборот,
при повышенной твердости шероховатость меньше при некотором
повышении сопротивления резанию.
В связи с этим необходимо учитывать следующее:
в деталях из углеродистых сталей с содержанием углерода
до 0,3 % (Ст2, СтЗ; 08 кп; 20) не рекомендуется назначать шерохо-
ватость меньше Ra — 6,3 мкм;
среднеуглеродистые стали (35, 40; 45; 50) лучше всего обраба-
тывать после улучшения до HRC9 = 25 ... 30;
высокоуглеродистые стали (У8, У10, У12) хорошо обрабаты-
вать в отожженном состоянии;
детали из алюминиевых сплавов для улучшения обрабатывае-
мости подвергают закалке и старению.
В табл. 2.21, 2.22, 2.24 приведены характеристика обрабаты-
ваемости и примерное назначение основных конструкционных
материалов.
Выбор базовых поверхностей. Технологичность детали во
многом определяет правильность назначения базовых поверхно-
164
стей. Целесообразно совмещать конструктивные, технологиче-
ские и метрологические базы. Несоблюдение этого вызывает
необходимость введения технологических размеров, удлинение
размерных цепей и ужесточение допусков на составляющие раз-
меры. При невозможности совмещения конструктивных, техноло-
гических и метрологических баз необходимо связывать их наи-
более рационально путем, учитывая производственно-технические
требования.
Простановка размеров с учетом технологических требований
обеспечивает:
совмещение конструктивных, технологических и метрологи-
ческих баз;
получение размеров детали при обработке на станке, настроен-
ному по эталонному образцу;
применение наиболее простых приспособлений, режущего и
измерительного инструмента;
надежность и простоту обмера детали на стайке при обработке
и окончательном контроле;
отсутствие необходимости в пересчете размеров при изготов-
лении и обмере деталей (выполнение правил простановки разме-
ров между обрабатываемыми и необрабатываемыми поверхно-
стями);
рациональную последовательность в обработке деталей;
принцип наикратчайших размерных цепей.
На размеры деталей следует раинонально назначать квалн-
теты и допуски с учетом экономической точности, сочетая их
с назначением оптимальной шероховатости поверхности (см.
табл. 2.2—2.8).
Технологичность конструктивных форм детален. Технологич-
ность формы детали оценивают с учетом особенностей выбранного
технологического метода обработки, конкретных условий и вида
производства (массового, серийного, единичного), технологиче-
ских возможностей и особенностей оборудования: детали, обра-
батываемые на протяжных станках, должны иметь равномерную
жесткость по длине и достаточную прочность; детали, получае-
мые на станках токарной группы, должны иметь максимальное
число поверхностей вращения, что облегчит их полную обработку
на одном станке; отверстия, обрабатываемые на сверлильных
станках, целесообразно выполнять сквозными или ступенчатой
формы; детали, обрабатываемые на токарных автоматах, должны
иметь минимальное число изменений диаметра сечения; много-
резцовые полуавтоматы наиболее рационально использовать для
обработки валов, у которых длины ступеней кратны, а диаметры
уменьшаются в одном направлении (в этом случае упрощается
наладка станка, значительно уменьшается основное, техноло-
гическое, время; если вал симметричен относительно его середины,
то он может быть обработан с обеих сторон при одной наладке);
при обработке на станках с программным управлением к
165
Таблица 3.1. Отклонения геометрической формы при обработке на
металлорежущих станках; размеры, мм
Станки Отклонение формы Значение отклонения прн обработке Примечание
черноной чистовой
Токарные общего назначения Овальность при высоте центров: до 400 0,03 0,02
Карусель- » 800 Конусообразное™ Вогнутость при обра ботке торцовой поверх- ности Овальность при наиболь- шем диаметре обрабаты- ваемой детали. до 1600 1 600—2 500 2 500-4 000 4 000- 8 000 8 000-10 000 св 10 000 Конусообразное™, боч- кообразное™ и седло- образность при наиболь- шем диаметре обрабаты- ваемой детали до 1600 1600—3200 св. 3200 Вогнутость про обработ- ке торцовой поверхности н наибольшем диаметре обрабатываемого изде- до 1600 1 600-2 500 2 500—4 000 4 000—8 000 8 000—10 000 св 10 000 0,06 0,08 0.06 0,04 0,06 0,08 0,08 0.10 0.12 0,08 0.10 0,12 0,12 0,15 0,18 0.23 0,27 0,35 0,04 0,05 0,04 0.025 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,05 0,07 0,08 0,08 0,09 0,|2 0,15 0,18 0,24 На длине 300 На диа- метре 300 На дна- *400 600 1000 1500 2000 2000 На длине: 800 1200 На длине 1500 На диа- метре 12до 1600 3000 5000 7500 7500
166
Продолжение табл. 3.1
Ста н ки Отклонение формы Значение отклонения при обработке Примечание
черновой чистовой
Продольно- строгаль- От плоскостности От параллельности верх- ней обработанной по- верхности основанию при длине строгания 0,05 0,03 На длине 1000
до 1000 0,05 0,03 0,05 —
» 2000 0,08 -—
» 3000 0,10 •0,06 —
s 4000 0 12 0,07
» 6000 0,15 0,10 —
» 8000 От перпендикулярности обработанных верхней и боковой поверхностен при ширине строгания. 0,20 0,12 На длине:
до 2000 0,05 0,03 300
св. 2000 0,08 0,05 500
Фрезерные консоль- ные От плоскостности и па- раллельности верхней и обработанной поверх- ностей основанию 0,10 0,06 300
От перпендикулярности боковых поверхностей основанию 0,05 0,04 150
От взаимной перпенди- кулярности боковых (и торцовых) поверхностей 0,08 0,05 300
Продольно- фрезерные От плоскостности От параллельности верх- ней обработанной поверх- ности основанию при длине обработки 0,08 0,05 1000
до 1000 0,05 0,03 —
» 2000 0,08 0,05 __
» 3000 0,10 0,06 —
» 4000 0,12 0,07 —
» 6000 0,15 0,10 —
» 8000 0,19 0,13 —
От параллельности бо- ковых обработанных по- верхностей От перпендикулярности боковых обработанных поверхностей верхней обработанной поверх- ности 0,05 0,03 На длине 1000
167
Продолжение табл. 3.1
Станки Отклонение формы Значение отклонения при обработке Примечание
черновой чистовой
Горизон- тально- расточные Овальность при диаме- тре расточного шпинде-
ат 50 до 90 0,06/0,08 * 0,04/0,05 • —
св 90 » 160 0,08 0,05 —
» 160 Конусообразность при диаметре расточного шпинделя' 0,08/0,10 * 0,05/0,06 * На длине:
от 50 до 90 0,06 0,04 200
св. 90 » 160 0,08 0,05 300
» )6О Вогнутость при обработ- ке торцовой поверхно- сти суппортом планшай- бы и диаметре расточного шпинделя: 0,10 0,06 400
от 50 до 90 0,06 0,04 300
св 90 0,08 0,05 500
От перпендикулярности оси отверстия торцовой поверхности 0,08 0,05 300
От параллельности осей отверстий, расточенных при подаче передней стойки или расточного шпинделя 0,08 0,05 300
<руглошли- фовальные От перпендикулярности оси отверстий плоскости, Полученной фрезерова- нием при горизонталь- ной в вертикальной по- дачах Овальность при обра- ботке в центрах и об- работке отверстий для наибольшего диаметра детали. 0,08 0,05 300
до 200 0,010 0,006
св. 200 до 400 0,012 0,008
» 400 » 800 Конусообразность при обработке в центрах при наибольшем диаметре де- 0,020 0,012 На длине'
до 200 0,02 0,011 до 500
св. 200 до 400 0,03 0,02 » 1000
» 400 » 800 0,04 . 0,025 На всей длине
168
Продолжение табл. 3.1
Станки Отклонение формы Значение отклонения при обработке Примечание
черновой чистовой
Плоскошли- фовальные с горизон- тальным шпинделем и прямо- угольным СТОЛОМ общего назначения От параллельности шли- фуемой н опорной пло- скостей 0,03 0,02 На длине 1000
* В числителе — обработка расточным шпинделем, в знаменателе — суп-
портом планшайбы.
конструкциям обрабатываемых деталей в некоторых случаях
предъявляют менее жесткие требования (например, сложные фа-
сонные контурные и объемные поверхности можно получить без
особых трудностей).
Сложные детали, которые при обработке на станках с ручным
управлением (РУ) рационально изготовлять поэтапно, на станках
с программным управлением (ПУ) можно обрабатывать за одну
операцию. Поверхности корпусной детали, обрабатываемой на
станке с ПУ, должны быть расположены таким образом, чтобы
они были обращены к шпинделю станка при повороте детали во-
круг ее одной оси.
Средние отклонения от правильной геометрической формы при
обработке на металлорежущих станках приведены в табл. 3.1-
Конструкция детали, независимо от технологического метода
обработки, должна обеспечивать простое, удобное и надежное
закрепление ее на станке. Деталь должна иметь высокую жест-
кость. Для закрепления нежестких деталей требуются более слож-
ные и дорогие приспособления, а также значительные затраты
времени на их установку на станке. Например, нежесткие валы
закрепляют в центрах и одном или нескольких люнетах, в то
время как короткие жесткие валы можно быстро и просто уста-
новить в трехкулачковом самоцентрирующемся патроне. При
обработке нежестких деталей нельзя использовать высокопроизво-
дительные режимы резания, так как увеличение подачи и глубины
резания приводит к значительному деформированию детали под
действием сил резания. Простая конфигурация детали и техно-
логичные базовые поверхности позволяют использовать для ее
закрепления простые и дешевые универсальные приспособления
(патроны, машинные тиски и др.).
169
При проектировании валов и осей следует учитывать, что
в зависимости от отношения длины к диаметру эти детали укреп-
ляют в патроне (при L : D < 5) и в центрах (при L : D < 10)
(табл. 3.2, 3-3, 3.4); при этом следует оставлять центры в готовой
детали. Детали, длина которых превышает 10—12 диаметров,
обрабатывают с использованием люнетов.
Размеры поверхности детали должны соответствовать нормаль-
ному ряду длин и диаметров, так как это позволяет обрабаты-
вать их стандартным инструментом. При обработке детали не-
стандартного размера требуется более дорогой нестандартный ин-
струмент или выполнение дополнительных операций для полу-
чения заданных чертежом размера и формы поверхности (рис. 3.1).
Конические переходы (рис. 3.1, а) между ступенями вала и
фаски следует назначать под обработку с учетом стандартных
токарных проходных резцов с главным углом в плане <р, равным 30;
45; 60 и 90°.
Геометрические элементы детали должны быть унифицированы
по форме и размерам. Это сокращает номенклатуру инструмента,
повышает производительность обработки. Так, канавки (рис. 3.1,6)
одной и той же детали следует назначать одинаковой ширины и
обрабатывать одним канавочным резцом с шириной режущей
кромки, равной ширине канавки.
Поверхности должны соответствовать по форме стандартному
инструменту. Например, глухие отверстия следует проектиро-
вать с коническим дном (рис. 3.1, в), образуемым режущей кром-
кой сверла. Отверстия должны соответствовать по размерам стан-
дартным сверлам (табл. 3.5). Не следует предусматривать сквоз-
ные отверстия с отношением длины к диаметру более 10, так как
обработка таких отверстий требует применения специальных
сверл. Глубина глухих отверстий не должна превышать шесть
диаметров. При сверлении глубоких отверстий в валах и осях
необходимо руководствоваться следующими данными:
Глубина L сверления, мм, отверстий удлиненными сверлами
диаметром De„, мм (ГОСТ 2092—77):
£св.........
6,0—6,7 7,0—9,7 10,0—11,9 12,0—13,7 14,0—17,5
145 165 175 185 195
Dc„.......... 18,0—19,5 20,0—23,5 23,9—25,5 26,0—27,8 28,0—30,0
L............ 215 235 240 250 275
Глубина L, мм, сверления отверстий специальными удлиненными
сверлами диаметром DCB, мм:
Dea........... 6,0-6,7
L.................. 250
D0B...........18,0—19,5
L.................. 520
170
7,0—9,7 10,0—11,9 12,0—13,7 14,0—17,5
285 360 410 470
20,0—23,5 23,9—25,5 26,0—27,8 28,0—30,0
600 680 780 900
Таблица 32 Формы центровых отверстий и области их применения по
ГОСТ 14034—74
Изделия, после обработки которых
необходимость в центровых отверстиях
отпадает
Изделия, которые подвергаются тер-
мообработке до твердости, гаранти-
рующей сохранность центровых от-
верстий в процессе эксплуатации
Изделия, в которых центровые отвер-
стия являются базой для повторного
или многократного использования, ли-
бо сохраняются в готовых изделиях
Оправки, калибры, пробки
Крупные валы (назначение аналогич-
но форме А)
171
Продолжение табл. 3.2
Обозна-
чение
фор им
Метрическая резьба без пре-
дохранительного конуса
Изделия типа валов с креплением
деталей по центру в вертикальном
направлении для монтажных работ,
транспортирования, хранения к тер-
мообработки деталей в вертикальном
положении
Метрическая резьба с пре-
дохранительным конусом
Конусы инструментов (Морзе, метри-
ческие н др.)
Метрическая резьба
* Размеры для справок.
Таблица 3.3. Размеры центровых отверстий форм А и В (см. табл. 3.2)
I. Размеры,
рекомендуется.
2. Значения D — рекомендуемые.
заключенные в скобки, применять не
172
Таблица 3.4. Размеры центровых отверстий форм F н Н (см. табл. 3.2)
D для форм d d. 4, d. не более 1. 6. не более
F н
8 М3 3,2 5,0 2,8 1.76
10 16 М4 4.3 6,5 8,2 3,5 1,90 4,0 2.4
12,5 20 М5 5,3 8.0 1 1 4 4,5 2.30 5,5 3,3
16 25 Мб 6,4 10,0 13,3 5,5 3,00 6,5 4,0
20 32 М8 8,4 12,5 16.0 7,0 3,50 8,0 4,5
25 40 М10 11,0 15,6 19.8 9,0 4,00 10,2 5 2
32 50 М12 13,0 18,0 22,0 10,0 4,30 11,2 5,5
40 63 М16 17,0 22,8 28.7 11,0 5,00 12 5 6,5
63 80 М20 21,0 28,0 33,0 12,5 6,00 14,0 7,5
100 100 М24 25,0 36,0 43,0 (4,0 9.50 /6,0 I/.5
160 160 мзо 31,0 44,8 51,8 18,0 12,0 30.0 14,0
250 250 М36 37,5 53,0 60,0 20,0 13,50 22,0 15,5
400 400 М42 43,5 59,7 70,5 22,0 14,00 25,00 17,0
Примечание. Значения D — рекомендуемые.
Таблица 3.5. Сверла спиральные (ГОСТ 885—77)
Значения диаметров сверл, мм
0,25 1,45 2,75 4,8 7.5 10,1 12,8 18 24,25 31 39 50
0,30 1,50 2,80 4,9 7,6 10,2 13 18,25 24,5 31,25 39,25) 50,5
0,35 1,55 2,85 5,0 7 7 10,3 13,1 18,5 24,75 31,5 39,5 51
0,40 1,60 2,90 5,1 7,8 10,4 13,2 18,75 25 31,75 40 (51,5:
0,45 1,65 2,95 5,2 7,9 10,5 13,3 19 25,25 32 40,5 52
0,50 1,70 3,0 5,3 8,0 10.6 13,5 19,25 25,5 (32,25) 41 53
0 55 1.75 3,1 5,4 8,1 Ю.7 13.7 (19,4) 25,75 32 5 (41,25 54
0,60 1,80 (3 1Ь| 5,Ь 8,2 10,8 13,8 19,5 26 33 41,5 55
0,65 J.85 3,2 5,6 8,3 /0,9 14 19,75 26,25 (33,25) 42 56
0,70 1,90 3,3 5,7 8,4 11 14,25 20 26 5 33.5 42,5 57
0,75 1,95 (3,35) 5,8 8,5 11 1 14,5 20,25 26,75 34 43 58
0,80 2,00 3,4 5,9 8,6 П.2 14.75 20,5 27 34,5 (43,25 60
0,82 2,05 3,5 6,0 8.7 11,3 15 20,75 27,25 35 43 5 61
0,85 2,10 3,6 6,1 8,8 И.4 15,25 (20,9) 27,5 (35,25) 44 62
0,90 2,15 3,7 6,2 8,9 11,5 (15.41 21 27,75 35,5 44,5 63
0,92 2,20 3,8 6.3 9,0 11,7 15,5 21,25 28 (35,75) 45 65
0,95 2,25 3,9 6.4 9,1 11,8 15,75 21,5 28,25 36,0 (45,25 68
1,00 2,30 4,0 6,5 9.2 11,9 16 22 28 5 (36,25) 45,5 70
1,05 2,35 4,1 6,6 9,3 12 16,25 22,25 28,75 36.5 46 72
1,10 2,40 4.2 6.7 9,4 12,1 16,5 22.5 29 37 46,5 75
1.15 2,45 <4,25; 6,8 9,5 12,2 16,75 22,75 29 25 37,5 47 78
1.20 2,50 4,3 6,9 9 6 12,3 17 23 29,5 38 47,5 80
1,25 2,55 4,4 7,0 9,7 12,4 17,25 23,25 30 (38,25) 48
1,30 2,60 4,5 7.1 9,8 12,5 (17 4) 23,5 (30 25 38,5 48,5
1,35 2,65 4,6 7,2 9,9 12,6 17,5 23,75 30,5 49
1,40 2,70 4,'7 7,3 10 12,7 17,75 (23,9) 24 30,75 49,5
Примечание. Сверла, диаметры которых даны в скобках, изготов-
ляют по заказу потребителя.
173
3-1. Детали, обрабатываемые на металлорежущих станках (/ — нетехнологичные конструкции, //_ технологичные)
Удлиненные отверстия рекомендуются только в особых, технически
обоснованных случаях. При сверлении удлиненными сверлами
возможно смещение осн отверстия от заданного направления.
Для глухих отверстий, подвергаемых чистовой обработке,
следует указать ее длину, так как по всей длине трудно достичь
низкой шероховатости. При проектировании детали типа втулки
необходимо избегать глубоких отверстий с двух сторон, так как
это требует обработки детали за две установки. Внутренние резьбы
лучше выполнять сквозными. Глубина резьбы в глухих отверстиях
должна быть согласована с размерами рабочей части метчика.
Не рекомендуется назначать резьбы длиной более 1,6—3,0 диа-
метров, так как при этом нарушаются нормальные условия свин-
чиваемости деталей.
Форму шпоночного паза (рис. 3.1, г) следует принимать в со-
ответствии с размерами шпоночной или дисковой фрезы. Отдель-
ные участки режущей кромки должны работать приблизительно
в одинаковых условиях. Значительное различие в скорости ре-
зания на кромке приводит к неравномерному изнашиванию
(рис. 3.1, д). Близко к оси вращения скорость резания мала, и
инструмент не режет, а сминает материал заготовки. Наличие
осевого отверстия-существенно облегчает процесс резания.
Необходима безударная работа инструмента, которую обеспе-
чивают плавные вход его в материал заготовки и выход. Это до-
стигается, в частности, при наличии фасок и канавок для входа
и выхода инструмента. Безударную обработку торцов детали обес-
печивает замена прямоугольного фланца круглым (рис. 3.1, е).
Шлицевые отверстия втулок и муфт не должны иметь выточек
в средней части.
Конструктивные элементы деталей не должны вызывать де-
формаций изгиба инструмента, особенно на его входе и выходе
из заготовки, поэтому при протягивании (рис. 3.1, яс), сверле-
ний, зенкеровании и развертывании (рис. 3.1, з) поверхность,
в которую входит инструмент, должна быть перпендикулярна
направлению его движения. Это требование имеет особое значе-
ние для заготовок, обрабатываемых на агрегатных станках, авто-
матических линиях и станках с ПУ, при большом числе осево-
го инструмента с недостаточной изгибной жесткостью.
Целесообразно так проектировать детали, чтобы сила реза-
ния не изменялась в процессе обработки, так как изменения вы-
зывают погрешности формы. Например, ширина фрезеруемых
плоских участков (рис. 3.1,5) детали должна быть постоянна.
Изменение ширины фрезерования приводит к изменению сил
резания.
- Свободный доступ к поверхности упрощает процесс ее обра-
ботки, поэтому при обработке внутренних торцов (рис. 3.1, к)
доступ к ним облегчают увеличением диаметра отверстия для
ввода инструмента. Следует также по возможности избегать об-
работки закрытых поверхностей (рис. 3.1, л). /
175
Неправильно Правильно
Рис. 3.2. Варианты конструкции кор-
пусов:
а — без втулок, б — с запрессованными
втулками
Необходимо максимально
упрощать фасонные поверхно-
сти. отделять их от остальных
поверхностей детали канавками
(рис. 3.1, л), выполнять по-
верхности симметричными (рис.
3.1, н). Это снижает стоимость
обработки и позволяет исполь-
зовать высокопроизводитель-
ные режимы резания. Значи-
тельно облегчают процесс обра-
ботки разграничивая поверх-
ности, обрабатываемые различ-
ными методами или на различ-
ных операциях (рис. 3.1, р,
табл. 3.6—3.9). Канавки под
выход наружной резьбы диа-
метром до All 6 трудновыпол-
нимы, поэтому следует приме-
нять бесканавочный выход
резьбы.
i
Упрощение конфигурации детали позволяет облегчить про-
цесс ее обработки. Упрощать деталь можно разделением ее на
несколько простых с последующим их соединением запрессовкой,
сваркой и др. (рис. 3.1. о. п).
Производительность обработки резко возрастает, если кон-
струкция детали допускает многоместную обработку (рис. 3.1, с).
Заготовки следует устанавливать без зазоров так, чтобы выход
инструмента из одной заготовки был совмещен со входом в дру-
гую заготовку. Предпочтительнее конструкции, допускающие
обработку напроход (рис. 3.1, т), например, следует заменять
полузакрытые пазы сквозными.
Особое внимание нужно уделять технологичности корпусных
деталей, для которых характерны высокая стоимость и трудоем-
кость обработки.
Отверстия в корпусных деталях целесообразно выполнять
соосными. Отверстия, к которым предъявляют высокие
требования по точности взаимного расположения, рационально
обрабатывать, не раскрепляя заготовки. Конструкция деталей
должна обеспечивать обработку отверстий за один рабочий ход,
а их диаметры должны последовательно изменяться (рис. 3.1, у, ф).
Изменение конструкции корпуса введением запрессованной втулки
значительно облегчает его механическую обработку (рис. 3.2).
В деталях, отличающихся по форме от тел вращения, следует из-
бегать резьбовых отверстий большого диаметра, которые требуют
обработки резьбовым резцом. В особых случаях рекомендуется
выполнять резьбовое отверстие во втулке с последующим закреп-
лением в детали (корпусе).
176
Таблица 3.6. Канавки для выхода долбяков (линейные размеры, мм)
Исполнение Z
Наружное Внутреннее
зацепление кщепленче
Испилнение 7
Наружное Внутреннее
зацепление Wцепление
Модуль fcmin ° °min
Исполнение | Исполнение 2
прямые косые зубья прямые косые зубья
6 = 13' 6 = 23' 6- 15’ 6-23’
1 5 6 7 — з 0,5
1,25—1.5 5 6 7 — — — 0,5
1,75-2 5 6 7 — - - 5 0,5
2,25 5 6 7 10 13 14 6 0,5
2,5 6 8 10 13 14 6,5 0,5
2,75—3 6 7 8 10 13 14 7,5 0,5
3,25 6 7 8 10 13 14 9 1,0
3,5—4 6 7 8 10 13 14 10,5 1,0
4,25—4,5 8 9 10 13 14 12 1.0
5 7 8 9 10 13 14 13 1,0
5,5 8 9 10 10 13 14 15 1.0
6 8 9 10 10 13 14 16 1.0
6,5 8 9 10 10 13 14 18 1,0
7 9 10 11 10 13 14 18 1,0
8 9 10 11 10 13 14 20 1.0
9 9 10 j 1 10 13 14 22,5 1.0
10 10 12 13 12 15 16 25 1,6
11 10 12 13 12 15 16 28 1,6
12 10 12 13 12 15 16 30 1,6
Примечания. 1. Канавки для выхода зуборезных долбяков у дета-
лей наружного и внутреннего зацеплений с прямыми и косыми зубьями по
ГОСТ 13754—81, ГОСТ 13755—81 и ГОСТ 6033—80 (СТ СЭВ 259—76, СТ
СЭВ 268—76, СТ СЭВ 269—76, СТ СЭВ 5)7—77) установлены двух исполне-
ний профиля (1 —прямоугольный; 2 — трапецеидальный).
2. Р = 15° и Р — 23° — углы наклона винтовой линии долбяка.
3. Для детален зубчатых (шлицевых) эвольвентных (ГОСТ 6033—80) для
отверстий размер at уменьшен в 2 раза, для валов размер а — уменьшен На 1/3.
177
Таблица 3.7 Ширина b канавки для выхода червячных фрез при
нарезании шевронных колес (линейные размеры, мм)
Нор- мальный модуль ”п Ъ при угле наклона зубьев по делительному цилиндру Нор- мальный модуль Ь при угле наклона зубьев по делительному цилиндру
св. 15 ДО 25’ СВ. 25 ДО 35’ св 35 ДО 45’ До 25’ св. 25 до 35’ до Д’
[ 20 22 24 5 60 65 70
1,5 24 26 28 6 70 75 80
2 28 30 34 7 75 80 85
2,5 34 36 40 8 85 90 95
3 38 40 45 9 95 105 ПО
3,5 45 50 55 10 100 110 115
4 50 55 60 12 115 125 135
4,5 55 60 65
Таблица 3.8. Канавки для выхода
шлифовального круга при плоском
шлифовании (по ГОСТ 8820—09;
размеры, мм)
Примечание, а — припуск на
шлифование.
178
Таблица 39 Канавки для выхода шлифовального круга при круглом
шлифовании (по ГОСТ 8820—69, размеры, мм)
Шлифование
ио наружному
цилиндру
Исполнение I
Шлифование
по наружному
торцу
Исполнение 2
Шлифование по наружному цилиндру
и торцу
Шлифование
по внутреннему
торцу
Исполнение 1
Исполнение 2
Шлифование
по внутреннему
цилиндру и торцу
Шлифование
по внутреннему
цилиндру
шлифование, то канавки принимают одинакового размера
2. В деталях, где применение канавок по прочностным показателям не-
целесообразно, допускается скругление радиусами
3. а — припуск на шлифование.
179
~ Таблица 3.It ю Примеры рационального применения электрофизических и методов обработки материалов электрохимических
Характер котика операции
метод обрвботки Выполняемая операция Вид обработки: детали Максимальная производи- тельность, чм’/мнн Ra. мкм Коал нтет
Детали -из сталей
Электроконтакт- ный Заготовительная Вырезание по контуру Обдирка слитков, разрезка заго- товок, предварительное формооб- разование заготовок 10е 5-10s Не устанавливается
Анодно-механиче- ский Заготовительная Разрезка заготовок, предвари- тельное формообразование заго- товок 25-103 50—12,5 11-9
Электроимпульс- ный Копировально-проши- вочная То же Штампы, пресс-формы, лопатки турбин 15- 10а 15-10s 25-12,5 25-12,5 11-9 11—9
Электроискровой Копировально-проши- вочная То же 600 6.3-0,20 9-5
Прошивка отверстий диаметром 0,1 —1,5 мм Клапаны, форсунки Время прошивки отверстия 0,3—3,0 мин 3,2-1,60 9-7
Прорезка щелей шири- ной 0,1 — 0,3 мм Детали электронно-вакуумной техники 3 1,60—0,40 7—5
Вырезка по контуру Точные детали Скорость резки 10 мм/мин 1,60-0,40 7-5
Шлифование Детали топливной аппаратуры 3 0,20 7-5
Электрохимиче- ский Копировально-проши- вочная Штампы, пресс-формы, лопатки турбин 300—500 с 1 см2 0,80-0,40 11-9
Скругление острых уг- лов, снятие заусенцев Зубчатые колеса, форсунки, де- тали автоматики Продолжитель- ность операции 2—3 мин 0,80—0,40 14
Электронно-луче- вой Прошивка отверстий диаметром 2—100 мкм Форсунки, фильтры, жиклеры, пористые поверхности 8 0,80-0,20 9—7
Световым лучом То же То же 5 0,80—0,40 11 — 12
Прорезка щелей шири- ной менее 100 мкм Маски для напыления микросхем, щелевые диафрагмы 8 5 3.2 0,80 12
Электрохимико- механический Хонингование Зеркала из коррозионно-стойкой стали, волноводы 20 см'4 поверх- ности в 1 мин 0.025—0,008 Обусловлен квалитетом предыдущей операции
Детали из твердых сплавов
Анодно-механнче- Заготовительная Разрезка пластинок 250 25-12,5 11
Шлифование Кондукторные втулки, фильеры, твердосплавные фрезы 30 1,60—0,80 9-7
Электроимпульс- ный Копировально-проши- вочная Твердосплавные штампы, пуан- 500 12,5-6,3 11—9
Ультразвуковой То же То же 200 0,40—0.100 9—7
Л » 120 3,2—1,60 7—5
Электроискровой S То же и прошивка от- верстий диаметром 0,о—1,5 мм Фильеры 5 3,2—1,60 9
2
Продолжение табл 3 10
Метод обработки Выполняемая операция Вид обработки, детали Характеристика операции
Максимальная производи- тельность, мма/мин Ra, мкм Кяалнтет
Вырезка Сопряженные детали твердо- сплавных штампов Скорость резки 10 мм2'мии 1,60-0.20 7-5
Шлифование Кондукторные втулки, фильеры, твердосплавные фрезы 5 0,40 7-5
Электронно-луче- вой Прошивка отверстий диаметром менее 100 мкм Дроссели, пористые поверхно- сти, фильеры 5 0.80—0,100 9—7
Электронно-алмаз- ный Шлифование Фильеры, кондукторные втулки, твердосплавные фрезы 20—15 с 1 см2 0,100 7-5
Детали из неметаллических материалов
Электронно-луче- вой Прошивка отверстий диаметром 0,02—0,3 мм Термостойкие фильтры, корун- довые подшипники 8 0,80-0,20 7—9
Прорезка пазов, щелей Маски для напыления 4 3,2 11
Саетолучевон Прошивка отверстий диаметром 0,002— 0,5 мм Корундовые камни точных при- боров, изоляторы, термостойкие дроссели 5 0,20 3,2 12
Прорезка пазов Нанесение делительных рисок 2 0,20 7—9
Ультразвуковой, размерный, абра- зивный Прошивка глухих и сквозных отверстий диаметром 0,3—1,5 мм Детали из ситаллов, стекла, квар- ца, жаропрочной неметалличе- ской керамики на основе бори- - 3,2-0,20 5-9
дов. нитридов, силицидов и туго-
плавких окислов, работающие
в условиях высоких температур,
газовой эрозии и др. обработка
ферритов, силицированных гра-
фитов
Прошивка глухих и
сквозных отверстий
круглой и фасонной
формы и вырезание за-
готовок диаметром
1,0—10 мм
Прошивка отверстий
круглой и фасонной
формы и вырезание за-
готовок диаметром
10—80 мм
Прорезка пазов и ще-
лей- Разрезка материа-
ла толщиной до 50 мм
при ширине реза 0,3—
10 мм и длине реза
2—80 мм
Шлифование плоскости
и фасонной поверхно-
Шлифование наружной
неметаллической По-
верхности
8-300 * 3,2—0.20 7
50-9000 * 3,2-0,20 7
8—5000 * 3,2—0,40 7
50—5000 * 3,2-0,40 9-11
25—500 * 3.2—0,40 11—12
* Производительность ультразвуковой обработки резко изменяется в зависимости от площади поверхности инструмента
к физико-механических свойств обрабатываемого материала-
Химико-термическая обработка происходит сдиффузионным на-
сыщением поверхностных слоев заготовки различными элемен-
тами; при этом химический состав поверхностного слоя изменяется.
К химико-термической обработке относятся цементация (наугле-
роживание), азотирование, цианирование, алитирование, хроми-
рование, силицирование и сульфидирование.
Вследствие неравномерного нагревания и охлаждения при тер-
мической обработке возникают термические напряжения, а нерав-
номерность структурных превращений во времени и по сечению
заготовки определяет структурные напряжения, что приводит
к деформации (короблению). При отпуске закаленных заготовок
остаточные напряжения уменьшаются с повышением температуры
отпуска.
Искривление деталей простой конфигурации (валов, планок,
плит) устраняют после термической обработки правкой, а искаже-
ние размеров—шлифованием. Для уменьшения коробления за-
готовок их закалку проводят в штампах или в закалочных ма-
шинах.
Детали сложной формы для уменьшения деформаций при тер-
мической обработке предпочтительно изготовлять из легированной
стали и закаливать в масле. После термической обработки детали
очищают травлением в растворах кислот с последующей промыв-
кой, электрохимическим травлением, обработкой на дробеструй-
ных установках для удаления окалины, мойкой в моечных баках
или машинах для удаления масла, солей и других загряз-
нений.
Общие требования к конструкции. Проектирование техноло-
гических деталей, подвергаемых термической обработке, требует
от конструктора и технолога знания основных принципов прове-
дения термических операций, свойств материалов, влияния раз-
личных легирующих и вредных примесей на технологию прове-
дения термических операций и других факторов. Это позволяет
наиболее правильно установить необходимую марку материала и
форму отдельных элементов конструкции.
Для термически обрабатываемых деталей необходимо соблюде-
ние следующих требований к конфигурации и конструктивному
исполнению детали;
форма детали должна исключать возникновение концентрации
напряжений и чрезмерных деформаций; концентрация напряже-
ний происходит в местах резких изменений формы детали;
детали не должны иметь острых кромок (углов), тонких пере-
мычек, выступов;
стенки полых детален должны быть одинаковой толщины;
толщины сечений сопряженных элементов не должны значительно
отличаться;
сечение детали должно быть симметричным; большая асиммет-
рия может привести при закалке к значительной деформации, ко-
роблению или разрушению детали;
186
'Закалить
Рис. 3.5. Чертеж разнотолщинной детали с указанием о ме-
стной или поверхностной закалке
внутренние углы и резкие переходы сече-
ний должны быть закруглены; у деталей, за-
каливаемых в воде, радиусы закруглений
должны быть не менее 0,5 мм, у деталей, зака-
ливаемых в масле — не менее 0,25 мм;
при закалке деталей с внутренними поло-
стями необходимо предусматривать технологические отверстия
для удаления образующегося при закалке пара;
отверстия в закаливаемых деталях нужно размещать так,
чтобы расстояние между центрами ближайших отверстий или от
центра отверстия до края детали было не менее двух диаметров
отверстий;
не допускаются отверстия в тонких выступах и стенках с пе-
ременным сечением из-за возможности образования трещин; если
по конструктивным соображениям нельзя увеличить толщину
стенки до толщины основного сечения, то деталь следует подвер-
гать местной или поверхностной закалке, оставляя стенку неза-
каленной (рис. 3.5);
шероховатость поверхности деталей, подвергаемых закалке,
должна быть не более Ra = 12,5 мкм; при большей шероховато-
сти возможно образование трещин и разрушение детали;
обезуглероженный поверхностный слой и следы окалины при-
водят при закалке к неравномерной и заниженной твердости.
При конструировании деталей, подвергаемых термической об-
работке. необходимо также учитывать вид термической обработки.
При этом необходимо помнить, что стоимость цементации, циани-
рования и закалки с нагревом ТВЧ возрастает с увеличением глу-
бины слоя обработки. Твердость различных участков термически
обрабатываемых деталей может различаться не менее чем на 5
и не более чем на 12 единиц HRC3, Большую разность значений
твердости можно допускать для деталей крупногабаритных и неот-
ветственных.
Значения твердости назначают по одной из следующих шкал:
НВ — для нормирования твердости всех материалов по
ГОСТ 9013—59 (СТ СЭВ 469—77);
HV — для нормирования твердости тонких образцов толщиной
0,3—0,5 мм или поверхностных слоев толщиной 0,03—0,05 мм
по ГОСТ 2999—75;
HRCa — для нормирования твердости твердых материалов
(термообработанной стали, в том числе и закаленной) по
ГОСТ 8.064—79;
HRA — для нормирования твердости очень твердых материа-
лов (твердых сплавов) по ГОСТ 9013—59 (СТ СЭВ 469—77);
HRB — для нормирования твердости мягких материалов (не-
закаленная сталь) по ГОСТ 9013—59 (СТ СЭВ 469—77).
187
Таблица 3.11. Числа твердости металлов н сплавов при различных методах
определения (ГОСТ 8.064—79)
и> Ь £ I 5 ё а: I К ft 2 3; ft а:
146 147 202 201 293 291 31 32,9 460 502 48 49,3
149 149 207 209 18 20 2 302 305 33 34,8 477 5.4' 49 50, <
153 152 212 213 19 21.2 311 312 34 35.8 495 55J 51 52,2
156 154 2)7 217 20 22,2 321 320 35 36.8 512 587 52 53,2
159 159 , 223 221 21 23,1 332 335 36 37./ 532 606 54 55,2
163 162 . 229 226 22 24,0 340 344 37 38.7 555 64< 56 57,1
166 165 235 235 23 25 0 351 361 38 39.6 578 69' 58 59,{
170 17) 241 240 24 26,0 364 380 39 40,6 600 746 59 60,1
174 174 248 250 25 27,0 375 390 40 41.6 627 80,- 61 62,(
179 177 255 255 26 28,0 387 401 41 42.5 652 867 63 63 5
183 183 262 261 27 29,0 402 423 43 44,5 — 941. 65 65,(
187 186 —. 269 272 28 30,0 418 435 44 45,4 — 1021 67 67,t
192 190 — 277 278 29 31,0 430 460 45 46,4 — 1 1 14 69 —
196 197 — — 286 285 30 31,9 444 474 47 48,4 — 1220 72 —
Таблица 312. Твердость цементированной стали
твердости 20 20Х 18ХГТ
Цементированная поверхность 55-63 56-63 56—63
Сердцевина - 17—27 32-42
Сравнительные значения твердости по основным шкалам даны
в табл. З-И.
Выбор материала. Детали, подвергаемые термической обра-
ботке, изготовляют в основном из сталей: 45, 65Г, У10, 20, 18ХГТ,
ШХ15, 40Х и 45Л.
При выборе марки стали следует исходить из ее механических
свойств в закаленном состоянии, конфигурации и толщины сече-
ния детали. Чем выше назначаемая твердость материала, тем
вероятнее появление трещин от остаточных напряжений. Слож-
ные детали, не допускающие значительных деформаций и короб-
ления (например зубчатые колеса, длинные валы ответственного
назначения и др ), нужно изготовлять из стали, приобретающей
188
необходимые механические свойства после закалки в масле (ШХ15,
40Х, 65Г).
Для получения деталей с твердой износостойкой поверхностью
при мягкой сердцевине следует применять малоуглеродистые
стали и подвергать их цементации и закалке. Цементировать ре-
комендуется на глубину 0,5—0,6; 0,8—1,0; 1,2—1,6 и 1,6—2 мм.
Для цементируемых деталей следует использовать стали 20, 20Х,
18ХГТ (табл. 3-12). Сталь 20 применяют только для неответ-
ственных деталей, допускающих закалку в воде.
Из сталей 20Х, 18ХГТ изготовляют детали, которые после це-
ментации закаливают в масле. Важным преимуществом стали
18ХГТ является то, что после закалки сердцевина цементирован-
ной детали приобретает более высокие твердость и предел теку-
чести. что важно для тяжелонагруженных зубчатых колес и дру-
гих деталей.
Стали широко применяемых марок после закалки и низкого от-
пуска имеют примерно следующие предельные значения твер-
дости:
Сталь............. 45 65Г У8 УЮ 40Х
НКСЭ ... 51 63 63 64 51
В табл 3.13 приведены сведения о термической обработке
конструктивных сталей основных марок, в табл. 3.14—чугуна,
в табл. 3 15 — цветных металлов и сплавов, в табл. 3.16—тер-
мопластов.
Правила нанесения на чертежи деталей обозначений термиче-
ской обработки установлены ГОСТ 2.310—68 (СТ СЭВ 367—76).
Основные требования к деталям, подвергаемым объемной
закалке: закалку следует применять для сталей, содержащих
не менее 0,3 % углерода, так как для низкоуглеродистой стали вли-
яние закалки весьма незначительно; особенно эффективно приме-
нение закалки для деталей из качественных и высококачественных
сталей;
во избежание неравномерной твердости из-за ограниченной про-
каливаемое™ и значительных деформаций, крупные детали не
следует подвергать сплошной закалке; для таких деталей рекомен-
дуется нормализация или улучшение заготовок с последующей
местной закалкой нагруженных элементов;
при необходимости общей закалки крупных деталей сложной
конфигурации следует вместо углеродистой стали выбирать соот-
ветствующую легированную сталь, обладающую повышенной про-
каливаемостью и не дающую деформаций и трещин при закалке
в масле;
длинные детали рекомендуется подвергать предварительной
термической обработке (улучшению или нормализации) в заго-
товке до 25—30 HRCS с последующей механической обработкой;
это позволяет устранить деформации после термической обра-
ботки;
189
Таблица 3 13. Твердость конструкционных сталей после термической
обработки
Сталь Термическая обработка НЙС8
Л12 Жидкостная цементация или цианирование 57-63 (поверхность)
35 Закалка в воде, отпуск 32-42
Улучшение (закалка с высоким отпуском) 192-2.35 *
Закалка с нагревом ТВЧ при глубине зака- ленного слоя 1.8 2,2 мм 39—47
Закалка в масле, отпуск 32-42
Закалка в поде или в щелочном растворе 42-51
У10 Закалка в воде или в щелочном растворе, отпуск 59- 63
5ОГ2 .Закалка в масле, высокий отпуск 250 ... 300 •
Нормализация 187 230 *
65Г Закалка в масле, отпуск 43-49
20Х Цементация, закалка в масле, отпуск >212 * (сердцевина) 57-63 (поверхность)
40Х Закалка в масле, высокий отпуск 230-285 *
Закалка в масле, отпуск 35—43
Закалка с нагревом ТВЧ при глубине зака- ленного слоя 1,8—2,2 мм, отпуск 51-55
45Х Закалка, высокий отпуск 230—280 *
40ХН Закалка в масле, отпуск 49—55
18ХГТ Цементация, закалка в масле, отпуск 240—300 * (сердцевина) 57-63 (поверхность)
190
Продолжение табл. 3.13
Сталь Термическая обработка няса
12ХНЗА Цементация, закалка в масле, отпуск 260 * (сердцевина) 59-63 (поверхность)
38Х2Ю Азотирование 260 * (сердцевина) 870... 1020 »• (поверхность)
ШХ15 Закалка в масле, отпуск 59—65
35ХМ Закалка в масле, высокий отпуск 280 . 300 *
Закалка в масле, отпуск 46-54
* Твердость по Бринеллю.
** Твердость по Виккерсу.
Таблица 3.14. Рекомендации по термообработке чугуна
Назначение
Серый
Низкотемпе-
ратурный от-
Нормализация
Медленное нагревание
до 500—350 °C и после-
дующее медленное охла-
ждение до 200 °C
Медленное нагревание
до 850—950 °C и после-
дующее ускоренное ох-
лаждение
Снятие напряжений, уве-
личение вязкости, ста-
билизация размеров
Повышение прочности,
износостойкости
Ковкий,
анти-
фрикци-
онный
Серый,
ковкий,
фрикци-
онный
Серый
Ковкий
Графитизиру-
ющий низко-
температур-
ный отжиг
Графнтизиру-
ющий высоко-
температур-
ный отжиг
Закалка
Нагревание до 600—
750 °C и последующее
медленное охлаждение
Нагревание до 850—
950 °C и последующее
охлаждение
Нагревание до 830—
880 °C с последующим
охлаждением в воде н
масле
Улучшение обрабаты-
ваемости, повышение
пластичности и ударной
вязкости
Улучшение обрабаты-
ваемости, снижение твер-
дости, повышение пла-
стичности
Увеличение твердости
серых чугунов до
ЦВ 500—600, ковких —
до 54—60 HRC3, повы-
шение прочности и из-
носостойкости
191
П родолЖение таб.1. 3 hi
Чугун Термическая обработка Технологии обработки Назначение
Изоюрмиче Нагревание до 830— Повышение твердости.
скал закалка 900 °C с последующим охлаждением в расплав- прочности И ИЗНОСОСТОЙ- КОСТИ при минимальном
Серый, лепной соли при 200 — 400 °C короблении
ковкий Отпуск Патревание до 250— 500 "С с последующим охлаждением на воздухе Снятие закалочных на- пряжений, повышение вязкости, пластичности, предела выносливости
Отпуск Медленное нагревание до 500 °C, выдержка и последующее медленное охлаждение до 200 °C Снятие напряжений в отливках сложной фор-
Нагревание до 900 ’С, выдержка и последую- щее ступенчатое охла- ждение Снятие напряжений в отливках
Нормализа Нагревание до 950 °C, Повышение прочности н
Высоко- прочный ния и отпуск выдержка, охлаждение на воздухе, нагревание до 550—600 4' и после- дующее охлаждение с печью износостойкости
Иютермиче- Нагревание до 880 °C, Повышение износостон»
ская закалка последующее охлажде- ние в расплавленной соли до 350 С и вы- держка при этой темпе- кости мелких деталей простой конфигурации, работающих в -тяжелых условиях
Повсрхност- Нагревание поверхтюст- 11овышепие износостой
ная закалка ного слоя до 950— 1100'С токами высокой частоты кости высокой? гружен- ных деталей сложной конфигурации
Таблица 315
Рекомендации
сплавов
по термообработке цветных металлов и
Цпетпой металл или сплав Тсрмичсс кая обработка Назначение
Алюминиевые сплавы’ литейные (например, АЛ2. АЛ9) и деформируемые, содержащие марганец (например. ЛМц. АМцС) дюралюмины * (например, Д1, Д16) Магниевые литейные и деформи- руемые сплавы всех марок Отжиг Закалка и crape- Отжиг Снятие нагартовки или повышение пластичности Упрочнение Снятие напряжений устранение наклепа, повышение пластич-
192
Продолжение табл 3 I
1 bn* j tro 11 vei алл или сплав Термическая обработкя На iH.i чеиие
[инковые сплавы всех марок Отжиг Слабили 1ацпя разме-
Медные сплавы Н н.•< коте мне ptiTvp- Уменьшение остаточ-
латунь всех марок латунь ЛАНКМи75 2- 2,5- 0,5 0,5 иый отжиг Закалк! п ciapc ных напряжений Упрочнение
бронзы оловянные (ЬрО4Ц4< i7 Г>р05Ц5С5 н др ) Низксиемператур- пыи отжиг Повышение упругости
бронзы безолов явные (БрЛЖМиЮ—3—1,5 и др ) Титан н сплавы на его основе Закалка и старе- ние Повышен не твердо- сти “
всех марок ВТ6, BTI4. ВТ.З -1 Отжиг Закалка и старо Устранение наклепа и повышение иластич Упрочнение
Таблица 316. Термическая обработка деталей из термопластов
Среда Темпера- тура, °C Время обработки Назначение
нагревание | охлаждение
Полиамиды
Парафин 150—160 5—8 мин на 1 мм ТОЛЩИНЫ 1,7- IO’’— 17- 10-’°С/с Уменьшение хла- дотекучести
Парафин, за- тем минераль- ное масло 160 2—2,5 ч В воде Повышение изно- состойкости
7 ч На воздухе
Пар 100 1-2 ч Повышение стой- кости к динамиче- ским нагрузкам
7 Балабанов А. Н.
193
глубина закаливаемого слоя
0,5—2,0 мм; при назначении глу-
бины закаленного слоя для тон-
костенных деталей и их элементов
необходимо учитывать их толщину
во избежание сквозного прока-
ливания;
Рис 3 6 Ступенчатый валик, под
масса деталей может иыть всргнуп,1И закалке ТВЧ
не более 400 кг с учетом габа-
ритов стандартных установок ТВЧ и мощности подъемников;
следует избегать выхода закаленного слоя в опасную (нагру-
женную) зону детали, где может произойти разрушение детали
иод действием напряжений, возникающих при работе детали
в закаленном слое;
необходимо учитывать, что при закалке ступенчатых валиков
в местах переходов от большего диаметра к меньшему остается
незакаленная полоска различной ширины; ширина / этой полоски
зависит от разности диаметров D — d (рис. 3.6):
D d. Чм 'О 15-2(1 2(1
/, мм 1,5 —3 3—5 5—12
при закалке шлицевых валиков твердость и глубина закален-
ного слоя на разных поверхностях различные, во избежание по-
лучения неравномерной твердости диаметр закаливаемого шли-
цевого валика не должен превышать 140 мм;
планки, подвергаемые закалке с нагревом ТВЧ, рекомендуется
изютовлять из сталей 35, 40Х. в отдельных случаях — из стали
20Х с цементацией и последующей закалкой с нагревом ТВЧ;
ширина планки должна быть не более 110 мм (этот размер ли-
митируется мощностью установки и допускаемой деформацией);
если необходимо закалить более широкую планку, например ши-
риной 250 мм, то закалку проводят в 2 приема, и вдоль всей планки
в месте стыка закаливаемых зон остается незакаленная полоса
шириной 4 мм;
острые кромки и углы в местах закалки не допускаются, так
как они при нагревании оплавляются, во избежание оплавления
на углах и кромках закаливаемых поверхностей должны быть пре-
дусмотрены фаски не менее 1 х 45rj (рис. 3.7, а, г),
во избежание образования трещин и оплавления расстояния
от края отверстия до боковой поверхности планки должно быть
не менее 5 мм; при закалке торцовой плоскости это расстояние
должно быть не менее 8 мм (рис 3.7, б); при закалке параллель-
ных плоскостей толщина планки должна быть не менее 15 мм
(рис. 3-7, г); при закалке двух взаимно перпендикулярных пло-
скостей между ними должна быть выполнена глубокая фаска
5x45° (рис. 3-7, в); необходимо учитывать, что при закалке пла-
нок с выступом на закаливаемой поверхности остается сырая
полоска на расстоянии 5—6 мм от выступа (рис. 3.7, б, ж);
195
t) ж)
I’nc 3 7. Планки, закаленные ТВЧ
при закалке стенок пазов у дна паза остаются сырые полоски
на расстоянии 5—6 мм от диа паза (рис. 3 7, д)\
в планках с призматическим пазом можно закаливать стенки
длиной до 60 мм (рис. 3.7. е)
Основные требования к деталям, подвергаемым местной за-
калке с нагревом в соляных ваннах. При конструировании необ-
ходимо учитывать быстрое местное охлаждение деталей после за-
калки, вследствие чего возможны деформация и трещинообразо-
вание, для уменьшения которых необходимо:
переходы от одного сечения к другому делать плавными;
массу металла распределять равномерно (нежелательны длин-
ные открытые пазы и подрезы);
размеры деталей (лимитируются размерами соляных ванн)
согласовать с заводом-изготовителем; наиболее широко применяют
ванны диаметром 280 мм и длиной 300—320 мм;
196
учитывать массу детали; детали толстостенные требуют дли-
тельной выдержки, что приводит к обезуглероживанию и увели-
чению деформации; толщина стенок втулок по возможности не
должна превышать 30 мм, диаметр валиков — 90 мм Масса дета-
ли при местной закалке должна быть не более 40 кг, так как для
нагрева до температуры закалки необходима длительная выдержка.
Основные требования к деталям, подвергаемым химико-тер-
мической обработке. Цементация и азотирование — процессы
длительные и дорогостоящие, поэтому лучше подвергать стали
объемной, комбинированной и местной закалке.
При назначении способа химико-термической обработки сле-
дует:
учитывать размеры сечения выступающих элементов деталей,
например, для мелкомодульпых шестерен во избежание сквоз-
ного науглероживания и сплошной закалки зубьев нужно назна-
ЧН1Ь жидкостную цементацию или цианирование; после жидкост-
ной цементации, цианирования или азотирования поверхности
деталей остаются чистыми и окалина на них не образуется, поэ-
тому последующей абразивной обработки такие детали не требуют
(из-за малой глубины слоя при указанных способах химико-
термической обработки шлифование в большинстве случаев не-
допустимо, окончательную точную механическую обработку вы-
полняют до химико-термической обработки),
после химико-термической обргтботки резьбы имеют повышен-
ные твердость и хрупкость, поэтому их нс рекомендуется закали-
вать (на чертеже указать «Резьбу оставлять сырой»);
в опасных зонах (топкие стенки и перемычки) следует назна-
чагь местную химико-термическую обработку для предупреждения
появления трещин при закалке:
размеры деталей, подвергаемые химико-гермической обрабо-
тке. следует выбирать с учетом способа обработки (цементация,
азотирование, цианирование), размеров цементационных печей,
коробок (при цементации в твердом карбюризаторе), ванн для ци-
анирования и др.;
способ контроля твердости, задаваемый в рабочих чертежах
(но Бринеллю, Роквеллу, Виккерсу, с использованием тариро-
ванного напильника), должен соответствовать химико-термиче-
ской обработке; например, твердость цианированных деталей
измеряют тарированным личным напильником, а не по Роквеллу,
так как алмазный наконечник прибора продавливает тонкий слой
твердой иианированной оболочки.
3.4. ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИЙ ДЕТАЛЕЙ
С ЗАЩИТНЫМИ И ЗАЩИТНО-ДЕКОРАТИВНЫМИ ПОКРЫТИЯМИ
Основные требования к деталям, предназначенным для нане-
сения металлических и неметаллических неорганических покрытий.
Под термином коррозия понимают процесс разрушения металла
под влиянием химического или электрохимического воздействия
197
внешней среды, а также результаты этого процесса. Появление на
изделиях из железоуглеродистых сплавов ржавчины или окалины,
образование на поверхности меди зеленого налета — все это ре-
зультат коррозии. Коррозия снижает прочность и пластичность
металлических материалов, увеличивает трение между движущи-
мися частями машин, механизмов и приборов
Различают три основных класса коррозии: химическую, элек-
трохимическую и контактную
Химическая коррозия возникает при воздействии на поверх-
ность металла агрессивных газов и паров, окислов азота, окиси
углерода, кислорода воздуха, обычно при высокой температуре
(газовая коррозия), или органических жидкостей, не проводящих
электрический ток, т. е. неэлектролитов, например, бензина, ке-
росина. смазочных масел, нефти и др. (жидкостная кор-
розия).
Электрохимическая коррозия происходит при взаимодействии
металлов и сплавов с электролитами — жидкостями, проводящими
электрический ток (например, речной и морской водой, растворами
кислот, солей и щелочей), а также с влажным воздухом.
Разновидностью электрохимической коррозии является поч-
венная коррозия, которой подвергаются магистральные трубо-
проводы,оболочки кабелей и другие металлические конструкции,
полностью или частично находящиеся в земле. Коррозия в этом
случае возникает в результате воздействия влажной почвы на
металл. К почвенной коррозии относится коррозия металлов в це-
менте, бетоне и других плотных массах, способных удерживать
воду.
При контакте двух разнородных в электрохимическом отно-
шении металлов один из них, имеющий более отрицательный по-
тенциал, начинает функционировать в качестве анода и усиленно
корродировать, а другой становится катодом; в результате возни-
кает контактная коррозия Металлы с более отрицательным по-
тенциалом могут разрушаться со скоростями, значительно пре-
вышающими скорости коррозии этих металлов при отсутствии
контакта с другим металлом. Опасность возникновения контакт-
ной коррозии возрастает с ужесточением условий эксплуатации.
При трении одновременно е действием коррозионной среды (на-
пример, под напряжением) возникает контактная коррозия —
фреттинг-коррозия.
Конструкции и сборочные единицы можно защищать от кон-
тактной коррозии следующими методами: правильным выбором
контактирующих металлов, их электрической изоляцией; рацио-
нальными методами конструирования; изоляцией контактных пар
от воздействия внешней среды и др Наиболее эффективный метод
борьбы с контактной коррозией — правильный выбор контакти-
рующих металлов; можно резко уменьшить контактную корро-
зию либо совсем избежать ее, исключив явно недопустимые кон-
такты.
198
Но ГОСТ 15150—69 Приняты следующие условные обошаче
яия групп условий эксплуатации изделий У — умеренный кли-
мат, УХ Л ’ умеренный и холодный климат, ТВ - влажный гро-
пнческнй климат; ТС. — сухой тропический климат, Т —как
сухой. 1ак и влажный тропический климат, О - р,се макрокли-
матические районы на суше кроме макроклиматического района
с очень холодным климатом (обшеклн.матическое исполнение);
М — умеренно холодный морской климат; ТМ - гроппческий
морской климат; ОМ — как умеренно холодный, тдк и трониче
ский морской климат, В—все макроклиматические районы на
суще и на море кроме макроклиматического района с очень хо-
лодным климатом (всеклиматическое исполнение).
В изделиях, предназначенных для эксплуатцип в услииикх
ТС. У, УХЛ, (ХЛ), допустимы контакты любых металлов, кроме
магниевых сплавов. Для матниевых сплавов в этих условиях
допустимы контакты со следующими металлами при защите ipxn
тами или смазочными материалами’ с алюминиево-матпнеьымр
сплавами, со сплавами на цинковой основе, с любым металлом,
покрытым цинком, кадмием, оловом. Общие требования к допусти-
мости контактов разнородных в электротехническом отношении
металлов установлены ГОСТ 9.005 72
11о характеру распространения коррозионных повреждении
на поверхности изделия различают сплошную, местную и межкри-
сталлитную коррозию. Сплошная коррозия распространяется по
всей поверхности, местная—сосре [окочена лишь на от юльных
ее участках. Межкристаллитная коррозия наиболее опасна, она
характеризуется разрушением металла но границам шреп кри-
сталлов. Межкристаллитное коррозионное разрушение происходит
обычно на участках поверхности, имеющих неоднородную струк-
туру или характеризующихся наличием разнородных частиц, на-
пример частиц феррита и цементита в углеродистых сталях
Металлы и сплавы, применяемые без покрытий. Дуя защиты
деталей от коррозии применяют покрытия, вид и толщина коюрых
зависят от металла детали и условий экснлуаыщиц.
Если по условиям сопряжения невозможно нанести покрытие
толщиной, обеспечивающей необходимую защиту от коррозии,
то детали должны быть изготовлены из коррозионно-стойких
металлов и сплавов В табл. 2.26. 2.27 (см гл. 2) дана оценка
коррозионной стойкости материалов в различных средах.
Многие металлы и сплавы применяют без покрытий в различ-
ных условиях эксплуатации. Улучшение качества поверхноечн
повышает коррозионную стойкость металла. Шероховатость по-
верхности деталей, применяемых без покрытий, должна быть
не более Ra — 1,6 мкм.
Золото, платину, палладий, родий, серебро, хромоникелевые
стали с содержанием хрома не более 17 % н никеля 2 % (тина
12Х18Н9Т), высокохромистые стали с содержанием хрома не ме-
нее 18 % (типа 95X18) бронзы (БрКМиЗ — |,БрАЖ9-4,
!9Ч
БрБ2. БрАЖМц 10—3—1,5 и др.), латуни (ЛС59- 1. Л63, Л68,
ЛК80—3 и др.), титановые сплавы, мельхиор, константан, ней-
зильбер, вольфрам, никель, пермаллой применяют в условиях
эксплуатации, соответствующих группам У, УХЛ, (ХЛ). ТС
ТВ, Т, О, И, ТМ, ОМ. В.'
Стали, содержащие 13 % хрома (типа 20ХВ), используют
в условиях, соответствующих всем указанным группам, кроме
группы Т.
В процессе эксплуагации деталей из коррозионно-стойких
металлов допускаются потемнение поверхности, появление от-
дельных точек или пятен коррозии
Металлические и неметаллические неорганические покрытия.
Металлические (гальванические) и неметаллические неорганиче-
ские (окисные, фосфатные и др.) покрытия по назначению делятся
на защитные, защитно-декоративные и специальные.
Защитные покрытия предназначены для защиты деталей от
коррозии в различных условиях эксплуатации. К ним относятся
кадмиевые, цинковые, оловянные и эпоксидные покрытия. К внеш-
нему виду и твердости этих покрытий не предъявляют особых
требований.
Защитно-декоративные покрытия используют для придания
деталям декоративного вида с одновременной защитой их от
коррозии. К ним относятся многослойные покрытия (медь—ни-
кель—хром, никель—хром), никелевые, золотые, серебряные,
эмалевые.
Специальные покрытия предназначены для придания деталям
определенных физических свойств (увеличения износостойкости,
твердости, отражательной способности и др.) с одновременной за-
щитой от коррозии (например, серебряные, золотые, палладие-
вые, радиевые, хромовые).
Условные обозначения металлических и неметаллических по-
крытий в соответствии с ГОСТ 9.073—77 даны в табл. 3.17; этим
же стандартом установлены ряды толщин покрытий. Защитно-де-
коративные покрытия с заданными декоративными свойствами
обозначают по ГОСТ 21484—76.
Правила нанесения на чертежах обозначений покрытий (ме-
таллических, неметаллических, неорганических) установлены
ГОСТ 2.310—68 (СТ СЭВ 367—76).
Выбор покрытий. Выбор вида покрытия и его толщины опре-
деляется назначением детали или изделия, материала, из которого
они изготовлены, условиями эксплуатации. При этом учитывают
назначение и свойства покрытия, способ его нанесения, допусти-
мость контакта сопрягаемых металлов и экономическую целесооб-
разность.
Рекомендации по выбору покрытий в зависимости от условий
эксплуатации даны в ГОСТ 9.303—84.
Для деталей, эксплуатируемых в условиях герметизации, при
периодическом возобновлении смазочного материала или при
200
Таблица 3.17. Примеры обозначений покрытий (ГОСТ 9.073—77)
Способ получе- Покрытие Обозначение
Катодное восстано- Кадмиевое толщиной 15 мкм, хро- матированное Кд15.хр
вление Кадмиевое толщиной 6 мкм, фос- фатированное в растворе, содер- жащем азотнокислый барий, хро- матированное и пропитанное мае. Хромовое твердое толщиной 24 мкм Хромовое двуслойное «молочное» толщиной 24 мкм, твердое толщи- ной 12 мкм Никелевое толщиной 15 мкм, ма- товое, обработанное гидрофобизи- рующен жидкостью 136-41 Хромовое толщиной 1 мкм или менее, блестящее, с подслоем меди толщиной 15 мкм и трехслойного никеля толщиной 21 мкм Цинковое толщиной 3 мкм, фосфа- тированное, для резьбовых деталей с шагом резьбы до 0,45 мм (с огра- ничением максимальной толщины) Покрытие толщиной 9 мкм сплавом медь—олово—свиней с массовой долей меди 7—78%, олова 10— 18 % , свинца 4—20 % Покрытие толщиной 3 мкм спла- вом олово—свинец с массовой долей олова 55—60 %, оплавлен- ное Кадмиевое толщиной 3 мкм по подслою никеля толщиной 9 мкм, хроматированное с последующей термической обработкой для обра- зования диффузного слоя Кдб.окс.фос.хр.прм Хтв24 Хмол24,Хтв12 Н15.м.гфж.136-41 ГОСТ 10834—76 М15.Нт21.Х.б ЦЗ-6. фос. М-О-С (78; ]8) 9 О-С (80) опл. ГТ.НЭ.КдЗ.хр
Химиче- Никелевое толщиной 9 мкм, ги Хим.НЭ.гфж
дрофобизированное Никель-фосфорное с массовой до- лей никеля 88—94 %, фосфора 6—12 %, толщиной 15 мкм Окисное с последующим нанесе- пнем лакокрасочного покрытия Фосфатное с последующим нане- сением голубой эмали АС-182 по классу III для эксплуатации по. крытия на открытом воздухе в уме- ренном макроклиматическом рай- Окисно-хроматное с последующим нанесением лакокрасочного покры- Окисно-станнатное с последующим нанесением лакокрасочного покры- тия Хим.Н-Ф(94)15 Хим.Окс.лкп Хим.Фос/Эмаль АС-182 голубая ГОСТ 19024—79.II1.VI Хим. Оке. Хром, лкп Хим.Окс.Стан.лкп
201
Продолжение табл 3.17
ПбКрЫТИС Оболючсиие
Сьисное 1вердое толщиной 30 мкм. [юкитанн-'с маслом (.'Кисти твердо^, пропитанное ма- Окисное. полеченное в растворе ' .'KHCiior. окргплнннос в бронзе f 41 । П, Цс г н UII >Г ) КЦ слепня 1 >1 , I ИЦ t г с I. CT jMOUIHM нанесением лакокрасочного покры- Фторидио-хроматно-фосфатное Ан Оке тв -ЗО.чрм Ан Оке те масло 137 02 ТУ 6 02 897—78 Ац.Охс.хр Лноцве: брон !овыи Ли Оке Фтор лк,| Ан Фтор Хром Фос
Оловянное Покрытие сплавом олово— свинец из припоя бесеурьмянистого. из готовленного в виде чушки марки [ЮС 40 Гор. 0 Гор Припой Ч ПОС 4С ГОСТ 21930- 76
Металлу Х.|Юми1,иевое юлциной 60 мкм Мет А60
полном и постоянном погружении их в масло и рабочие жидкости,
не вызывающие коррозии, а также при работе в среде сухих инерт-
ных газов и сухого воздуха, допускается выбирать виды и толщины
покрытий, соответствующие более легким условиям эксплуата-
ции.
Если детали по условиям эксплуатации или сопряжения не
могут иметь толщину покрытия, указанную ГОСТ 9.303—84,
то их следует изготовлять из металлов и сплавов, применяемых
в данных условиях эксплуатации без покрытия.
Основные требования к конструированию. Конструктивная
форма изделий существенно влияет на коррозионную стойкость
его отдельных элементов.
Скорость коррозии при этом зависит от следующих факторов:
слитности сечения; обтекаемости элементов; скопления влаги;
общей компоновки и расположения элементов; метода соединения
элементов; концентрации напряжений; методов нанесения или
монтажа теплозащитных и изоляционных материалов; возможно-
сти нанесения и возобновления защитных покрытий; условий эк-
сплуатации.
Для увеличения коррозионной стойкости элементов конструк-
ции и снижения затрат по нанесению покрытий необходимо выби
рать сечения, наиболее обтекаемые, с минимальной слитностью
Слитность сечения — отношение периметра сечения к его площа
202
Таблица 3.18 Наиболее рациональные в коррозионном отношении сечения
(значения коэффициента 0)
Форма течения Размеры. Площадь сечении, см’ Наружный периметр Коэффициент стойкости к коррозии В
J L 75x75x8 23,8 60,0 1,00
J L ЮОх ЮОх 12 200x100x24 45,5 45.6 80.0 60,0 1,49 2,05
1 200х ЮОх 12 45.5 40.0 2,98
d„ - 130 dat, - 12 45,0 40.5 2,88
d - 76 45,5 23,9 4,95
ди — характеризует поверхность элемента, подвергающуюся
воздействию коррозионной среды.
Стойкость сечения к коррозии можно характеризовать также
коэффициентом
р = /7(0,383Р),
где F — площадь сечения, смг: Р — периметр сечения, подверга-
ющегося воздействию коррозионной среды, см; 0,383 — коэффи-
циент стойкости к коррозии сечения из уголка толщиной 8 мм,
принимаемого за единицу измерения.
Из табл. 3.18 видно, что при одинаковой площади для кольце-
вых, коробчатых и круглых сплошных сечений коэффициент Р
в несколько раз больше, чем для обычных сечений из уголков, и,
следовательно, они более коррозионно-стойки, чей сечения из
уголков. При конструировании следует применять трубчатые се-
чения и по возможности ограничивать применение сечений Н-
образных, тавровых, из двух уголков со щелью и двутавровых
с широкими полками. При разработке конструкций необходимо
располагать элементы таким образом, чтобы исключить возмож-
ность скопления влаги (рис. 3.8). Если невозможно обеспечить
такое расположение элементов, то следует предусматривать спе-
циальные осушающие отверстия или каналы для стока. Не-
обходимо также предусматривать вентиляцию тех участков, где
из-за конденсации возможно скопление влаги.
203
ши
О) 5)
Рис. 3.8. Примеры неправильного
(слева) и правильного (справа) рас-
положения элементов (стрелками по-
казаны места скопления влаги)
При конструировании необхо-
димо по возможности избегать
концентрации напряжений в от-
дельных сборочных единицах,
особенно в наиболее ответствен-
ных, так как совместное действие
влаги (электролитов) и остаточ-
ных напряжений может привести
к коррозионному растрескиванию
конструкций.
Параметр шероховатости по-
крываемой поверхности (см.
ГОСТ 9.301—78) следует устана-
вливать не более. Ra - 1,6 мкм
под защитно-декоративные по-
крытия; Ra -- 6,3 мкм — под
защитные покрытия; Ra =-
— 0,80 мкм --- под твердые и
электроизоляционные анодно-
окисные покрытия; Ra —
— 6,3 мкм — под специальные
в зависимости от функциональ-
ного назначения. Это требование
не распространяется на поверх-
ности среза штампованных дета-
лей, нерабочие труднодоступные
для обработки внутренние по-
верхности деталей, резьбовые по-
верхности, а также на детали,
шероховатость поверхности ко-
торых установлена соответствую-
щими стандартами.
Шероховатость поверхности
после нанесения декоративных
покрытий (никелевого, хромово-
не изменяется, если поверхность
полированию. После нанесения за-
го, окисного), как правило,
не подвергают механическому
щитных покрытий, шероховатость поверхности в зависимости от
состояния исходной поверхности и типа электролита либо оста-
ется без изменений, либо снижается на один-два класса.
Поверхность деталей из горячекатаного металла должна быть
чистой (без травильного шлама, окалины, ржавчины и других
загрязнений). На поверхности литых и кованых деталей не дол-
жно быть пор, газовых и усадочных раковин, шлаковых включе-
ний, спаев, недоливов, трещин, за исключением допускаемых
технической документацией на отливки и кованые детали. На
поверхности деталей не должно быть забоин, вмятин, раковин,
расслоений, прижогов, трещин, заусенцев, пор и дефектов от
204
рихтовочного инструмента. Острые углы, кромки деталей должны
быть скруглены радиусом не менее 0,3 мм или иметь фаски для
обеспечения равномерного нанесения покрытий.
При нанесении мегаллических и неметаллических неорга-
нических покрытий на сборочные единицы, имеющие клепаные,
развальцованные, штифтовые и резьбовые соединения, а так-
же на детали с точечной сваркой или сложной конфигурацией
трудно, а иногда практически невозможно полностью удалить
электролит. Трудно удалить электролит из деталей, имеющих
глухие отверстия и полости или глубокие отверстия малых диамет-
ров. Остатки электролита часто являются причиной коррозии де-
талей и снижения качества покрытия В связи с этим предъявляют
ряд требований при конструировании подобных сборочных еди-
ниц н деталей:
не допускается нанесение покрытий на разъемные сборочные
единицы в собранном виде;
не допускается нанесение покрытий на сборочные единицы
(соединенные клепкой, запрессовкой, свинчиванием), имеющие
зазоры, из которых невозможно удалить остатки электролита;
недопустимы анодное окисление алюминиевых литейных спла-
вов с арматурой из стали, меди и ее сплавов, а также нанесение по-
крытий на металлическую арматуру после частичной ее запрес-
совки в пластмассу;
сварные и паяные детали, на которые наносят покрытия, дол-
жны иметь но всему периметру непрерывные швы. исключающие
возможность затекания электролита; точечную сварку деталей под
покрытия необходимо производить но герметизирующим матери-
алам; для легких и средних условий эксплуатации допускается
нанесение покрытий без заполнения шва герметизирующим ма-
териалом;
на сварные и паяные детали, литые детали из металлокерамики,
различные сборочные единицы, имеющие зазоры и глухие полости,
в исключительных случаях допускается накосить покрытия из
разбавленных, относительно неагрессивных электролитов (фос-
фатные. оксидно-фосфатные. никелевые и др.).
Нанесение покрытий нескольких видов на одну и ту же деталь
представляет значительные трудности, а в ряде случаев и невыпол-
нимо Если необходимо на стальную или латунную деталь нане-
сти два покрытия (черное и декоративное светлое), то можно ре-
комендовать окисное химическое в сочетании с однослойным хро-
мовым покрытием.
При легких условиях эксплуатации допускается наносить
электролитические и химические покрытия на детали из черных
и цветных металлов и сплавов (кроме алюминиевых и магниевых),
отлитых любым методом. При средних условиях эксплуатации до-
пускается наносить электролитические и химические покрытия на
детали из стали, медных и цинковых сплавов, отлитых в кокиль,
под давлением и по выплавляемым моделям. При жестких и очень
205
жестких условиях эксплуатации на все металлы и сплавы, при
всех условиях эксплуатации на детали из алюминия и магния,
при средних условиях эксплуатации на детали из чугуна электро-
литические и химические покрытия наносить не рекомендуется.
Для защиты от коррозии литых деталей из любых металлов н спла-
вов при всех условиях эксплуатации рекомендуется наносить
лакокрасочные металлизационные покрытия.
При конструировании деталей сложного профиля следует счи-
тывать. что толщина электролитических покрытий неравномерна
Толщина покрытия в каналах, вырезах, полостях, на вогнутых
участках глубокопрофилированных деталей и пр. может быть
меньше, чем на открытых (внешних) поверхностях этих деталей:
для цинковых, медных, кадмиевых, оловянных, оловянно-
свинцовых и серебряных покрытий на 30—50 %; для никелевых,
оловяино-иикелевых и хромовых покрытий на 50—70 % В узких
глухих отверстиях шириной или диаметром до 12 мм и в узких
сквозных отверстиях шириной или диаметром до 6 мм на глубине
не более двойной ширины или диаметра толщина электролитиче-
ского покрытия ничтожно мала или покрытие отсутствует В связи
с этим, если необходимо нанести покрытие на детали сложной кон-
фигурации. на чертеже указывают участки поверхности, которые
должны быть покрыты слоем металла заданной толщины, а для
остальных участков —минимальную толщину покрытия, которая
может быть иенормирована. Такое оформление чертежа повышает
технологичность деталей и упрощает работу гальванического цеха.
Для надежного и удобного контакта изделия с подвеской ванны
и во избежание дефектов (прогар, механические повреждения, не-
покрытые места) необходимо предусматривать специальные тех-
нологические отверстия, облегчающие монтаж деталей на под-
веску.
Необходимо предусматривать после покрытия обезводорожи-
вание пружин и других изделий из стали, от которых требуются
упругие свойства.
Основные требования к деталям и сборочным единицам, пред*
назначенным для нанесения лакокрасочных покрытий. Класси-
фикация и обозначение лакокрасочных материалов. Все изготовля-
емые отечественной промышленностью лакокрасочные материалы
классифицируются по трем признакам (ГОСТ 9825—73):
по виду — лак. краска, порошковая краска, эмаль, грунтовка,
шпатлевка;
по химическому составу —смолы, масла, эфиры, целлюлозы,
входящие в пленкообразующие вещества (табл. 3 19);
по преимущественному назначению, т с. по условиям эксплу-
атации лакокрасочных покрытий (табл 3.20, 3 21).
Марки красок, эмалей, грунтовок и шпатлевок состоят из пяти
групп знаков, а марки лаков —из четырех групп знаков
Первая группа знаков указывает вид лакокрасочного матери-
ала (краска, лак, грунтовка и др ) Для масляных и алкидных кра-
206
Кл«-£!<4ММК(Ю
.«акемза-.-очч»:’.
KavvvHosbit*
МчС-;:»и-<' г' -
UHt'l-cfeiv .'ЗСЛСЩ. СУН'ЩЩ! ?:/>
Для в<,гдоразС»ав.-1яемь’.': ।д;ды>. >дь> •- в;>.Л>зм''днс!И'':НЫ \ тика
красочных материалон ис седер же ?:ч' органических ?? стиори-
телеи, между нервс-й я второй 'рсгпе -какси <давят буквенный
индекс указывающий !.а рд-новидны-;лакокрассипюго матери-
ала, например для ’-;рас;<;з пордиплд.ой букв-, i1 .чл” краски
нодоразбазляемоР В дл- кпаек:; додоэмульсимнной для
лака, не содержащей, ;дгчаищс- пасунорлтелй, -- ь с г д
Третья групна 'in-HvOfj я обоа га ча н и я лаков, красок и эмалей
указывает преимущественное назначение лакокрасочного матери-
ала и обозначается цифрой -см габл <Д0 Для обозначения грун-
товок в этой группе ->!-аксс с’зщл ссДу щкаглезок - 00
207
Таблица .3 20 Классификация и обозначение лакокрасочных материале»
по преимущественному назначению
Группа лакокра- сочных материалов Обозиа- Преи му щесткен ное назначение покрытий; условия эксплуатации
Атмосферостойкие | Стойкие к атмосферный воздействиям в раз-
Ограниченно атмо- 2 личных климатических условиях и экс плуатирусмые на открытых площадках Эксплуатируемые под навесом и внутри
сферостонкие Водостойкие 4 неотапливаемых и отапливаемых помещений Стойкие к воздействию пресной воды и ее
Специальные 5 паров, а также морской воды Обладающие специфическими свойствами
Масл обензостойкие 6 {стойкие к рентгеновским и другим излу- чениям. светящиеся, терморегулирующие, для пропитки тканей, окраски кожи, ре- зины, пластмасс и др ) Стойкие к воздействию минеральных масел
Химически стойкие 7 и консистентных смазочных материалов, бен- зина. керосина и других нефтяных продук- тов. содержащих не более 20 % аромат иче скнх соединений Стойкие к воздействию кислот. щелочей
Термосюйкие 8 и других жидких химических реагентов и их паров Стойкие к воздействию повышенных тем-
Электроизоляционные 9 ператур Подвергающиеся во‘действию электрически-
Грунтовки 0 го тока, электрической дуги и поверхностных разрядов
Шпатлевки 00 —
Для масляных густотертых красок перед третьей группой знаков
ставят также цифру 0.
Четвертая группа .знаков включает порядковый номер, при-
своенный данному лакокрасочному материалу, и состоит из од-
ной, двух или трех цифр. Для масляных красок вместо порядкового
номера в этой группе знаков ставят цифру, соответствующую оли-
фе, на которой изготовлена краска: 1 —олифа натуральная,
2 —олифа оксоль, 3 —олифа глифталевая, 4 —олифа пентафта-
левая, 5 —олифа комбинированная. После порядкового номера
можно указывать одной или двумя прописными буквами некоторые
особенности лакокрасочного материала, например: ГС, ХС —
горячая или холодная сушка, М, ПМ —матовый или полумато-
вый, ПГ —пониженной горючести и т. д,
Пятая группа знаков указывает цвет краски, эмали, грунтовки
или шпатлевки, например: черная, зеленая, красная, темно-се-
рая и др. При большом разнообразии оттенков одного и того же
цвета после цвета ставят порядковый номер (голубая 1, голу-
бая 2).
208
Таблица 3.21 Стойкость .laKOKpaco'inwx уатерш'.лг с
Атмосфера i 1 . ' 1
средних широт 1 1 i 1 v i:i> in: '>' г-11-1 ' ‘
тропических широт II '1 ЬЬ ; : | ,
Вода. 1
пресная i .V > r-"i : . - 'У1
морская । о in •V ' .7 а 1 л । . , :> । . ,
Минеральное масло i н i :< X I X ! ВВ ! У ; BA 1 X
Бензин I h и л. . । \ | а л | .01
Углеводороды I II' 11 > V 1 а 1 л ’ ' , b 1 isK
К тпг.. v ' 1 .V 1 J ; X 4t‘i j v j v 1 X
Щелочь | II । г! н | н r । Ч 1 ,в
Примечание :> ио.1 ЧИС ПРИНЯТ!,
Н — низкая. У уд< тьна р — 1 ь я
Ниже приведены примерь обозначений
Лак БТ-569: лак —вид материала, o'i — обозначение лако-
красочного материала по химическому составу, т е. битумный
(см, табл. 3.19), 5 —группа материала по назначению, т. е. спе-
циальный (см. табл. 3.20), 69 — порядковый номер материала.
Краска П-ЭП-971 серая1 краска — пид материала, П —поро-
шковая, ЭП —эпоксидная, 9 —электроизоляционная. 71 —
порядковый номер материала, серая —цвет краски.
Эмаль АС-1115 белая: эмаль — вид материала. АС — алкидно-
акриловая, I —атмосферостойкая, 115—порядковый номер ма-
териала, белая — цвет эмали
Грунтовка ВЛ 02 зеленовато-желтая: грунтовка —вид мате-
риала, ВЛ —поливинилацетальная, 0 —грунтовка, 2 —поряд-
ковый номер, зеленовато-желтая —цвет грунтовки.
Шпатлевка ПФ-002 красно-коричневая: шпатлевка —вид
материала, ПФ —пентафталевая. 00 —шпатлевка, 2 —поряд-
ковый номер материала, красно-коричневая —цвет шпатлевки,
При выборе лакокрасочного материала для того или иного
покрытия руководствуются не только защитными, но и технологи-
ческими свойствами материала, т. е. возможностью нанести его тем
или иным методом на поверхность изделия, режимом сушки и др.
Классификация лакокрасочных покрытий. Лакокрасочное по-
крытие получают нанесением лакокрасочного материала на окра-
шиваемую поверхность с последующим формированием пленки.
209
Лакокрасочные покрытия классифицируют в соответствии
с ГОСТ 9 032—74 по внешнему виду и по условиям эксплуатации
По внешнему виду покрытия делятся на семя классов в зависи-
мости от степени блеска, числа посторонни’' частиц (включений)
на поверхности, ряби, подтеков, образовавшихся в результате
стекания лакокрасочного материала е поверхности изделия, штри-
хов, рисок, неоднородности цвета (разнооттеночяосгъ) и гюлнистс-
сти Для всех классов покрытий не допускаются дефекты, ухудша-
ющие защитные свойства покрытия (пузыри, надколы, кратеры,
морщины).
По условиям эксплуатации лакокрасочные покрытия разде-
ляют на стойкие к воздействию климатических факторов и стойкие
в особых средах Установлены группы хсловпй эксплуатации в за-
висимости от условий размещения окрашенных поверхностей из-
делий (т. е места нахождения окрашенных изделий) и устойчи-
вости покрытий к влиянию совокупности воздействующих клима-
тических факторов.
Условия эксплуатации установлены ГОСТ 9 104 —79 в зависи-
мости от стойкости покрытий к воздействию совокупности климати-
ческих факторов на открытом воздухе различных макроклиматиче-
ских районов и категории размещения окрашенных поверхностей.
Параметры климатических факторов, характеризующих макро-
климатические районы по ГОСТ 15150—69, установлены
ГОСТ 9.039—74, ГОСТ 16350—80, ГОСТ 24482—80.
Группы условий эксплуатации для всех макроклиматически?:
районов и категории размещения окрашенных поверхностей изде-
лий при различной загрязненности атмосферы коррозионно-ак-
тивными реагентами приведены в табл. 3 22. классификация лако-
красочных покрытий, стойких в особых средах, —в табл. 3.23.
Системой лакокрасочных покрытий называют сочетание после-
довательно нанесенных* лакокрасочных материалов. Основными
слоями лакокрасочною покрытия являются' грунтовочный (грунт),
наносимый непосредственно на подготовленную поверхность;
шпатлевочный, наносимый на грунтовочный слой для выравнива-
ния поверхности, заполнения пор и др.; кроющий слой, образуе-
мый при нанесении эмали, краски или лака
Тип грунтовки выбирают с учетом свойств окрашиваемого ма-
териала, покровного материала и условий эксплуатации изделия,
шпатлевку — в зависимости от типа грунтовки и покровного ма-
териала; кроющих слоев может быть несколько.
Системы покрытий выбирают по специальным справочникам,
содержащим сведения о применяемых в этих системах эмалях,
красках, лаках, грунтовках, числе наносимых слоев, толщине и
назначении покрытия, а также о щ а ссестщич и и i
ственной сушки.
Обозначение покрытия состо
покровного материала (обознач н <е — j j 1
цвета; номера стандарта на данны ( Maiepnn к час ио?
21!
Таблица 3.23 Классификация лакокрасочных покрытий, стойких
в особых срезах
Группа покрытий Vi-.joniis эк. плу,1Твц;1>: ио характеру среды или силу » поэдсПсгвпи Обозначение уелопий эксплуатации
Водостойкие Специальные Масло и бепзостойкис М.ю.катойкис Бензостойкие Химостойкие Термостойкие Электроизоляционные Морская, пресная вола Н ГС Пары Пресная вод.'| и сс пары Морская нода Рентгеновское излучение. 1 лубокии холод открытое пламя, биодотичс окне воздействия и др. Минеральные масла и сма истые ма сериалы, бензин, керосин и другие пефн-нродукш Минеральные масля и смазочные ма- териалы Бензин, керосин и другие нефтепро- дукты Различные химические реатенты Агрессивные газы, пары и жидкости Растворы кислот Растворы щелочей Повышенные температуры от 60 до 500 с( Электрический ток. коронные п по- верхностные разряды 4/1 4/2 5 6 6/1 6/2 7/1 7/2 8
Таблиц а 3.24 Примеры обозначения лакокрасочных покрытий
Грунтовка ГФ 021 краснокоричне-
вая ГОСТ 25129—82.111 6/1
Эмаль МЛ-242 белая
ГОСТ 10982-75 1.У
Эмаль НЦ-11 зеленая
ГОСТ 9198—83.1 6/2-УХЛ
КД 6'эмаль ХВ-16 бежевая
ТУ 6-10-1301—83 Лак АК-ЦЗФ
бесцветный
ГОСТ 23832—79.11.6/2-ТЗ
Покрытие краско-коричневой грунтовкой
ГФ-021 по III классу^ эксплуатируемое
при воздействии минерального масла
Покрытие белой эмалью МЛ-242 no I клас-
су, эксплуатируемое в вентилируемом
помещении в условиях умеренного ма-
кроклиматического района в сельской
местности
Покрытие зеленой эмалью НЦ-11 по
1 классу, эксплуатируемое на открытом
воздухе при воздействии бензина, керо-
сина и других нефтепродуктов в условиях
умеренно холодного климата
Кадмиевое покрытие толщиной 6 мкм
с последующей окраской бежевой эмалью
ХВ-16 и бесцветным лаком АК-ПЗФ
по II классу, эксплуатируемое в поме-
щении с естественной вентиляцией при
воздействии бензина, керосина и других
нефтепродуктов в условиях тропического
влажного макроклиматического района
212
Таблица 3.25 Обозначение категории изделий
Укрупненные категории Дополнительные категории
X арактеркс гика Обо чение .Характерно! и ка « 3| о5 =
Для эксплуатации на открытом воздухе (воздействие совокупности клима'т|1|еск:1х факторов, харак терных для данного макроклима- тического района) । Для хранения в процессе эксплуатации в помещениях категории 4 и работы как в условиях категории 4, так п (кратковременно) в других условиях, в юм чи- сле на открытом воздухе 1.1
Для эксплуатации под навесом или в помещениях (объемах), где колебания гемпсратуры и влаж- ности воздуха несущественно от- личаются от колебаний на откры том воздухе и имеется сравни телыю свободный доступ наруж- ного воздуха, например в палат- ках, кузовах, прицепах метал- лических помещениях без тепло- изоляции, а также ь оболочке комплектного изделия категории 1 (отсутствие прямого воздействия солнечного излучения и атмо- сферных осадков) 2 Для эксплуатации в каче- стве встроенных элементов внутри комплектных изделий категории 1. 1 1. 2, кон- струкция которых исклю- чает возможность конден- сации влати па встроенных элементах (например вну- три радиоэлектронной ап паратуры) 2.1
Для эксплуатации в закрытых помещениях (объемах) с есте- ственной вентиляцией без искус ственпо регулируемых климати- ческих условий, где колебания температуры и влажности воздуха и воздействие песка и пыли су- щественно меньше, чем на откры- том воздухе, например в металли- ческих теплоизолированных, ка- менных. бетонных, деревянных помещениях (отсутствие воздей- ствия атмосферных осадков, пря- мого солнечного излучения, суще- ственное уменьшение ветра; суще- ственное уменьшение или отсут- ствие воздействия рассеянного солнечного излучения и конденса- ции влаги) Для эксплуатации в нере- гулярно отапливаемых по- мещениях (объемах)
213
Продчлжение табл. 3 25
Укр\»ш.ихые мк;онп Дополнительные категор!
Ха-акгериетик । Обо- 2^
Для эксплуатации я помещениях объемах) с искусственно рсгулп пемымн климатическими усло- виями, например в закрытых- ота- чиваемых и-'ln охлаждаемых и пентил пруемых производственных и других, в том числе хорошо вентилируемых подземных поме- щениях (отсутствие воздействия прямого солнечного излучения атмосферных осадков, ветра, пе ска и пыли, наружного воздуха, отсутствие или существенное уменьшение воздействия рассеян И01о солнечного излучения и кон- денсации влаги) 4 Для эксплуатации в поме- щениях с кондиционирован- ным или частично кондицио- нирован л им воздухом Для эксплуатации в лабо- раторных. капитальных жи- лых и других подобного типа помещениях 4 1 4 2
Для эксплуатации в помещениях (объемах) с повышенной влаж- ностью (например, в неотапливае- мых и невентилируемых подзем- ных помещениях, в том числе шахтах, подвалах, в почве, в тан- ках судовых, корабельных и дру- гих помещениях, где возможны длительное присутствие воды или конденсация влаги на стенах и потолке, в частности, в некото- рых трюмах, некоторых цехах текстильных, гидрометаллурги- ческих производств и т. п.) 5 Для эксплуатации в каче- стве встроенных элементов внутри комплексных изде- лий категории 5, конструк- ция которых исключает воз- можность конденсации вла ги на встроенных элемен- тах (например, внутри ра- диоэлектронной аппарату- ры)
Примечание Не изготовляют изделия видов климатических испол-
нений У4 и ХЛ4, У4.1 и ХЛ4.1, У4.2 и ХЛ4.2; Т4; T4.I; Т4.2; ТС2.1; 03; 03.1,
так как изделия этих климатических исполнений удовлетворяют требованиям,
предъявляемым к изделиям следующих климатических исполнений соответ-
ственно: УХЛ4, УХЛ4.1; УХЛ4 2; 04; 04.1; 04.2. ТС2; ВЗ; В3.1.
условий эксплуатации покрытия (воздействие климатических фак-
торов — см. табл. 3.22 и 3.25, воздействие особых сред —см.
табл. 3.23); обозначения покровного материала или системы покры-
тия, класса отделки и условий эксплуатации (разделяются точ-
ками). При воздействии различных условий эксплуатации их обоз-
начение отделяют знаком дефис Правила нанесения на чертежах
214
Неправильно
Рис 3 9 Конструкции с элемен-
тами, подлежащими окрашиванию
деталей и сборочных единиц обо-
значении покрытии установлены
Г'Х г > 1() PS (GT С )В 367—76).
. Спускается указывать специ-
I / (.tofhi 1 сплуатации:
< i нт с ( т кн жрашенной
поверхности одновременно или
поочередно находятся в различ-
ных условиях эксплуатации, то
Ее ПС 1 Я ЫВПК'Г в обозна-
J I 1СВИ е условие
эксплуатации славят на первом
месте
Трепования к окрашиваемым
деталям и спорочным единицам
Летали должны поступать на ок-
раске после проведения сварочных,
слесарных механических работ. Поверхности деталей не должны
иметь заусенцев, неудаленных сварочных брызг и флюса, наплывов
нанки Острые углы и кромки деталей, подвергаемые окрашива-
нию. следует скруглять (радиус не менее 0,3 мм), пластины зака-
тывать или делать плавные изгибы (рис. 3.9).
На поверхностях литых деталей не должно быть неметалличе-
ских макровключений, пригара формовочной смеси, нарушений
сплошности в виде раковин, трещин, спаев и др.
Технические требования к качеству поверхности, технология
подготовки поверхности изделий перед окрашиванием должны
соответствовать требованиям ГОСТ 9.042—80. шероховатость по-
верхности, обеспечивающая получение покрытий заданного класса
отделки без шпатлевки и со шпатлевкой, —требованиям табл.
3.26. Классификация и основные параметры методов окрашивания
установлены ГОСТ 9.105—80.
Временная противокоррозионная защита (консервация) обес-
печивает защиту изделий от атмосферной коррозии при хранении
и транспортировании Такой защите подлежат изделия с металличе-
скими поверхностями, а также металлическими и неметалличе-
скими неорганическими покрытиями- Временной защите не под-
вергают изделия или их поверхности, обладающие требуемыми
эксплуатационными и декоративными свойствами (изготовленные
из коррозионно-стойких металлов, расположенных внутри гер-
метизированных объемов и др.).
Консервация включает подготовку поверхности, нанесение
средств временной защиты и упаковку. В зависимости от приме-
няемого технологического процесса и требований, предъявляе-
мых к изделию, допускается исключать одну или две из указанных
стадий или совмещать их.
Покрытие для временной защиты выбирают по ГОСТ 9.014—78
(СТ СЭВ 992—78).
215
Таблица 3.26. Рекомендации по выбору шероховатости окрашиваемой
поверхности
Класс покры Пид покрытии мкм
без приме- шпатлевки с применением шпатлевки для деталей
габарит. крупно-
I Гладкое глянцевое 0.80 - -
II Гладкое (высокоглянцевое, глян- цевое, полу глянцевое, нолуматс- 1,60 -0,80 1,60 3.2
Рисунчатое 1.60 1.60 6,3
III Гладкое (глянцевое, полугляице- вое, полуматовое, матовое) 1,60 3,2 12,5—6,3
Рисунчатое 3,2 6.3 12,5
IV Гладкое (полуглянцевое, полума- товое, матовое) 3,2 6,3 25
Рисунчатое 6,3 12,5 50
V Гладкое (полуглянцевое, полума- товое, матовое) 6,3 Не регламенти- руется
Рисунчатое 25
VI; VII Гладкое, рельефное Не регламентируется
Примечание. Не допускается наносить шпатлевку на наружные
поверхности деталей, испытывающих вибрацию, ударные нагрузки, и на по-
верхности, подлежащие гравировке.
ГЛАВА 4
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИЙ СБОРОЧНЫХ
ЕДИНИЦ
4.]. НАЗНАЧЕНИЕ СБОРКИ И ЕЕ РОЛЬ
В СОЗДАНИИ КОНСТРУКЦИЙ ИЗДЕЛИЙ
И ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА
Сборка — наиболее сложный и ответственный процесс в общем
комплексе производства изделий.
Основные признаки и группировка конструктивно-технологиче-
ской классификации видов соединений и сборки, применяемой
в машиностроении, установлены ГОСТ 14.320—81. Виды соеди-
нений классифицируют по следующим основным признакам:
целостность соединения, подвижность составных частей, форма
поверхностей, метод образования соединений (рис. 4.1). Целост-
ность соединения (I) характеризует его состояние при разборке,
подвижность его составных частей (11) — возможность относитель-
ного перемещения составных частей в изделии, форма поверхно-
стей (III) —основную геометрическую форму сопрягаемых по-
верхностей составных частей изделия, а метод образования соеди-
нения (IV) —конструктивные технологические особенности обра-
зования соединений при сборке составных частей изделия.
Виды сборки классифицируют по следующим основным приз-
накам: объект сборки, стадия сборки, организация производства,
последовательность сборки, подвижность объекта сборки, механи-
зация и автоматизация сборки, точность сборки (рис. 4.2).
Точность и качество сборки обеспечивают преимущественно
соответствующим построением технологического процесса сборки.
Однако методы достижения, требуемые точность и качество сборки
в значительной степени зависят от конструкции деталей и сбороч-
ных единиц, их собираемости и взаимозаменяемости, определяе-
мыми оптимальным построением размерных цепей.
Нередко для улучшения размерной цепи (взаимосвязи) изменя-
ют конструкцию изделия, сборочных единиц и деталей, чтобы, со-
хранив эксплуатационные качества, снизить трудоемкость изго-
товления. Размерные цепи следует рассчитывать при выполнении
рабочих чертежей опытного образца изделия одновременно с про-
становкой размеров и назначением допусков,
Если при конструировании изделия не сделан расчет размерных
цепей, то при сборке выявляют следующие недостатки: сборочные
единицы (детали) не входят в назначенные места и требуется их
пригонка; сборочные единицы (детали) входят между определен-
ными элементами конструкции со слишком большими зазорами;
сборочные единицы собраны так, что значительно не совпадают осн
217
Соединение
Рис 4 I Классификация видов соединений
I
1
Объект
сборки
Стадия
сборки
Организация
производства
Рис. 4.2. Классификация видов сборки
_____L_
Последо-
ватель-
сборки
Рис. 4.3. Пример расширения допуска на
неточность изготовления деталей
деталей, которые по условиям работы должны отклоняться одна
от другой незначительно
Одинаковые конструктивные решения при одних и тех же взаи-
мосвязанных размерах позволяют частичным изменением конструк-
ции сборочной единицы значительно увеличить допуски на неточ-
ность изготовления деталей. Например, в соответствии с техниче-
скими условиями размер N (рис. 4.3) должен быть выдержан с до-
пуском SN = 0,3 мм. Средняя точность размера N размерной
цепи для конструкции до изменения при пяти проставленных раз-
мерах 0,3/5 = 0,06 мм, после изменения при трех проставленных
размерах 0,3/3 — 0.1 мм.
4.2. ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Взаимосвязь технологии сварки и конструкции соединяемых
элементов. Технические преимущества сварных конструкций по
сравнению с конструкциями, изготовленными другими методами
получения неразъемных соединений, обеспечили широкое распро-
странение сварки в различных отраслях машиностроения. Однако
при оценке сварной конструкции прежде всего надо убедиться
в том, что ее применение экономически целесообразно по сравнению
с другими видами конструкций (цельнолитой, цельнокованой, кле-
паной или резьбовой).
Создание технологичной сварной конструкции невозможно без
ее тщательной технологической проработки на этапах проектиро-
вания и конструирования
По форме сопряжения свариваемых элементов можно выделить
следующие основные типы швов сварных соединений (рис. 4.4):
220
Рис. 4.4. Основные типы швов сварных соединений
л}
а—д —стыковые; е —нахлесточные, ж—и —угловые; к, л —
тавровые
Швы стыковой сварки с оплавлением газовым пламенем отбор-
тованных кромок без присадочного материала применяют при
толщине свариваемого материала 1—3 мм (рис. 4.4, а). При тол-
щине свариваемого материала до 6 мм при ручной и до 10 мм
при автоматической электросварке применяют стыковые соедине-
ния без разделки кромок (рис 4.4. б), при больших толщинах —
с разделкой кромок (рис 4.4. в) Этот вид сварки, в том числе с
подкладкой (рис. 4.4, г) или нодваркой с обратной стороны и дву-
сторонней разделкой кромок (рис. 4.4. б), широко применяют
при сварке труб, листового и прокатного материала, ферм, рам
и других конструкций. В основном для этого вида соединений
используют электросварку плавящимся электродом под слоем
флюса.
Нахлесточными соединениями (рис. 4.4, е) соединяют полосы,
листы, прокатные профили в случаях, когда стыковые сварные сое-
динения трудно выполнить. В основном для этого вида соединений
применяют электросварку. Угловое соединение с оплавлением
металла газовым пламенем (ряс. 4.4, ж) применяют для сварки
сосудов, коробок из тонкого листа. При больших толщинах листов
применяют односторонние (рис. 4.4, з) или двусторонние
(рис. 4.4, «) швы без скоса кромок, выполняемые приемущественно
221
g Таблица 4.1 Характеристика основных способов сварки OC.'.IUHCHI'C 1 22,;.
Сварка Матерна.'! свариваемых | i\комеьдусмоя ! площадь сечении I элементов
Электродуглвая ручная ме- таллическим электродом Сталь, ;-люминиезые <пла 1 ' --,1 '1.« СТЫКОВ'?., 'тсчяое с отбор ’опкой, тавр, -вое
Автоматическая под флюсом Сталь нс .ли ,330-
Электродуговая угольным электродом Пизкоутлеродиыая сталь, алюминий, медь 4-12 ,, (,Л'ЫК'||!Ое С е’ Метаии; 'х -ь . 'Галиной 'Деткой, дрпСч’- .чая об- работка;, имиче; ч.нй
Аргоиодуговач Кор ровной но-стой кая сталь, алюминиевые х маг- ниевые сплавы, титан и его сплавы < 4 мм Стыковое, тавро вое с отбортин-
Атомно-водородная Легированные стали < S мм То же Го же
Газовая Сталь, алюминиевые и медные ^плавы < 2 мм 10 мм Стыковое с от бортовкой Механический (стальнои щеткой)
Газопрессовая Сталь <25 000 мм2 Стыковое Обработка резанием торцов
Контактная стыковяг, Стиль г а.<ю-‘1-.>.>'ое:'с
•опрог-1зле;;нег.1 j ( СтаЛЬ, аЛЮМИНЫ?Ь;ОС И М-.',| НЫ( сплава
чi“га>л.'вая ('очечная j j Сталь ни нжуглеродистая легирован-оо, коррозион iio-стойча- <д-юм;;енсг<1.|( н медi:о1 . тоы
Роликовая j -- - — -
Т рением
s.Ki.ieHiw деталей, подготовленных к сварке
электрисваскоя. laapoaoe соединение (рис. 4 4, к. л) не требует
и и hi ci 11 н и bi и ipoMJh uuiiiTb применения —кор-
пусные детали, рамы и др
К< тг >i<t' I upi I uu ( ивисят от вида сварки
<гн>ч 4 i| i п tie iK i (< ( гвс tin Ю1ДИМИ государственными
iTUMpinu H i >64-0 i(X Г 471т—79, ГОСТ 11533—75,
ГОСТ 11534—75 ГОС! 14771 -76. ГОСТ 14776—79,
ГОСТ 1 !Ы)6- > ( <Т '5164 -75 1 ОСТ 15878—79,
ГоС| Ю1>~ -К |ОМ 1ЫН8 S0 1(<Т 16098 —80.
ГОС1 э 51 -7' CTU62 °> -оо) Г(М Т 23792—79.
Форму разделки кромок и их сборку под сварку характеризуют
четыре основных конструктивных элемента (рис. 4.5): зазор Ь,
притупление с. угол |3 скоса кромки и угол а разделки кромок,
равным |j или 2ф
Существ-,Ю1дие епосеоы дуговой сваоки без разделки кромок
позволяют сварить металл ограниченной толщины (при односторон-
ней ручной сванке — до ч ,мм. при механизированной под флюсом-
до 18 мм) При сварке металла большой толщины необходима раз-
делка кромок. Угол скоса кромки обеспечивает определенный угол
разделки соединения, что необходимо для доступа электрода и дуги
в глубь соединения и полного проплавления кромок на всю их
толщину.
Стандартный угол скоса кромок н зависимости от способа сварки
и типа соединения изменяется в пределах от 20° ± 5° до 604 ±
± 5°. Тип и угол разделки кромок определяют количество необ-
ходимого дополнительного металла для заполнения разделки
шва, а значит, и производительность сварки. Так, Х-образная
разделка кромок по сравнению с V-образной позволяет уменьшить
объеь( наплавленного металла в 1,6—1.7 раза; уменьшается время
на обработку кромок. Однако возникает необходимость вести свар-
ку с одной стороны шва в неудобном «потолочном» положении
или кантовать свариваемые изделия.
224
Обычно притупление с -
-- 2 -ь I мм; его назначение —
обеспечить правильное Фор-
мирование шва и предотвра-
тить прожоги в вершине шва.
Затор b обычно равен i.o
2,0 мм; при принятых vr-'i.ix
разделки кромок зазор нсоОхо- р11С 4 к задний мост автомобиля
дим для провара вершины
шва, в отдельных случаях при различных способах сварки зазор
может быть равен нулю или достигать 8--I0 мм и более.
В месте стыка спариваемых заготовок необходимо предусматри-
вать возможность применения автоматизированных методов сва-
рки Для этого швы должны быть достаточно протяженными и не-
прерывными. а соединяемые сечения —одинаковыми по толщине.
Следует предусматривать возможность свободного доступа ко
всем щвам не только в процессе проведения сварки, но н для по-
следующего осмотра и контроля
Выбранный метод должен обеспечивать помимо необходимых
прочностных и эксплуатационных свойств конструкции ее мини-
мальную деформацию в процессе сварки, что зависит от жесткости
конструкции, режима сварки и толщины соединяемых элементов.
Увеличение деформации приводит к необходимости назначать
большие припуски на обработку резанием. Сварочные деформации
можно уменьшать определенной последовательностью наложения
швов, установкой дополнительных ребер жесткости, прочным
закреплением свариваемых заготовок, предварительной деформа-
цией обратного знака и другими приемами, однако они усложняют
и удорожают процесс сварки
В качестве составных частей свариваемой конструкции можно
применять заготовки, полученные методами литья, прокатки,
штамповки и др Примером такой конструкции может служить
задний мост автомобиля (рис 4 6), где корпус 6 и крышка корпуса 5
дифференциала выполнены методами литья, кожух 3 —методом
прокатки, корпус подшипника полуосей 1 —методами штамповки.
Сборка выполнена методами контактной стыковой (шов 2) и элект-
родуговой (шов 4) сварки
Во всех случаях, где возможно, необходимо применять соеди-
нения со стыковыми швами вместо соединений с угловыми швами,
соединения, выполняемые в нижнем положении, вместо соединений
с вертикальными либо потолочными швами и т. д. Расстояние ме-
жду параллельными швами, как правило, должно быть не менее
4—5 толщин свариваемых деталей и не менее 10 мм при толщине
до 2 мм.
Соединения нахлесточные и с накладками не рекомен-
дуются для деталей толщиной более 10 мм. Длину нахлестки
не следует назначать менее четырех толщин свариваемых
листов.
8 Балабанов A. H.
225
Швы в конструкции следует располагать с учетом обеспечения
минимальных деформаций и напряжений, возникающих при свар-
ке Желательно не допускать пересечения угловых швов. Во избе-
жание совмещения швов нс следует располагать продольные сты-
ки обечаек цилиндрических емкостей по одной прямой. Не реко-
мендуется применять прерывистые симметричные швы или элект-
розаклепочные соединения, если к сварным швам не предъявляют
высоких требований в отношении прочности и плотности соедине-
ний. После сварки наименьшие деформации возникают при таком
расположении швов в свариваемых элементах, при котором сумма
моментов инерции объема металла швов относительно центра се-
чения элемента равна или близка к нулю. В связи с этим следует
стремиться к конструированию элементов с симметричным рас-
положением деталей и швов (рис. 4.7).
Допускаемая разность толщин спариваемых
листов S]—s, мм 12 4 6
ТолшиНг! более тонкою листа s, мм 2—3 4—30 32—40 40—50
Если разность толщин листов, свариваемых встык, превышает
указанные пределы, то на более толстом листе с одной или обеих
его сторон должен быть сделан скос длиной L - 5 (st — s) до
толщины более тонкого листа. Допускается смещение одной свари-
ваемой кромки относительно другой не более 0,5 мм при толщине
листа до 4 мм, 1,0 мм при толщине листа 4—10 мм и 10 % при тол-
щине более 10 мм.
Катеты угловых швов рекомендуется выбирать в зависимости от
толщины свариваемых элементов. В большинстве случаев для
элементов толщиной до 8—10 мм катет К из условия прочности
принимает Накладки, обрабатываемые после сварки, при-
варивают швами с катетом: К < (0,5 ... 0,8) $; КМа = 3 мм.
При сварке труб шов проваривают на полную толщину стенки.
При установке втулок, бобышек или других деталей (с последую-
а)
а>
Рис. 4.8. Сварные соединения втулок и бобышек с плоскнын деталями
226
щей обработкой их поверх-
ности) конструкцию соеди-
нения рекомендуется выпол-
нять. как показано на рис.
4.8, а. Желательно предус-
матривать фиксацию свари-
ваемых деталей без приме-
нения специальных приспо-
соблений (рис. 4.8, б).
Рис. 4.9. Нетехнилогичная (а) п телноло
гичпая (б, в) конструкции фланца
На рис. 4.9 приведены технологичная и нетехнологичиая кон-
струкции фланца, которые собирают из четырех деталей простой
формы, получаемых резкой на гильотинных ножницах Следует
отметить, что при единичном изготовлении и небольших размерах
детали конструкция, приведенная на рис 4.9. а, также техноло-
гична.
При конструировании деталей типа «вилки» необходимо стре-
миться к применению штамиосварных вариантов На рис. 4.10
показаны конструкции деталей до (а) и после (б) технологического
контроля.
Особые трудности в производстве вызывает наложение швов
в труднодоступных местах. К таким швам относятся потолочные,
а также швы в узких зазорах ив местах, где трудно разместить
электроды или газовые горелки.
При сварке внутри замкнутых плоскостей типа «коробок»,
в деталях необходимо выполнять отверстия соответствующих раз-
меров, через которые будут производить сварку. Для ручной
электродуговой сварки минимальный диаметр отверстий прини-
мают D 2* 0,5й, но не менее 100 мм (рис. 4-11, а), расстояние
между деталями в зависимости от высоты стенки: А 0,8h
(рис. 4.11, б).
На рис. 4.12 показаны конструкции соединений, сваренных
в труднодоступных местах. Стойка приварена к угольнику угло-
выми швами (рис. 4.12, а) нерационально, так как нижний лобо-
вой шов наложить трудно—не обеспечивается необходимый
при ручной сварке угол наклона электрода. В большинстве слу-
чаев достаточно одного лобового шва и двух фланговых
(рис. 4.12, б); при необходимости следует удлинить стойку
(рис. 4.12, в) и скрепить полку стойки двумя лобовыми швами
с полкой нижнего угольника.
Рис. 4.10. Детали типа «вилки>
a) 6)
Рнс. 4.11. Примеры «варки внутри замкнутых плоскостей типа акоробохэ
К тонкостенной трубе приварены две косынки (рис. 4-12. г)
Толщина стенок трубы и косынок не позволяет наложить шов
большого сечения. Прутки, уложенные вдоль образующих труб
(рис. 4-12. д), позволяют наложить швы нормального сечения.
При большей толщине труб (рис 4.12. г} прутки не ставят.
На рйс. 4.12. ж покатана стойка, проваренная изнутри и сна-
ружи. Внутренние швы накладывать неудобно, и их лучше не
применять, если это не вызвано крайней необходимостью На
рис 4-12, з показана та же стойка, сваренная наружными швами.
При малых углах в сопряжениях элементов (точка С) получа-
ются непровары (рис. 412, и); установка ребра (рис. 4.12, к)
компенсирует уменьшение прочности.
В сварных деталях, работающих при переменных и ударных
нагрузках, одна из основных причин уменьшения прочности —
концентрация напряжений в швах и вблизи них. Главная задача
конструктора состоит в выборе форм швов и их расположения, при
которых концентрация напряжений минимальна.
228
д)
Рис 4.13 Сварные конструкции, работающие при переменных нагрузках
Рыча! (рис. 4 13, а) сварен из двух деталей: втулки и ребра
с ушком На рис. 4 13, б показана сварка выпуклым валиковым
швом. Такой шов без обработки точением или зачистки камнем
значительно снижает прочность детали. На рис 4.13. в показаны
более рациональные формы сварных швов. Механическая обра-
ботка увеличивает предел выносливости.
На рис. 4.13. г приведен пример вывода сварных швов из зоны
максимальной концентрации напряжений. Сварка выполнена
с подготовкой кромок и последующей механической обработкой
швов. Такая технология значительно повышает предел выносли-
вости, но требует больших затрат, чем технология изготовления
соединения по рис. 4.13, в. В конструкции сварного шатуна
(рис. 4-13, д) для уменьшения концентраций напряжений швы
Выполнены с глубокой проплавкой, фрезерованы и зачищены.
В конструкции звездочки (рис. 4.13, е) сварные швы у венца звез-
дочки меньше нагружены, чем у ступицы, поэтому швы у ступицы
выполнены с отношением катетов 0,5 и обработаны.
Сопряжение уголков и швеллеров в сварных конструкциях по-
казано па рис. 4.14.
Соединение двух уголков выполнено с накладкой в виде уголка
большого размера (рис. 4.14, а). Прилегание накладки к соединя-
емым уголкам достигается выполнением фаски 1 на длине, равной
длине накладки уголка.
Соединение уголков, часто применяемое в рамных конструк-
циях, приведено на рис. 4.14, б. Смещение уголка 1 от края на
расстояние б, равное одному-двум катетам сварного шва, поз-
воляет выполнять угловой шов без подготовки кромок. Наиболее
распространен вариант, показанный на рис. 4.14, в.
229
Рис. 4.14. Сопряжения уголков и швеллеров в сварных конструкциях
Узел рамы, в котором сопряжены три уголка (рис. 4.14, а),
выполнен без косынок
Вариант углового сопряжения швеллеров в конструкциях фун-
даментальных рам показан на рис- 4.14, д, такое же сопряжение
без выемки стенки швеллера —на рис. 4.14, е (широко применя-
емый вариант). Смещение стенки позволяет наложить верхние и
нижние швы без разделки кромок. При необходимости можно на-
ложить двойные швы. соединяющие полки, что сделает систему
более жесткой. На рис. 4.14, ж показано тавровое соединение
швеллеров. Стенку одного из сопрягаемых швеллеров вырезают
по внутреннему профилю другого швеллера. На рис. 4.14. з
показано соединение швеллеров при необходимости смещения од-
ного из них на расстояние h. Такие схемы применяют в фундамент-
ных рамных конструкциях. Ребро 1 увеличивает жесткость кон-
струкции.
Расположение ребер в сварных конструкциях показано на
рис. 4-15. Конструкция ребер на рис. 4-15, а обеспечивает устой-
чивость стенки сварной двутавровой балки. В конструкциях на
рис. 4.15, б, s ребра поставлены для усиления стенки швеллера,
нагруженного усилием затяжки фундаментального болта. Ребра
должны иметь значительную вертикальную жесткость.
При неправильной конструкции ребра, связывающего фланец
и стенку трубы (рис. 4-15, г), острые углы не позволяют размес-
тить швы по всей длине контакта с фланцем. Отсутствие фаски
у вершины ребра не позволяет установить ребра после приварки
фланца.
При рекомендуемой форме ребра (рис. 4.15, д) /да (1,5...
2,0) k, /г да (1 ... 2) k.
230
Рис. 4.15. Примеры использования ребер в сварных конструкциях
На рис. 4.15, е, ж показаны размещение и конструкция ре-
бер, разгружающих угловые швы между колонной и опорной
плитой и увеличивающих жесткость плиты. Первая конструкция
(более легкая) имеет четыре ребра, вторая —восемь; первую кон-
струкцию применяют преимущественно при воздействии на ко-
лонну нерасчетных (случайных) нагрузок.
На рис. 4.15. з показана конструкция ребер тихоходного свар-
ного шкива. Ребра обеспечивают жесткость обода, необходимую
при механической обработке, и защищают от поводки. В варианте
по рис. 4.15, и ребра служат для укрепления стенки и соединяют
ее со втулкой. Конструкция ребер с отгибом (рис. 4.15, к) позво-
ляет сваривать кронштейн контактным способом.
Расположение накладок и косынок в сварных конструкциях
показано на рис. 4.16.
Ферма (рис. 4.16. а) нагружена поперечной силой Р. По усло-
виям работы линии центров тяжести уголков должны пересека-
ться; в противном случае в уголках стоек и подкосах дополни-
тельно к напряжениям растяжения и сжатия возникают напряже-
ния изгиба. Во избежание этого применяют косынки 1, обеспечи-
вающие требуемое взаимное расположение уголков.
Рама конвейера (рис. 4.16, б) нагружена силами в местах креп-
ления роликов. В такой конструкции при отсутствии горизонталь-
ных усилий центры тяжести уголков не совмещают, и уголки
подваривают без косынок. Как правило, ставят стойки и раско-
сы меньшего сечения, чем горизонтальные уголки.
Планки (рис. 4.16, в) из полосовой стали связывают два швел-
лера колонны поворотного крана, нагруженной моментом. Планкн
увеличивают жесткость колонны при изгибе. Применение планок
231
Рис. 4.16 Примеры установки накладок и косынок в сварных конструкциях
||!
Р
Г
::il!
'i1
из полосы оправдано из-за малого расстояния между полками
швеллеров.
Накладки (рис. 4.16, г, д) соединяют полосы, нагруженные
растягивающей силой Р. С точки зрения распределения напряже-
ний в соединяемых элементах и швах накладки по рис. 4.16, д
более эффективны, чем по рис. 4.16, а, но более трудоемки
Накладки ] в углах рамы (рис. 4.16, е) придают ей дополни-
тельную жесткость, необходимую при значительных внешних
силах и моментах.
Для изготовления сварной плиты из листов (рис. 4.17) необхо-
димо восемь основных деталей. Строгание или фрезерование плит
под двигатель и насос требуют достаточной толщины листа. Кон-
струкцию плиты нельзя признать удачной.
Варианты сварных плит из уголков и швеллеров показаны на
рис. 4-18. Фундаментная плита (рис. 4.18, а), по назначению и раз-
Рис. 4,17. Сварные конструкции плит из листов
232
номера. Сечение неравнобоких уголков выбрано с таким расчетом,
чтобы обеспечить необходимую жесткость. Число деталей плиты не
меньше, чем в плите, сваренной из листов, однако механической
обработки значительно меньше. По расходу материала плита из
швеллеров, изображенная на рис. 4.18, б, наиболее приемлемая.
Габариты ее минимальны. Плиты из швеллеров широко распро-
странены, причем в одной плите используют швеллеры одного —
двух номеров. Как показано на рисунке, часть плиты поднята, так
233
ЛА
воо
Рис. 4.19- Барабаны
как поперечные швеллеры размещены над продольными. Боко-
вые ребра обеспечивают дополнительную жесткость.
На рис. 4.19 показаны барабаны без вала (а), с разрезанным
валом (б) и с валом полной длины (е), а на рис. 4.20, а, б — бара-
баны из тонкостенных гнутых элементов, соединенных контактной
сваркой. Барабан со встроенной звездочкой (рис. 4.21) выполнен
из штампованных элементов, соединенных контактной сваркой.
Конструкции барабанов на рис. 4.19 и 4.20 разработаны примени-
тельно к условиям мелкосерийного и серийного производства, на
рис. 4.21 —применительно к условиям массового производства.
Контактную сварку применяют для конструкций из тонколи-
стовых малоуглеродистых и низколегированных сталей, магния,
234
Рис. 4.20. Барабаны с тонкостенными элементами
Ф300
Рнс. 4.21. Барабан со звездочкой
235
Таблиц;, 42
Рекомендуемые размеры (мм) швов при контактной сварке
титана, алюминия, меди, никеля и их сплавов, а также маломер-
ного профильного проката, проволоки и прутка.
При контактной сварке
необходимо обеспечивать свободный двусторонний подход
к месту соединения при сварке и контроле качества сварного соеди-
нения, а также выдерживать рекомендуемые значения шага точек
сварки и расстояния от точек до края свариваемого материала
(табл. 4.2);
отношение толщин соединяемых деталей рекомендуется прини-
мать не более 2 : 1, в исключительных случаях 3:1; минималь-
ная толщина соединяемых деталей О, I мм;
236
в соединении двух деталей должно быть не менее двух точек;
не рекомендуется число деталей в свариваемом пакете больше трех.
Диаметр сварной точки обычно определяют ио формуле =
26 ... 3 мм, где 6 —толщина более тонкой из свариваемых
заготовок.
При разработке деталей и сборочных единиц, соединяемых кон-
тактной сваркой, следует учитывать, что на типовых сварочных
машинах полезный вынос электродов (от корпуса машины) обычно
не превышает 500 мм.
Минимальные размеры элементов конструкций, соединяемых
контактной сваркой, приведены на рис. 4-22: при соединении
уголков а 12 мм; заглушки с обечайкой а 80 мм; швеллера
с листом — b 10 мм (при а b < 2); замкнутых обечаек — a js
>• 80 мм, b {00 мм; при закрытой контактной сварке — а <
< 500 мм.
Выбор баз под сварку и простановка размеров на чертежах
сварных сборочных единиц и конструкций. В большинстве слу-
чаев базой для сборки и сварки деталей в сварных конструкциях
служат поверхности деталей; поэтому размеры, определяющие
положение таких деталей в сборочной единице, следует простав-
лять от плоскости или кромки, за исключением деталей, имеющих
форму тел вращения, в которых за одну из баз целесообразно при-
нимать ось симметрии. За базовую принимают деталь, имеющую
наибольшую поверхность или протяженность кромок и простую
форму.
Все установочные размеры должны легко контролироваться
простейшими мерительными инструментами (линейкой, штанген-
циркулем, шаблонами и Др.); поэтому нерационально проставлять
размеры, координирующие размеры ребер, диафрагм и подобных
деталей от их осей. Размеры следует проставлять от одной детали
к другой разомкнутой цепочкой.
При простановке размеров в конструкциях, подвергаемых после
сварки механической обработке, за исходную базу целесообразно
237
принимать необрабатываемые поверхности, так как взаимное рас-
положение деталей можно будет легко контролировать.
Необоснованное ужесточение допусков снижает технологич-
ность, так как требует выполнения в деталях точных установочных
баз и применения специальных приспособлений для установки и
закрепления деталей.
Для деталей с .механически необработанными кромками допуск
на размеры целесообразно устанавливать не меньше чем по 16
квалитету с симметричным расположением поля допуска. При
сборке деталей с механически обработанными кромками допуски
на размеры можно назначать в пределах |5—14 квалитетов.
Выбор термической обработки после сварки. При сварке ста-
лей средней и высокой прочности, независимо от метода упрочне-
ния (легирование, термическая обработка, наклеп или др.), в око-
лошовных зонах значительно изменяются свойства металла. Рас-
пад нестабильных структур и релаксация остаточных напряже-
ний могут происходить в течение длительного периода и вызывать
изменение размеров сварных конструкций в процессе их дальней-
шей обработки, хранения и эксплуатации
В зависимости от выбранной марки стали и требований, предъ-
являемым к готовой сварной конструкции, целями термической
обработки являются' возможно более полное восстановление пер-
воначальных свойств металла околошовных зон, сообщение свари-
ваемому металлу и шву заданных свойств, уменьшение опасности
образования трещин в околоцювной зоне, уменьшение остаточных
напряжений.
Восстановления первоначальных свойств металла в околошов-
ных зонах сборочных единиц достигают отжигом, нормализацией
или закалкой с отпуском. Это особенно необходимо для деталей
и сборочных единиц из легированных сталей типа 40Х. 40ХН
и сталей 40. 45.
Для улучшения пластических свойств сварных соединений и
уменьшения твердости металла в околошовных зонах применяют
высокий отпуск, температура которого зависит от марки сваривае-
мой стали и составляет 650—700 'С Отпуск при более низких тем-
пературах в меньшей степени снимает остаточные напряжения,
но способствует их выравниванию При невозможности отпуска
всей конструкции в печи следует применять местный нагрев или
естественное старение (конструкцию выдерживают на открытой
площадке в течение 30 суток и более).
В некоторых случаях возможен местный отжиг сварных соеди-
нений нагревом газовыми горелками Местный отжиг проводят в
приспособлениях, не допускающих коробления, сразу после сварки.
Пространственные конструкции, изготовляемые из деталей
толщиной не менее 15—20 мм и подвергаемые механической обра-
ботке с точностью до 11 квалитета включительно, при требованиях
соосности и параллельности обрабатываемых поверхностей следует
подвергать высокому отпуску.
238
При большом объеме сварки и малых толщинах свариваемых
деталей, низкой точности механической обработки и в тех случаях,
когда по условиям сборки и эксплуатации необходимо сохранение
соосности, плоскостности, параллельности и взаимной перпенди-
кулярности обрабатываемых поверхностей, целесообразен низкий
отпуск.
Если сварные конструкции изготовляют из стали, содержащей
не более 0,22 % углерода, и в дальнейшем не подвергают точной
механической обработке или последняя относится только к сопря-
гаемым (при сборке) поверхностям, например, изютовление
кронштейнов для установки механизмов или площадок обслужи-
вания, отпуск для снятия напряжений можно не проводить.
При статических нагрузках и работе сварных соединений на
растяжение или сжатие .может быть допущена твердость металла
в окоЛЪшовных зонах в пределах 36—39 HRC,, без значительного
ухудшения их эксплуатационных свойств. При статической на-
грузке и работе сварных соединений на изгиб максимальное зна-
чение твердости не должно превышать 24—31 HRC^, так как при
многократных упругих деформациях изгиба околошовных зон при
эксплуатации в них могут образовываться трещины. Сварные сбо-
рочные единицы, соединяемые сваркой, из стали типа 3,08, 10.
20, 10Г2 при толщине элементов до 8 мм, работающие при динами-
ческой нагрузке короткое время, можно не подвергать отпуску
после сварки, если твердость металла в околошовных зонах не
превышает 27 HRC3.
Для деталей из титана и его сплавов обычно применяют под-
готовительную и окончательную термообработку. На механические
свойства сварных соединений из титановых сплавов отжиг, как
правило, не влияет, но снижает напряжения, возникающие при
сварке.
Ряд сварных конструкций следует подвергать термической
обработке в соответствии с Правилами Госгортехнадзора.
Необоснованный выбор вида и технологии термической обра-
ботки увеличивает технологический никл изготовления сварной
конструкции, следовательно, ухудшает ее технологичность и тех-
нико-экономические показатели производства из-за дополнитель-
ных затрат труда и энергии. Возникает необходимость в капи-
тальных затратах на создание соответствующих агрегатов.
Кроме термической обработки, проводимой после сварки и
предусматриваемой при конструировании, имеются другие способы
уменьшения сварочных деформаций. К ним относятся: выбор
последовательности сварки при исполнении каждого шва в от-
дельности и всех швов на конструкции; закрепление и обратный
выгиб деталей перед сваркой; создание напряжения в деталях пе-
ред сваркой; нагревание свариваемых деталей; охлаждение свари-
ваемых деталей (допустимо только для деталей из малоуглероди-
стых сталей); правка сварной сборочной единицы перед отде-
лочными работами.
239
п) б) Н/
Рис 4 23. Условное изображение сварных швов
I Условные изображения и обозначения швов сварных соеди-
нений. Условные изображения и обозначения на чертежах швов
j 1 сварных соединений установлены ГОСТ 2.312 -72
! Независимо от способа сварки сварной шов условно изоб-
1 ' ражают на чертеже' видимый — сплошной основной линией
(рнс. 4.23. «—(»); невидимый — штриховой линией (рис. 4.23, е).
, 1 От изображения шва проводят линию-выноску, заканчиваю-
щуюся односторонней стрелкой- При точечной сварке видимую
1 одиночную сварную точку изображают знаком н невидимые оди-
ночные точки не показывают (рис 4.23, д). На изображении се-
1 чения многопроходного шва допускается показывать контуры от-
I । дельных проходов, при этом их следует обозначать прописными
II буквами русского алфавита (рис. 4 23, е) Для шва. размеры
| конструктивных элементов которого стандартами не установлены
|1 (нестандартный шов), указывают размеры конструктивных эле-
1 ментов, необходимых для выполнения шва по данному чертежу
I (рис. 4.23, ж). Границы шва отмечают сплошными основными ли-
ниями. а конструктивные элементы кромок в границах шва —
I сплошными тонкими линиями. Чертежи сварных деталей оформ-
ляют как чертежи сборочных единиц.
। На изображении сварного шва различают лицевою и оборот-
1 ную стороны. За лицевую сторону одностороннего шва принимают
1 ту сторону, начиная с которой выполняют сварку. Лицевой сто-
I роной двустороннего шва с несимметричной подготовкой (скосом)
’ । кромок является та сторона, с которой начинают сварку основного
I шва (рис. 4.24). Если подготовка кромок симметричная, то за
I I лицевую принимают любую сторону.
I На чертежах сварного соединения каждый шов имеет опреде-
Iленное условное обозначение, которое наносят над или под пол-
ik кой линии-выноски, проводимой от изображения шва. Условное
|к обозначение лицевого шва наносят над полкой линии-выноски’,
. обозначение оборотного шва наносят под полкой линии-выноски.
. 1 240
Структура условно-
го обозначения стан-
дартного тва или оди-
ночной сварной точки
(рнс. 4.25) включает:
1 — обозначение стан-
дарта на типы и кон-
структивные элементы
швов сварных соеди-
нений; 2 - буквенно-
цифровое обозначение
шва по стандарту на
типы и конструктив-
ные элементы швов
сварных соединений;
3 — условное обозна-
чение способа сварки
тивиые элементы швов
гост ади-да г-г-дт-ьл-да/и)
nnit:Tшт-ю тт-^з-м-я/тш/
Лицевая i:iniifinwi Лицевая r.iiiapuau
ГОСТ 1ШС,-Ц0-нг-^-1011/2Г)02 Н2-Ы-1011/201)1
"О
Лицевая сторона Оборпп/нпя сторона
Рис. 4.24. Примеры условного изображения
сварных швов
по стандарту на типы и конструк-
сварных соединений (допускается не
указывать); 4 — знак Л и размер катета по стандарту на типы
и конструктивные элементы швов сварных соединений; 5 —
для прерывистого шва — длину провариваемого участка, знак 4
для цепного шва или 5 для шахматного шва (табл. 4.3) и шаг;
для одиночной сварной точки —расчетный диаметр точки, для шва
контактной точечной электросварки или электрозаклепочного —
расчетный диаметр точки или электрозаклепки, знак 4 или 5
(см. табл. 4.3) и шаг, Для шва контактной роликовой электросвар-
ки — расчетную ширину шва. для прерывистого шва контактной
роликовой электросварки — расчетную ширину шва, знак умно-
жения, длину провариваемого участка, знак 4 (см. табл. 4.3) и
шаг; б — вспомогательные знаки 7, 2 и 1 (см. табл. 4 3); 7 —
вспомогательные знаки 6 и 3 (с.м. табл. 4.3).
После вспомогательных знаков, если указана последующая ме-
ханическая обработка шва, ставят обозначение параметра шерохо-
ватости поверхности обработанного шва (см. рис. 4.23). Вспомога-
тельные знаки выполняют тонкими сплошными линиями, они
должны быть одинаковой высоты с цифрами, входящими в обоз-
начение шва.
Примеры условных обозначений швов даны на рис. 4.24.
Рис. 4.25. Структура обозначения сварного шва стандартного (в) н нестандарт-
ного (б)
241
Т .т 6 ji н it и 4 3. Вспомогательные знаки Для обозначения сварных швов
В«иом»1 at' ni.'iKa Значение «сиомогагслыки о Расположение яспомо
гателннего относительно Л И ИН Н-В Ы11 ОС1, (браже
Но Обо чычрпцо :=:h .ротной
1 С Усиление шва сиять Q / /~о
2 о Наплывы н неровности шва об- работать с плавным к основному металлу
3 Z Шов выполнить при монтаже из- делий, т е при установке его по монтажному чертежу на месте
4 / Шов прерывистый или точечный с цепным расположением Угол наклона линии 60е
5 L Шов прерывистый или точечный с шахматным расположением г
6 Шоа по замкнутой линии. Диа- метр зизкь 3—5 мм
7 ТУ Шов по незамкнутой линии. Знак применяют, если расположение шва неясно из чертежа —।
Так хак условное обозначение стандартного шва дает его пол-
ную характеристику, то на поперечных сечениях швов метод под-
готовки кромок, зазор между кромками и контур сечения шва не
указывают. При этом смежные сечения свариваемых деталей штри-
хуют в разных направлениях (см. рис.- 4.24), Условное обозначение
стандартного сварного шва, показанное на полке линии-выноски
(рис. 4.24), расшифровывают так: шов таврового соединения
(буква Т) без скоса кромок (цифра 5), прерывистый, с шахматным
расположением элементов, выполненный ручной дуговой сваркой
в защитных газах неплавящимся металлическим электродом по
замкнутой линии (Рн3 — обозначение способа сварки); катет
сечения шва 6 мм; длина каждого проваренного участка 50 мм,
шаг 100 мм (50Z100).
Оря швов нестандартных формы и размеров структура услов-
ного обозначения более простая (рис. 4.25, б). В технических тре-
бованиях к чертежу или в таблице швов указявают способ сварки,
242
оЗозна чение
5)
в)
качение одинаковых свар-
ных швов
Рис 4 27. Условное изоб-
ражение и обозначение не-
стандартного шва сварно-
го соединения (шов со-
единения без скоса кро-
мок, односторонний, вы-
полняемый ручной элек-
тродуговой сваркой при
монтаже изделия)
которым должен быть выполнен нестан-
дартный ШОВ
Ирк наличии на чертеже одинаковых
швов обозначение наносят у одного из
изображений, а от изображений осталь-
ных таких же швов проводят линии-вы-
носки с полками Всем одинаковым
швам присваивают один порядковый
номер, который наносят: на линии-вы-
носке, имеющей полку с нанесенным
обозначением шва (рис 4 26, а): на полке
линии-выноски. проведенной от изображе-
ния шва. не имеющего обозначения,
с лицевой стороны (рис 4 26. б); иод
полкой линии-выноски, проведенной от
изображения шва, не имеющего обоз-
начения, с оборотной стороны (рис.
4.26, д). Число одинаковых швов допу-
скается указывать на линии-выноске,
имеющей полку с нанесенным обозна-
чением (рис. 4.26, а).
При наличии на чертеже швов, выпол-
няемых по одному и тому же стандарту,
обозначение стандарта указывают в тех-
нических требованиях к чертежу (за-
писью по типу: «Сварные швы ... по ...»)
или в таблице.
Допускается не присваивать порядко-
вый номер одинаковым швам, если все швы
ла чертеже одинаковы и изображены с
ной или оборотной) При этом швы, не
отмечают линиями-выносками без полок. На чертеже сим-
метричного изделия при наличии на изображении оси симметрии
допускается отмечать линиями-выносками и изображать швы
только одной из симметричных частей изделия.
На чертеже изделия, имеющего одинаковые составные части,
привариваемые одинаковыми швами, последние допускается отме-
чать линиями-выносками и обозначение их наносить только у од-
ного из изображений одинаковых частей (предпочтительно у изоб-
ражения, от которого проведена линия-выноска с номером пози-
зиции). Допускается не отмечать на чертеже швы линиями-вынос-
ками, а приводить указания по сварке в технических требованиях
к чертежу, если эта запись однозначно определяет места сварки,
способы сварки, типы швов сварных соединений, размеры их кон-
структивных элементов в поперечном сечении, а также располо-
жение швов. Одинаковые требования, предъявляемые ко всем
швам или группе швов, приводят один раз — в технических
требованиях иля таблице.
одной стороны (лице-
имеющие обозначения.
243
На рис. 4.27 приведен пример обозначения нестандартного шва
сварного соединения. В технических требованиях делают указание
«Сварка ручная электродуговая».
4.3. ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ ПАЯНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Классификация способов пайки. Специфика конструирования
сборочных единиц, соединяемых пайкой, по сравнению со свар-
ными соединениями состоит в том, что при пайке заполнение за-
зора между соединяемыми деталями происходит без плавления
основного металла. Технологическая классификация способов
пайки приведена в ГОСТ 17349—79.
Родственным пайке процессом является лужение. Лужением
называется способ покрытия поверхности металлов тонким слоем
расплавленного припоя с образованием в контакте основного ме-
талла и припоя сплавов переменного состава с теми же зонами, что
и при пайке. Если при пайке прочность паяного соединения опре-
деляется прочностью двух спаев и зоны сплавления, то при луже-
нии прочность связи слоя припоя с основным металлом зависит от
прочности переходного слоя (спая) между ними. Лужение можно
применять как предварительный процесс для создания более на-
дежного контакта между основными металлом и припоем или для
получения покрытия, защищающего металлы от коррозии. Для
повышения прочности спая после лужения иногда проводят тер-
мическую обработку.
Конструкционные материалы, припои и флюсы. Основной ме-
талл выбирают в соответствии с условиями работы проектируемой
конструкции и требованиями прочности, геометричности, корро-
зионной стойкости и другими показателями. В паяных конструк-
циях в основном применяют стали всех типов, чугуны, никелевые
сплавы (жаропрочные, жаростойкие, кислотостойкие), медь и ее
сплавы, а также легкие сплавы на основе титана, алюминия, маг-
ния и бериллия. Ограниченно используют сплавы на основе туго-
плавких металлов (хрома, ниобия, молибдена, тантала и вольфра-
ма). Температура плавления некоторых конструкционных матери-
алов указана в табл. 4.4.
Современные методы пайки обеспечивают соединение конструк-
ционных материалов с различными физико-химическими свойст-
вами при сохранении неизменными или незначительно меняю-
щимися исходными свойствами материала после пайки.
В качестве припоев для пайки металлов применяют как чистые
металлы, так и сплавы. Чтобы удовлетворить условиям процесса
пайки и получить качественное паяное соединение, выбирают при-
пои в соответствии со следующими требованиями:
температура плавления припоя должна быть ниже температуры
плавления соединяемых материалов; для соединений, работающих
при температуре выше 100 °C, не рекомендуется применять пропои
с температурой плавления ниже 300 °C;
244
Таблиц а 4.4. Температура плавления некоторых конструкционных
материалов
Мл српал Марка Температура, °C
в начале в конце плавления
Углеродистая деформируемая 08кп 1485 1525
Хромом.фгаицево-кремнистая ЗОХГСА 1485 15)5
Хромоникелевая сталь 40XII2MA 1485 1490
Кор роз ионно-ст ойкая хромони- келевая сталь 12XI8H9T 1400 1500
Жаростойкий пикель-хромовыи сплав ХН78Т 1380 1440
Жаростойкий и кислотостойкий 1135 1325
Медь .МО, Ml Л 9b 1083 1083
Томпак 1060 1070
Латунь Л63 900 920
бронза 5рОФ6.5—0,15 890 1040
Тнтановын сплав ВТ22 1680 1710
А.тюм н нисво-мар га нцевыи сплав АМц 600 655
То же АМгб 565 655
Дуралюмин Д16 550 650
.илу мин АЛ5 577 627
Матисвып деформиоуемый сплав МА5 482 602
Магниевый лшеиный сплав МЛ5 446 602
Цинковый литейный сплав ЦА4 419 422
Бериллий Чистый 1315 1315
Хром 1900 1900
1 ант ал 2996 2996
Вольфрам » 3410 34)0
припой должен хорошо смачивать поверхности соединяемых
деталей и затекать в зазоры соединения;
выбранный припой должен обеспечивать возможность получе-
ния соединения необходимой прочности;
припой должен обеспечивать возможность нанесения после
пайки противокоррозионного или декоративного покрытия требу-
емого качества.
По температуре плавления припои подразделяются
(ГОСТ 19248—73) на: особолегкоплавкие (до 145 СС); легкоплавкие
(от 145 до 450 °C); среднеплавкие (в пределах от 450 до 1100 °C);
высокоплавкие (в пределах от 1100 до 1850 °C); тугоплавкие (выше
1850 °C).
Пайка твердыми припоями дает достаточно прочные соединения,
иногда не уступающие по прочности основному материалу. На
соединении серебряными, медными и медно-цинковыми припоями
легко наносить гальванические покрытия почти всех видов. Соеди-
245
Таблица 4.5. Медно-цинковые припои
Припои гост У = | Примерное назначение
Л 63 15527—70 (СТ СЭВ 379—76, СТ СЭВ 2621—80) 900— 905 Прочные и пластичные паяные соединения меди и сталей, ра- ботающие при ударных и зна- копеременных нагрузках
ЛОК—62 —06—04 Нестандартиэо- ванный 900— 905 То же, но более технологичен и образует более плотные пая- ные швы
ПМЦ 10 То же 970— 1005 Пайка конструкционных ста- лей в вакууме или газовых сре- дах обеспечивает прочность пая- ных соединений до 400 Па при 400 иС и до 200 Па при 650 °C
1 Первая цифра интервала температур соответствует началу плавления,
вторая — полному расплавлению.
Таблица 4.6 Припои системы серебро—медь—цинк (ГОСТ 19738—74)
Припой Темпер атура плавлена я *. Примерное назначение
ПСр 72 779—779 Пайка медных проводов и деталей приборов, когда место спая должно обладать высокой электриче- ской проводимостью, а также пайка вакуумных приборов и установок
ПСр 50 779—850 То же, при более высоких температурах
ПСр 70 730—755 Пайка меди, латуни и сталей. Швы менее электро- проводны чем при использовании припоя ПСр 72
ПСр 65 740—760 Пайка сталей, меди, никеля и их сплавов. Паяные швы обладают сравнительно высокой прочностью и имеют серебристый цвет
ПСр 45 660—725 Пайка сталей, меди, никеля и их сплавов. Припой общего назначения
ПСр 40- 595—605 Пайка деталей из закаленных, конструкционных и коррозионно-стойких сталей; из медных и нике- левых сплавов, когда их нельзя нагревать до высо- ких температур, а от паяного соединения требуется высокая прочность. Соединения имеют повышен- ную коррозионную стойкость Пайка стальных и медных деталей, работающих при повышенных температурах. При 600 °C проч- ность паяных соединений на 20 % больше, чем при работе с припоями ПСр 45 и ПСр 25
ПСр 37,5 725—810
ПСр 12М 780—825 Пайка сталей, меди, бронз и латуни. Пониженные
ПСр 10 815—850 технологические свойства
1 См. сноску к табл. 4.5.
246
Таблица 4.7. Оловянно-свинцовистые припои (ГОСТ 21930—76,
ГОСТ 21931—76)
Припой Температура плотле Назначение
ПОС 90 183- -222 Пайка деталей, имеющих гальванопокрытие (серебрение, золочение), пищевой посуды и медицинской аппаратуры
ПОС 61 183—185 Пайка меди, латуни, бронз, сталей, ответствен- ных деталей в элск|ро и радиотехнике, при- боростроении. когда соединяемые детали нельзя нагревать выше 200 С
ПОС 40 183—235 То же, а также пайка деталей с герметичными швами, оцинкованного железа
ПОС 10 183—256
ПОССу 18—2 183—277 Пайка неспвегственных деталей из меди, ла- туни, сталей
ПОССу 4—6 245—265 Лужение меди и железа, пайка неответствен- ных деталей, так как швы недостаточно пла- стичны
1 См. сноску к табл. 4.5.
нения припоями, содержащими олово, не следует подвергать
нанесению гальванических покрытий и оксидированию.
При выборе припоя для пайки стальных конструкций следует
учитывать, что все .медные и часть серебряных припоев способст-
вуют возникновению трещин в основном материале в процессе
пайки или при последующей сварке вблизи паяных швов. По
ГОСТ 859—78 (СТ СЭВ 226—75) для пайки ответственных деталей
из углеродистых и коррозионно-стойких сталей, а также никелевых
сплавов в качестве припоя используют медь М00, МО и Ml,
а для пайки менее ответственных деталей из тех же металлов —
медь М2. Составы и область применения припоев на основе меди,
серебра, олова, свинца, магния и алюминия приведены в табл.
4.5—4.9.
Флюс выбирают с учетом марки припоя и металла, а также кон-
фигурации деталей, подлежащих пайке. Флюс для пайки — это
активное химическое вещество, предназначенное для очистки и под-
держания в чистоте поверхностей паяемого металла с целью сни-
жения поверхностного напряжения и улучшения растекания жид-
кого припоя.
Требования к флюсам:
не должен химически взаимодействовать с припоем (кроме
реактивно-флюсовой пайки);
должен очищать поверхность основного металла и припоя от
окислов и защищать паяемое соединение от воздействия окружа-
ющей среды во время пайки;
247
Таблица 4 8. Магниевые припои
Припои Температура плавления ', Назначение
П430Мг № J 430—600 435—520 Пайка магния и сплавов MAI, МА2 н МА8
№ 2 398 -415 Заделка мелких дефектов литья сплава МЛ5
1 См. сноску к табл. 4.5.
Таблица 4.9. Припои иа основе алюминия
Припои Температура плавле- ния >. СС 1 [а ^качение
Силумин 578—578 Пайка алюминия и сплавов АМц н АВ
34А 525—525 Пайка алюминия и сплавов АМц. АМг и АВ
П575А 36А 570—620 490—505 Пайка алюминия и сплава АМц
1 См. сноску к табл. 4.5.
температура плавления флюса должна быть ниже температуры
плавления припоя;
флюс в расплавленном состоянии должен способствовать смачи-
ванию поверхности основного металла, расплавленной припоем;
флюс должен сохранять свои свойства и не менять состава при
нагревании в процессе пайки;
флюс не должен вызывать коррозию паяного соединения и вы-
делять при нагреве ядовитые газы.
В зависимости от температурного интервала и активности па-
яльные флюсы подразделяют (ГОСТ 19250—73) на низкотемпера-
турные (не выше 450 °C) и высокотемпературные (выше 450 °C).
Характеристики широко применяемых составов флюсов при-
ведены в табл. 4.10.
Конструирование технологических паяных соединений. При
конструировании паяных соединений необходимо соблюдать пра-
вила, позволяющие обеспечить совместимость выбранного типа
соединения (ГОСТ 19249—73) и материала конструкции с техно-
логическим процессом — способом пайки, технологическими ма-
териалами и оснащением. Необходимо стремиться к уменьшению
числа паяных соединений, если это не противоречит экономическим
илн другим соображениям. При этом соединения располагают по
конструкции равномерно, по возможности в менее нагруженных
местах. Паяная конструкция должна быть такой, чтобы предотвра-
щать концентрацию напряжений.
246
Таблица 4 10 Основные характеристики флюсов
Компонент Содержание компонента. Назначенце флюса
Для среднеплаеких и высокоплавких припоев
Бура 100 Пайка детален из меди, бронзы, стали
Бура плавленая Золь поваренная 1оташ кальцинированный 72 14 14 Пайка деталей из латуни и бронзы, а также пайка серебром
Бура плавленая Кислота борная 90 10 Пайка деталей из меди, стали и других металлов
Бура плавленая Кислота борная (разведенная в растворе хлористою цинка) 50 50 Пайка деталей из коррозионно- стойких и жаропрочных- стаде?
Бура Цинк хлористый Цинк марганцовокислый 60 38 2 Пайка деталей из чугуна
Литий хлористый Кальций фтористый Цинк хлористый Калий хлористый Для особолегкоп. Динк хлористый Вода 38-26 12—16 8—16 40—59 аоких и леек 10-30 70—90 Пайка деталей из алюминия и его сплавов плавких припоев Пайка деталей из стали, меди и медных сплавов
Канифоль 100 Пайка деталей из меди и ее сплавов
Насыщенный раствор хлори- стого цинка в соляной кислоте 100 Пайка деталей из коррозион- ностойких сталей
Цинк хлористый Натрий хлористый 95 5 Пайка деталей из алюминия и его сплавов мягким припоем
Цинка насыщенный раствор Метанол Глицерин 34 33 33 Мягкая пайка объемных деталей
249
Основные типы паяных соединений и их условные обозна-
чения приведены ,в табл. 4.11, параметры конструктивных эле-
ментов паяных швов и их условные обозначения — в табл. 4.12
(ГОСТ 19249—73).
При конструировании паяных соединений из разнородных ме-
таллов необходимо прежде всего учитывать различие их темпера-
турных коэффициентов расширения, так как в процессе пайки воз-
можно такое значительное изменение соединительных зазоров,
что припой их не заполнит. Второй фактор, который следует учи-
тывать при пайке разнородных металлов, состоит в том, что при
сочетании некоторых материалов невозможно получить пластич-
ные и прочные паяные соединения. Например, при высокотемпе-
ратурной пайке титана с медью и никелем, алюминия с магнием,
магния со сталью и др. невозможно получить качественное пая-
ное соединение без нанесения на него барьерных покрытий, пре-
дохраняющих разнородные металлы от активного взаимодействия
и, следовательно, от возникновения в паяном шве хрупких ин-
терметаллидов. В качестве барьерного покрытия наносят слой та-
кого металла, который легко паяется и образует прочные связи
с покрываемым конструкционным материалом. При этом же-
лательно выбирать такие припои, которые одновременно хорошо
смачивают покрытие и один из соединяемых металлов (без покры-
тия), не образуя с ними иптерметаллидов. Например, при пайке
стали с титаном, покрытым молибденом, используют медные или
серебряные припои, при пайке стали или меди с алюминиевыми
сплавами, покрытыми слоем никеля,—обычные оловянно-свин-
цовые припои и флюсы, предназначенные для пайки меди, стали и
никеля.
При конструировании паяных соединений необходимо также
предусматривать применение наиболее эффективных способов
пайки, от которых в значительной мере зависит качество паяных
соединений, а также закрепление элементов конструкции в про-
цессе пайки. Это особенно важно при групповой пайке конструкций
сложной конфигурации. Способ пайки выбирают с учетом требова-
ний, предъявляемых к паяной конструкции, состава и свойств
основного металла и припоя, программы выпуска изделия и нали-
чия на предприятии соответствующего оборудования для пайки,
а также особенностей различных способов нагрева.
Кроме правильного выбора основного металла, припоя и спо-
соба пайки, одним из основных условий конструирования паяных
соединений является обеспечение в соединении капиллярного за-
зора и условий для течения в нем припоя. В связи с этим в отличие
от сварки, перед пайкой необходимы более точная механическая
обработка (до Ra не более 6,3 мкм) и сборка. Зазор под пайку
зависит от физико-химических свойств основного металла и при-
поя, а также характера взаимодействия между ними в процессе
пайки. Чем лучше припой в расплавленном состоянии смачивает
поверхность паяемого металла, тем меньше назначают зазор,
250
Таблица 4.11. Типы паяных соединений
Тип соединения Форма поперечного сечения соединения Условное обозначение соединения
Нахлесточный ПН-1
ПН-2
ПН-3
Телескопический ПН-4
ПН-5
ПН-6
Стыковой ПВ-1
ПВ-2
Косостыковой ПВ-3
ПВ-4
251
Продолжение табл. 4.II
Тип соединении Форма поперечною сечения соединения Условное обо ч л а чемне (оедпненим
Тавровый д ПТ-1
д ПТ-2
4 ПТ 3
4 ПТ-4
Угловой ✓ ПУ-1
ПУ-2
ПУ-3
252
Продолжение табл. 4.It
Примечание. Тин паяного соединения определяется взаимным рас-
положением и формой паяемых деталей в месте соединения.
аблпца 4.12. Конструктивные элементы паяных швов
Тип соединения Кояструктипные элементы паяных швов
Нахлесточный телескопический
Стыковой
253
Продолжение табл. 4.12
Примечания. 1. Конструктивные элементы паяного шва- капил-
лярный участок шва и галтель (галтели) Конструктивные размеры ь— тол-
щина основного материала, а и b — толщина и ширина шва, а — угол скоса,
Р — угол соединения деталей; R — радиус кривизны паяемой детали.
2 Основные параметры конструктивных элементов паяного шва: толщина,
ширина и длина капиллярного участка шва
3 Толщина шва — расстояние между поверхностями соединенных дета-
лен (эквивалентно паяльному зазору).
4 Ширина шва—протяженность капиллярного участка шва в сечении,
характеризующем тип паяного соединения (характерном сечении) В соедине-
ниях внахлестку и телескопическом ширина шва равна величине нахлестки.
5 . Длина шва — протяженность паяного шва вдоль его оси, перпендику
лярной плоскости характерного сечения.
6 - Толщина шва а определяется сборочным зазором и физико-химическими
свойствами паяемого материала и припоя.
7 . Величина нахлестки определяется механическими свойствами паяемого
материала, паяного шва и требованиями, предъявляемыми к конструкции.
8 . Толщину паяемого материала s устанавливают при проектировании пая-
ной конструкции.
254
Таблица 4.13. Оптимальные значения зазоров при пайке
Основной металл Припой Зазор, им
Углеродистые стали Медь Латунь Серебро 0.02—0,15 0,05—0 30 0,05—0,15
Коррозионно-стойкие стали Медь Латунь Серебро Н икель-хромистый 0,02—0,15 0,05—0,30 0,05—0,15 0,05—0,20
Медь и медные сплавы Медно-цинковый Медно-фосфористый Серебро 0,10—0 30 0,02—0,15 0,03—0,15
Титан Серебро Серебряно-марганцевый 0,05—0,10 0,05—0,10
Алюминий На алюминиевой основе 0 10—0,30
В производственных условиях зазор, как правило, определяют
на основе экспериментальных данных. Оптимальные значения за-
зоров, применяемых при пайке некоторых металлов и сплавов, при-
ведены в табл. 4.13.
Наряду с соблюдением перечисленных факторов при конструи-
ровании паяных соединений необходимо следующее.
Для выхода расширяющихся в процессе нагревания газов реко-
мендуется в деталях выполнять технологические отверстия. Во
всех случаях элементам паяного соединения конструктивно нужно
придавать такую форму, которая обеспечивает достаточную жест-
кость. Для равнопрочности конструкции паяные швы нельзя рас-
полагать в местах переходов. При изготовлении деталей высокой
точности из-за возможности коробления в процессе пайки после
нее необходима окончательная механическая обработка.
При конструировании паяных соединений из элементов разной
толщины необходимо учитывать возможность концентрации на-
пряжений при работе изделия, по возможности выбирать соеди-
нения нахлесточные, особенно при работе изделий при значитель-
ных ударных нагрузках, так как такие соединения наиболее тех-
нологичны. Кроме того, использованием соединения внахлестку
при неравномерности стыкового шва можно увеличить прочность
соединения, а при ударных нагрузках частично релаксировать их
в результате локальной деформации основного металла.
Паяные соединения следует конструировать так, чтобы гал-
тель шва не располагалась в местах повышенной концентрации
напряжений, например у резких переходов. В конструкциях, где
имеются соединения труб с фланцами, последние должны имёть
большую, чем трубы, толщину стенки, для обеспечения жесткости
соединения. Паять трубы со втулками без последующей проточки
можно только в случае, если не требуется большая точность в сов-
падении осевых линий.
255
й
Рис. 4.28. Условное изображение пая-
ных соединений
Рис. 4 29, Пример обозначения шеро-
ховатости и указания размеров шва
на чертеже паяного соединения
Условные изображения н обозначения швов паяных соеди-
нений. Швы паяных соединений, получаемые пайкой, изображают
по ГОСТ 2.313-82 (СТ СЭВ 138—81) (рис. 4.28).
Для обозначения пайки применяют условный знак
(рис, 4.28, а), который наносят сплошной основной линией на
линии-выноске. Линию-выноску заканчивают стрелкой, когда
показывают непосредственно шов; при указании невидимых пло-
скостей соединения стрелку не ставят (рис. 4.28, б).
Швы, выполненные пайкой по периметру (рис. 4.28, в), обозна-
чают окружностью диаметром 3—5 мм, расположенной на конце
указывающей линии. Швы, ограниченные определенным участком,
показывают, как на рис. 4.28, г.
На изображении паяного соединения при необходимости указы-
вают размеры шва и обозначение параметра шероховатости поверх-
ности (рис, 4.29).
Припой обозначают по соответствующим стандартам или тех-
ническим условиям в технических требованиях к чертежу записью
типа «ПОС 40 ГОСТ ...». При необходимости в том же пункте
технических требований следует дать требования к качеству шва.
Ссылку на номер пункта следует помещать на полке линии-вы-
носки, проведенной от изображения шва, например п7 (см.
рис. 4.28, д).
При выполнении швов припоями различных марок всем швам,
выполненным одним и тем же материалом, следует присваивать
один порядковый номер, который следует наносить на линии-вы-
носке (см. рис. 4.28, д). При этом в технических требованиях при-
пой следует указывать записью по типу «ПОСТ 4 ГОСТ ... (№ 1).
ПМЦ 36 ГОСТ ... (№ 2).
4.4. ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КЛЕПАНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Типы заклепочных соединений и швов. Несмотря на широкое
применение различных видов электрической сварки для соедине-
ния деталей изделий, часто используют и заклепочные соединения.
Важные свойства заклепочных соединений — способность воспри-
256
Т а G л и ц j 4.14. Размеры заклепок
1022—78). ГОСТ 10302—80
Заклепки нормальной точности по ГОСТ 10299—80
(СТ СЭВ 1019-78); ГОСТ 10300 -80
(СТ СЭВ 1020 -78)- ГОСТ 10301—80
(СТ СЭВ 1022 72) Г'.'СТ 12222 °?
(СТ СЭВ 1023—78). ГОСТ 10303—80
с полукруглой ГОЛОВКОЙ
с потайной головкой
С ПОЛуПОТЯННОИ головкой
с полукруглой низкой головкой
С ПЛОСКОЙ ГОЛОВКОЙ
Заклепки пустотелые ио ГОСТ 12638—80—
ГОСТ 12640-80.
со скругленной головкой
С ПЛОСКОЙ ГОЛОВКОЙ
с потайной головкой
Заклепки полупустотелые но ГОСТ 12641—80—
ГОС'1 12643—80.
с полукруглой головкой
г плоской головкой
с потайной головкой
2—50
3—60
3-65
Примечание В указанных пределах имеются заклепки следующих
диаметров- 1, (.2; (1,4). 1,6, 2; 2,5, 3. (3,5). 4, 5; 6, 8; <0; 12, ((4), <6; (18);
20. (22), 24; 30, 36 мм (Заклепки диаметров, указанных в скобках, по возмож-
ности не применягн)
ннмагь быс!ропеременные нагрузки и работать в условиях резко
меняющихся температур.
Клепка операция по образованию неразъемного соединения.
Заклепочное соединение можег быть подвижным (шарнирные со-
единения) п неподвижным (металлические конструкции, резерву-
ары). Место соединения заклепками называется заклепочным
швом.
Заклепочные соединения подразделяются на силовые (прочные
соединения), предназначенные для передачи нагрузок и преиму-
щественно используемые в металлических конструкциях машин
и строительных сооружений, и силовые плотные (плотнопрочные
соединения), используемые в котлах, различных резервуарах,
работающих под давлением и обеспечивающих водо- и газонепро-
ницаемость. 11о расположению соединяемых деталей различают
швы нахлесточные н стыковые; по расположению заклепок —
однорядные и мноюрядные (с параллельным и шахматным рас-
положением заклепок)
Виды клепки - холодная и горячая. Клепку стальными за-
клепками диаметром до 8—10 мм. а также заклепками из латуни,
меди и легких сплавов всех диаметров выполняют холодным
способом, стальными заклепками диаметром > 10 мм — горячим
способом с нагреванием конца заклепки до 1000—1100 °C.
9 Б{|Л.|баное А. Н. 257
Заклепка цилиндрический стержень с iоливками па концах,
одну из которых, называемую дакчадной, выполняю! па заюювкс
заранее, а вторую, называемую шмыкатощен, формируют при
клепке. Основные типы ц размеры заклепок стандартизованы
(табл. 4.14, рис. 4.30)
Заклепки изготовляют нт сталей уьтеродпаых Ст2, 3, 10, 15,
легированной 10Г2. коррозиопио-стойкой 12Х 18Н9Т, медп М3,
МТ, алюминиевых сплавов ЛМг5. Д18, АД| Для соединения эле-
ментов из сталей повышенного качества целесообразно применять
заклепки из гех же сталей, если это возможно но условиям их
пластически! о деформирования
Рекомендации по оформлению заклепочных швов в зависимости
от предъявляемых к ним требований. Длину стержня заклепки
выбирают в зависимости от толщины соединяемых деталей и длины
выступающей чаеш стержня, необходимой для образования замы-
кающей головки (0.5—1.0 диаметра d заклепки на образование
потайной головки, 1 ,‘25—1,5 диаметра - для полукруглой).
Для ответственных соединений не рекомендуется применять
заклепки длиной более 3d при ударной клепке и 4d при прессовой
клепке. Применение заклепок большей длины может вызвать их
изгиб в отверстии или незаиолнепие зазора между стержнем и
отверстием.
В конструкциях из легких сплавов кленку выполняют в хо-
лодном состоянии, поэтому сила сжатия соединяемых деталей,
а следовательно, и сила трения в заклепочном соединении неве-
лика. Заклепки при этом в основном работают на срез. Допуска-
емое напряжение в заклепках (тср 1 - (0,4 ... 0.5) от, где сгг —
предел текучести материала соединяемых деталей.
На рис. 4.31—4.37 показаны плотнопрочные заклепочные швы
и даны рекомендации для выбора диаметра заклепок и других
параметров швов.
На рис. 4.38, 4.39, в табл. 4.15—4.19 приведены рекомендации
по конструктивному оформлению прочных заклепочных соеди-
нений .
Рекомендуемые диаметры d заклепок в зависимости от тол-
щины s соединяемых листов из стали, мм (рис. 4 40):
s ... До До 2,5— 3,5— 5-6 7-9 10- 13— 18 - 23— 29 - >32
1,5 2 3 4,5 12 17 22 28 31
4 6 8 10 13 16 19 22 25 28 3! 34
d.
258
Рис. 4.34. Двухсреэный шов с двумя
накладками [4 — s + 5 ... 6 мм; s. =
= (0,6 ... 0,7) s; 2,64+ 10 мм;
1= 1,354 ]
Рис 4.33. Односреэный трехрядный
шов внахлестку (d — s р 0 ... 8 мм;
I = 3d 4- 22 мм; I = 1,354; — 0,54)
259
a) 6)
Рис. 4.35. Двухерелиыс двухрядные
швы [d = s Р 5 . . 6 мм, s. 4 ((*,6 ..
0,7) s, I — l,35d. l2 — 3dj а с дву
мя накладками (I 3,5d | 15 мм,
/[ — l,5d); б — с внешней ф»п урнои
накладкой (г — 5d-;- 15 mm./j- 0,381)
Рис. 4.36 Дву.хсреэный двух-|рехряд-
ный шов с двумя накладками разной
ширины (d — s-i 5; st = 0.6s; f-
= 6d -|- 20 мм, l„ — l,35d, 1 — 1 5d,
li-0,381, Z2 — 3d)
° — о двумя накладками (1 = 3d-f- [0 мм. I, — 0,751); 6 — с внешней фигурной на-
кладкой (1 •» 6rf + 20 мм; I, = 0,381)
Рис. 4.38. Узел фермы (а— см. табл- 4-17)
Рис. 4.39. Стык клепаной балки (а — см. табл. 4.17)
Рис. 4.40. Заклепочное соединение
260
Таблица 4 15 Рекомендуемые диаметры <1 заклепок при наименьшей
толщине $ детали соединения из алюминиевых сплавов;
размеры, мм
Значение d Значение d
рекомен- дуемое допускаемое рекомен- дуемое допуска-
1,0 2 2—3 5 10 8 — 13
1 5 3 2—4 7 К) 10—13
2,0 ч 3—5 10 16 10—16
2,5 4—6 15 19 13—19
4 6 5—8 7—10 20 22 19—22
Таблица 4.16 Соединение со швеллером; размеры, мм
d мм № № филн мм 4, к- фР°" мм
10 5 21 19 18с 34 22 27а 44
6,5 22 186 36 276 46
13 8 24 20а 39 27с 48
10 25 206 41 30а 45
16 12 29 22 20а 38 306 45
14а 30 206 40 30с 45
146 32 22а 39 25 27а 41
16а 35 226 41 276 43
166 37 24а 40 30а 42
19 16а 33 246 42 306 44
166 35 24с 44 30с 46
262
Таблица 4.17. Соединения с уголками; размеры, мм
d Однорядное соединение Двухрядное соединение
шахматное параллельное
профиль п профиль а t профиль а t
8 35x35X4 20 50X50X5 20 15 60 X 60 X5 24 21
10 40X40X5 22 60x60x5 24 18 22 25
13 50X50X6 27 75Х 75Х 6 28 24 90X90X8 31 34
16 60 x 60 x8 32 90X90X8 32 29 100Х 100x8 33 39
19 75х75х 10 40 120Х 120х 10 38 47 120Х 120Х 10 38 47
22 90Х90Х 12 50 130х 130Х 12 46 44 )50х 150Х 12 50 58
25 90Х90Х 14 46 150Х 150Х 14 55 50 180Х 180х 14 60 70
28 — — 150Х 150Х 16 51 50 180х 180Х 16 55 73
Таблица 4 18 Соединения со сварными профилями; размеры, мм
Расположение Значения В три различных а
а 6 7 8 9 10 и
10 15 60 65
13 20 75 80 80 90 90 —
Двухрядное 16 24 90 90 100 100 110 НО 110 110
19 30 — 110 ПО 120 120 130 130 130
22 33 — — 130 130 140 140 140
25 38 — — — — — — 150 150
10 15 40 40
13 20 45 50 50 60 60 60 —
Однорядное 16 19 24 30 50 55 65 60 65 65 70 70 75 70 75 70 80 75 80
22 33 — — — 80 80 80 90 90
25 38 — — - — — 90 100
263
Таблица 4 (9. Соединение с двутавром; размеры, мм
На рис. 4.41 приведены максимальные значения шага, обес-
печивающего полное соприкосновение листов; показаны два
варианта расположения заклепок (параллельное и шахматное)
и даны минимальные значения шага, обеспечивающего возмож-
ность образования замыкающей головки. Размеры и t2 зависят
.от обработки кромок. Наличие окаймляющего уголка позволяет
увеличить шаг в 2 раза для конструкций, работающих на растя-
жение с 16d), и в 1,5 раза для конструкций, работающих
на сжатие « 12d); для соединений без уголка с 8d.
Отверстия под заклепки в соединяемых деталях следует обра-
батывать одновременно. Несовпадение отверстий (рис. 4.42, а)
резко ослабляет соединение.
264
<71 5) 8) г\ й)
Рис. 4.42 Варианты расположения заклепок в соединениях
В изделиях, производимых большими сериями (элементы мосю-
вых, строительных конструкций, средств механизации и др.),
целесообразно выполнять отверстия до их сборки клецкой на ме-
таллорежущем (сверлильном) или металлодавящем (прессе) обору-
довании с последующими при сборке зеякерованием. развертыва-
нием или развальцовкой деталей перед их соединением-
При соединении несколькими заклепками рекомендуется раз-
ность диаметров отверстия dx и стержня d принимать: 0,1 мм
при d до 2 мм, 0,2 мм при d = 2 ... 4 мм. 0,3 мм при d 4 ...
6 мм. Допускаемое отклонение расстояния между отверстиями
выбирают по резьбовому соединению в зависимости от разности
dj - d.
При соединении одной заклепкой не следует предусматривать
зазор по номинальным размерам dr и d. Отверстия необходимо
выполнять по квалитетам 11, 13. а в ответственных случаях —
по квалитету 8. Соответствующий допуск следует задавать и на
диаметр стержня заклепки (рис. 4.42, б). Отверстия под заклеп-
ками выполняют с Ra = 3,2 ... 1,6 мкм.
Следует избегать расположения заклепок в узких местах
(рис. 4.42, в). Вокруг заклепок должно быть оставлено место,
достаточное для подвода инструмента. Расстояние (рис. 4.42, г)
от оси заклепки до ближайших вертикальных стенок и других
элементов конструкции, мешающих подводу клепального инстру-
мента, должно быть не менее I — (2,0 ... 2,5) d при пневматической
клепке и l~ (1,5 ... 2,0) d при гидравлической клепке. Мини-
мальное расстояние от кромки = l,7d.
265
Таблица 4.20 Примеры условного изображения клапаных соединений
Вид заклепки Изображение соединения Условное изображение в сечении | на виде
С полукруглой, плоской или скруг- ленной закладной и замыкающей го- ловками ffl й a flj # i В 1 в * 11 Д 1 В 1 fit и i IF
С потайной закладной головкой, а также с полукруглой, плоской или скругленной замыкающей г<зловкой
С потайной закладной и замыкающей головками
С полупотайиой закладной и потай- ной замыкающей головками
Специальна”
Особенно важно обеспечить свободный подход к замыкающей
головке. При соединении профилей замыкающую головку целесо-
образно выносить на открытое место (рис. 4.42, д); на рис. 4.42, е
показан неправильный вариант установки заклепки.
В смежных заклепочных швах с параллельным (рис, 4.42, ж, з)
или перпендикулярным (рис. 4.42, и, к) взаимным расположением
осей заклепок целесообразно для облегчения клепания и увеличе-
ния прочности и плотности заклепочного соединения располагать
заклепки в шахматном порядке (рис. 4.42, з, к).
Расстояние от осей заклепок до крайних кромок соединяемых
деталей должно быть минимальным, чтобы исключить необходи-
мость применения громоздкого инструмента с большим вылетом.
Так, при соединении днищ цилиндрических резервуаров с обе-
чайками целесообразно использовать днища с отбортовкой
наружу (рис. 4.42, м), а не вовнутрь (рис, 4.42, л), хотя это соеди-
нение менее прочное.
При установке заклепок на наклонных поверхностях
(рис. 4.42, н) нужно применять горячую клепку с полным прогре-
ванием всей заклепки, делать плоские выборки на поверхностях
(рис. 4.42, о) или ставить заклепки впотай (рис. 4.42, п). Это
относится к заклепкам, устанавливаемым на цилиндрических
поверхностях (рис. 4.42, р, с).
266
При холодной клепке
деталей, нуждающихся в
сохранении точных разме-
ров (например, при кле-
пании венцов шестерен к
дискам — рис. 4.42, т),
следует учитывать воз-
можность деформации сте-
нок под действием усилий
клепки (особенно при ис-
пользовании заклепок с
потайными головками).
Участки материала, де-
формируемые при клеи-
[^4 Ф
/г ::::: ъ
6)
Рис. 4.43. Условное изображение клепаных
соединений:
ке, нужно отделять от
точных поверхностей зазором в (рис. 4.42, у). Во избежание
деформации соединяемых деталей такие заклепки целесооб-
разно устанавливать с использованием тарированных по
длине хода пневмогидравлических прессов. Если клепку вы-
полняют на окончательно обработанной поверхности детали,
то предпочтительнее полукруглая головка заклепки как за-
кладная, так и замыкающая. Последнюю можно оформлять
оправкой (пуансоном) без повреждения поверхностей соеди-
няемых деталей. Заклепки с потайной юловкой можно при-
менять при последующем окрашивании деталей или примене-
нии других методов антикоррозионной или декоративной защиты.
Угол зенковки под заклепки с потайной головкой принимают
равным углу конуса головки заклепки. Иногда необходима клепка
более твердых материалов по сравнению с материалом стандарт-
ных заклепок, например стали 50. У7А, У8А. При клепке впотай
стержней из подобных материалов диаметром до 5 мм рекоменду-
ется использовать зенковку с углом 60J и уменьшенным диаметром.
При клепке деталей из гетинакса, текстолита, эбонита, кожи,
текстильных изделий и др. под головки заклепок рекомендуется
подкладывать металлические шайбы.
Условные обозначения клепаных соединений. Все конструктив-
ные элементы и размеры шва клепаного соединения приводят на
чертеже по ГОСТ 2.313—82 (СТ СЭВ 138 --81). Размещение закле-
пок указывают на чертеже условно Примеры условного изобра-
жения клепаных соединений на чертеже приведены в табл. 4.20.
Если предмет, изображенный на сборочном чертеже, имеет
многорядные клепаные соединения, то одну или две заклепки
в сечении (или на виде) следует показывать условно (см.
табл. 4.20), а для остальных дать центровые или осевые
линии (рис. 4.43, а). Если на чертеже несколько групп заклепок,
различных по типам и размерам, то рекомендуется одинаковые
заклепки обозначать условными знаками, как показано на
рис. 4.43, б, в.
267
4.5. ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИЙ,
СОЕДИНЯЕМЫХ КЛЕЕМ И ЗАМАЗКОЙ
Клеевые соединения металлов и неметаллических материалов
имеют ряд преимуществ но сравнению со сварными и механиче-
скими соединениями. При переменных нагрузках клеевые соеди-
нения в несколько раз прочнее заклепочных. При определенных
условиях склеивание металлов позволяет снизить стоимость
изделий и уменьшить их массу. Однако склеиванием не всегда
можно заменить сварку, пайку или клепку В тех конструкциях,
где может произойти расклеивание, следует применять комбини-
рованные клеевинтовые, клеерсзьбовыс. клеезаклепочныс и клее-
сварные соединения. Винты, болты и заклепки при этом уста-
навливают ио неотвержденному клею.
Основные требования, предъявляемые к клеевым соединениям:
высокая механическая прочность, не зависящая от изменения
температур;
сохранение физико-механических свойств при максимальной
рабочей температуре в зависимости от назначения;
влагостойкость.
Преимущества клеевых соединений:
возможность соединения разнородных материалов;
равномерность распределения напряжений в соединении, что
повышает его сопротивление вибрации;
возможность получения хорошего соединения очень тонких
металлических листов, что исключает необходимость применения
заклепочных и резьбовых соединений; -
герметичность;
обеспечение гладкой поверхности клеевых изделий.
Недостатки клеевых соединений:
относительно низкие теплостойкость и прочность на неравно-
мерный отрыв (отдир. расслаивание); в этом случае хорошие
результаты могут дать только комбинированные соединения—
клеезаклепочные или клеесварные;
сравнительно быстрое старение некоторых клеев;
меньшая долговечность клеевых соединений по сравнению
со сварными и клепаными;
отсутствие надежных методов контроля качества клеевых
соединений;
зависимость прочности клеевого соединения от качества под-
готовки склеиваемых поверхностей.
В зависимости от условий отверждения различают клеи: для
холодного склеивания; для горячего склеивания; как для холод-
ного, так и для горячего склеивания.
Основные виды клеев приведены в табл. 4.21; рекомендации
по выбору клея для различных материалов — в табл. 4.22.
Прочность шва зависит от толщины склеиваемых элементов
деталей. Например, нагрузочная Способность клеевого соединения
268
Таблица 4.21. Номенклатура марок клеев н компаундов
К' Наименование, марка Отверждение
Склеивание металла с металлом с неметаллическими материалами Феиолополивпнплацетальные БФ-2 БФ-4
2 (ГОСТ 12172 74) ВС 350 (ТУ 6 D5.1216—77)
ВС-101 (ГОСТ 22345-77) —
4 ВК-3 (ТУ 6 17.663—75) —
5 К-153 (ТУ 605-1584- 77) Холодное Горячее
6 ВК-32-200 (ТУ 6 17 633 75)
Эпоксидный П и Пр (АМТУ 460—70) Эпоксидный ЭПО (ТУ 38 10974—82) ВК-15 (ТУ 6.05.1455—77) —
8 Холодное
9 —
10 Склеивание релин, ре шнотканевых матер и резин с металлами КТ-30 (ТУ 6.02 760 -78) алое
j । 78-БЦС (ТУ 38 105470—72)
12 НТ-150 (ТУ 38 105789 -75)
13 88Н (ТУ 38.105)061- 82)
14 88НП (ТУ 38 105540- 73) Холодное
1Д 88НП-& и 88 НП-130 (ТУ 38 105268-70)
16 17 Кр-5 18 (ТУ 38 1051078-76) «Лейконат» (Ту 6 14 95—75} | Горячее
18 19 4-АН (ТУ 38.105766—74) Склеивание неметаллических матери ФР-12 (марки А п Б) (ОСТ 6 05 439--78)
20 АК-20 (ТУ 6 10.1293 72) Горячее
21 ПФЭ-2/10 (ТУ 6 05 1740—75) Холодное »
22 ОК-50П (ГОСТ 14887—80) —
23 ОК-72ФТ5 (ГОСТ 14887—80) Горячее
24 Компаунды К-168 - (ТУ 6.05 1251 85) Холодное [ Горячее
* (омпаунд, остальные — клеи.
при постоянной толщине склеиваемого сечения возрастает с уве-
личением длины наклейки, а при постоянной длине нахлестки —
с увеличением толщины сечения.
При конструировании клеевых конструкций необходимо под-
бирать такие форму и материал деталей, которые допускают их
сжатие в местах склеивания.
При использовании клеев в металлических силовых конструк-
циях особое значение приобретает расчет прочности клеевых
соединений. При этом обычно применяют стыковые и нахлесточ-
ные соединения. Характер соединения определяется его конфигу-
рацией и видом нагрузки.
269
Таблица 4.22. Рекомендации по выбору клеев для различных склеиваемых материалов
Склеиваемый материал Й || 5 z | ш б с § Е з | 3° h Л о S 3 а 3 й г Е h h Н =;
Сталь 1—9; 24 1—9; 24 1 1—8; 24 5; 8 1;5 8 1—9; 24 1—8; 24 1; 4-8; 23, 24 5, 8 1; 5; 6, 8, 24 - 20 10—18
Алюминий и его сплавы 1-9; 24 1—9; 24 1 1—8, 24 5;'8 - 1 1—9; 24 1—8; 24 1; 4-8. 21, 23; 24 5. 8, 21 1; 5; 6: 8: 24 - 20 10—18
Медь н ее сплавы 1 1 1 1 - - - - 1 1 - 1 - - -
Пресс-материалы (фенопласты, ами- нопласты) 1—8; 24 1-8; 24 1 1—6; 8; 24 8 - 8 1—8; 24 8, 24 1; 4—8; 24 8 1; 8, 24 - - 11
Пенопласт 1; 5; 8 1; 5; 8 - 8 5;’8 - - 1. 8 1; 8 1, 8 8 8 - - -
Поливинилхлорид - - - - - - - 1 1 - - - - - -
Полистирол 1; 8 1 - 8 - - 8 - - - - - - - Н
Продолжение табл. 4.22
Склеиваемый материал II й г н II ж ч н S о g uS5 Её£ § с § | б | о 5 ° s 1 it Я 2 5 □ 5 || i| 1
Стеклопласты ]—9; 24 1; 9, 24 - 1—8; 24 i; 8 1 - 1; 5—8, 24 1 -8; 24 24 24 1 - -
Асботекстолит 1—8; 24 1—8; 24 1 8, 24 1.8 1 - 1—8; 24 1—8; 24 24 1 24 1 - -
Керамика, сили- катное стекло 1; 5—8; 23; 24 1; 4-6, 8;23;24 1 1; 4—8; 24 1; 8 - - 1—8; 24 24 1-8, 21; 22, 24 8; 22 21; 24 - 21 14; 15; 2i
Органическое сте- кло 5; 8 5; 8; 21 - 8 8 - - 1 1 8; 22 4. 8, 2|; 22 21 - 20 -
Древесные мате- риалы 1; 5-8; 24 1; 5; 6, 8; 24 1 1; 8; 24 8 - - 24 24 21, 24 21 1, 19; 24 - - 14
Полиамиды - - - - - - - 1 1 - - - 21 - -
Ткань, кожа, вой- лок, сукно 20 20 - - - - - - - 21 - 20 - 20. 21 18; 21
Резина 10—18 10-18 - - - - П - - 14; 15; 21 - 14 - 18; 21 10—16; (8
Примечание. Цифры соответствуют порядковому номеру клея (компаунда) в табл. 4.21.
Клеевые стыковые .соединения представляют собой торцовые
соединения двух элементов. Если плоскость такого клеевого со-
единения перпендикулярна к направлению действия сжимающих
или растягивающих нагрузок, то напряжения возникают главным
образом по периферии площади клеевого соединения.
Стыковое соединение очень хороню работает на равномерный
отрыв, но идеальные условия чистого отрыва на практике очень
редки. Обычно из-за трудностей, связанных с подготовкой скле-
иваемых поверхностей, происходит их смещение, в результате чего
при нагружении появляются напряжения изгиба. Уже при не-
значительных изгибающих нагрузках или при неравномерном
отрыве прочность клеевых стыковых соединений резко умень-
шается, но падение прочности тем меньше, чем больше склеива-
емые поверхности,
Исходя из приведенных соображений, на практике стыковые
сочетании с нахлесточными соеди-
нениями, либо при склеивании
больших поверхностей.
Некоторые рекомендуемые виды
клеевых соединений показаны на
рис. 4,44—4.47. Наиболее распро-
странены клеевые нахлесточные
соединения.
Условные изображения и обо-
значения соединений, получае-
мых склеиванием, установлены
ГОСТ 2.313—82 (СТ СЭВ 138—81).
В нахлесточных соединениях
под действием внешних усилий
возникают преимущественно на-
пряжения сдвига, но на участках,
близких к периферии поверхно-
сти склеивания, могут появиться
и напряжения растяжения в на-
272
правлении, перпендикулярном" пло-
скости склеивания, что в конечном
счете приводит к возникновению
усилий отрыва. Это следует учиты-
вать при расчете клеевых соедине-
ний внахлестку.
При конструировании клеевых
деталей длину и ширину нахлестки
нужно выбирать с учетом толщины
металла. Если при заданной на-
грузке разрушение происходит по
металлу, то следует увеличить тол-
щину металла или применить более прочный металл. Если
в соединении металл разрушается при нагрузках, превышающих
Рис. 4.47. Цилин-
дрические соедн-
расчетную, то можно уменьшить длину нахлестки.
При действии растягивающих нагрузок на соединенные вна-
хлестку элементы конструкции максимальные напряжения растя-
жения возникают у границ клеевого соединения. Такое распре-
деление деформаций характерно не только для клеевых, но и для
заклепочных и сварных нахлесточных соединений.
В некоторых случаях, когда по тем или иным причинам необ-
ходимо применение высокотеплостойких клеев, как правило, не
обладающих эластичностью, или если для изготовления конструк-
ций используют тонкие металлические листы, целесообразно для
усиления конструкций, подверженных резко выраженной работе
на отрыв, ставить у наружных кромок временные (при сборке)
или постоянные (при эксплуатации) заклепки или применять
точечную сварку. При выборе формы клеевого соединения очень
важно учитывать, что его прочность при сдвиге и равномерном
отрыве значительно больше, чем при неравно-
мерном отрыве.
При напряжениях сдвига большая часть
клеевого слоя противостоит разрушающей
силе, в то время как при неравномерном
отрыве напряжение действует почти исключи-
тельно вдоль небольшого узкого участка клее-
вого слоя, перпендикулярного направлению
силы. При работе клеевого соединения на
неравномерный отрыв следует усиливать кон-
струкцию местными накладками, заклепками
или сварными точками и другими способами.
Кроме рассмотренных выше факторов кон-
структивного характера, при расчете проч-
ности клеевых соединений необходимо учи-
тывать также влияние на прочность склеива-
ния свойств металла, характер предварительной
обработки поверхности, отклонения от задан-
ного режима склеивания, изменение прочно-
10 Балабанов А. Н.
273
стных свойств клея, характер напряжений, условия эксплуатации
конструкции и др. Так. клеевые соединения алюминиевых, тита-
новых п медных сплавов, как правило, обладают пониженной
прочностью по сравнению с соединениями стали при использова-
нии одною и того же клея. Длтелыюе нагружение и повышенные
температуры снижают прочность клеевых швов.
Клеесварные соединения получают совмещением технологи-
ческих процессов контактной сварки и склеивания мета плов
При использовании клеесварных соединений обеспечивается i ер-
метичность клеевою шва и возможно применение обычного серии-
кислотного анодирования для противокоррозионной защиты по-
верхности изделия Кроме того, в комбинированных соединениях
клеи используют для защиты внутренней полости нахлестки от
коррозии, заполняя ими зазор соединения
По конструкции клеесварные соединения аналогичны соедине-
ниям с контактной точечной сваркой. Наличие клея позволяет
разгрузить сварные точки, несколько увеличить iirai между ними
и уменьшить их размеры, в связи с чем влияние сварки на свойства
металла значительно меньше и прочность соединения воз-
растает.
Для получения клеесварных соединении применяют три основ-
ных способа: внутрншовное нанесение клея (капиллярный), по-
верхностное п внутрншовное с поверхностной герме!изацией;
при первом и третьем способах применяют жидкий пли пленочный
клей, при втором — только жидкий.
Для исключения непроклеивания суммарная толщина слоя
клея на обеих поверхностях должна быть не меньше зазора между
деталями после сварки. При сварке материалов толщиной до 1,0—
1,2 мм клей можно наносить только на одну из соединяемых по-
верхностей; при этом в радиусе 15—20 мм от сварной точки нали-
чия клея не допускается.
Клеи, содержащие растворитель, необходимо предварительно
выдерживать на воздухе для испарения растворителя.
Для изготовления клеесварных конструкций можно применять
клей ВК-32-200 и др.
Прочность клеесварных соединений при толщине листов 1,0 -
1,5 мм на 50 °/б и более превышает прочность сварных и клепаных
соединений, а при толщине листов 3—4 мм на 15—25 % превышает
прочность сварных соединений. Эластичные клеи лучше упроч-
няют клеесварные соединения, чем хрупкие клеи.
Стойкость клеесварных соединений к тепловому старению
в основном зависит от свойств применяемого клея. Так, клее-
сварные соединения на клее Л-4 при температуре 60 °C обладают
сравнительно невысокой прочностью; соединения, выполненные
с применением клея ФЛ-4С, при температуре 100 °C утрачивают
работоспособность. Прочность клеесварных соединений на клее
ВК-1 почти в 3 раза больше прочности сварных соединений; эти
соединения могут работать при температуре 100 °C и выше.
274
При конструировании клеесварных соединений следует учи-
тывать, что прочность сварных точек на отрыв относительно
невелика, а разрушающая нагрузка при отрыве клеевого слоя
почти в 2 раза превышает предел прочности при сдвиге; поэтому
клс-есварные соединения рекомендуется использовать в каркасных
конструкциях. Наибольший эффект клеесварное каркасное соеди-
нение дает в конструкции, подверженной воздействию сжима-
ющей нагрузки, направленной вдоль осн жесткости профильного
набора. Клеевая прослойка предотвращает местную потерю устой-
чивости обшивки и повышает конструктивную прочность панели.
При конструировании клеесварных каркасных соединений следует
учитывать технологические особенности их изготовления: в ча-
стности. необходимо обеспечить возможность подвода прямых
электродов на стационарных сварочных машинах, т. е. применять
конструктивные элементы открытого типа.
В ряде случаев соединения могут быть удобны для сварки,
но иметь односторонний подход для нанесения клея после сварки,
поэтому сварку следует вести по слою жидкого клея или по клее-
вой планке Симметричные профили коробчатого сечения благо-
приятны для работы клеесварного соединения.
При выборе рациональной конструкции клеесварного соеди-
нения следует учитывать их положительные и отрицательные
качества, а также технологические возможности каждого конкрет-
но! о варианта.
Клеесварные соединения рекомендуется использовать для кре-
пления ответственных силовых конструкций из алюминиевых,
магниевых и титановых сплавов, а также низколегированных
углеродистых, коррозионно-стойких и теплостойких сталей
в виде листов или профилей.
Клеезаклепочные, клеерезьбовые соединения являются ком-
бинированными неразъемными соединениями металлов, выпол-
ненными с помощью клея, заклепок, резьбовых деталей.
Наиболее широко применяют клеезаклепочные соединения,
которые имеют в 1,5—3 раза более высокую прочность по сравне-
нию с клеевыми соединениями (особенно в условиях неравномер-
ного отрыва) и большую надежность при длительной эксплуата-
ции. Клеезаклепочные соединения имеют также преимущества
по ударной прочности.
По конструктивному оформлению клеезаклепочные соединения
можно подразделить на три типа:
клеевые соединения с малым числом заклепок;
заклепочные соединения, в которых клей незначительно уси-
ливает соединение и играет в основном роль герметизирующего
материала;
соединение, в котором при расчете следует учитывать прочность
и клея, и заклепок.
Для изготовления клеезаклепочных соединений применяют
эластичные клеи, обладающие текучестью и хорошо заполняющие
10* 275
зазоры (БФ-2, ВК-32-200 и др,). Предпочтительно применение
клеев холодного отверждения.
Комбинированные соединения, в том числе клеерезьбовые,
можно выполнять двумя основными способами:
с установкой заклепок, винтов или болтов по отвержденному
клеевому соединению;
с установкой заклепок, винтов или болтов по неотвержденному
клею с последующим его отверждением в комбинированном со-
единении.
В первом случае для заклепок, винтов или болтов предвари-
тельно просверливают отверстия; во втором — нет необходимости
в применении давления, так как давление на клеевой основе
создают заклепки (болты). При использовании первого способа
достигаются, как правило, более высокая прочность и герметич-
ность конструкции; второй способ технологически более прост,
так как не требует использования специальной оснастки для
обеспечения необходимого давления
Для повышения герметичности рекомендуется под головки
заклепок, винтов или болтов дополнительно подкладывать шайбы,
высеченные из тонких клеевых пленок (толщиной 0,05—0,10 мм)
или покрывать головки жидким клеем. С этой целью заклепки
приклеивают головками к металлическим пластинам (плоские
головки) или к листовой резине (сферические головки), предва-
рительно покрытым клеем 88Н. затем погружают в жидкий клей,
выбранный для изготовления клеезаклепочного соединения, и
просушивают.
Весьма эффективный метод повышения герметичности комби-
нированных соединений — нанесение на кромки и стенки тонких
жгутиков клея или герметика кистью или шприцем перед отвер-
ждением клея.
Клеезаклепочные и другие комбинированные соединения реко-
мендуются для использования в конструкциях из металлов,
пластмасс и древесных материалов, а также при ремонте из-
делий.
Соединения замазкой применяют как для получения соеди-
нений, так и для уплотнения только там, где другое соединение
невозможно. Соединения замазкой не должны быть подвержены
воздействию значительных механических нагрузок, поэтому в кон-
струкции в месте соединения необходимо предусматривать допол-
нительные виды крепления.
Применяемые в машиностроении замазки должны обладать
следующими свойствами: иметь малую усыхаемость, т. е. незна-
чительно менять свой объем при затвердевании; обладать хорошей
адгезией к поверхности соединяемых деталей; по температурному
коэффициенту линейного расширения незначительно отличаться
от соединяемых деталей; быстро затвердевать (для твердеющих
замазок) и дольше сохранять свои пластические свойства (для
нетвердеющих замазок); быть негигроскопичными; не оказывать
276
отрицательного химического воздействия на материалы соединя-
емых деталей.
В машиностроении применяют следующие замазки.
Глицерино-глетовая замазка (состав в массовых долях — глет
свинцовый 100, глицерин плотностью 1,23 г/см3— 10) устойчива
к воздействию масел, кислот, щелочей, бензина, а также к темпе-
ратурным изменениям, применима для соединения фарфора с ме-
таллами, пригодна после приготовления не более 15 мин. Для
разъединения деталей нужно разрушить слой замазки.
Карбинольная замазка (состав в массовых долях — сироп
карбинольный 100, бензоила перекись 3, белила цинковые 100)
устойчива к воздействию масел, пригодна после приготовления
в течение 2—.3 ч, токсична. Для разрушения соединение можно
нагревать до 120—125'С.
Бакелитовая замазка (состав в массовых долях — лак бакелито-
вый марки 180 50 —60 %-ный 100, мука мраморная 150, уротро-
пин 2,5) устойчива к воздействию масел, обладает хорошими
изоляционными свойствами. Для ускорения процесса отверждения
рекомендуется сушка при температуре до НО ’С. Для разъеди-
нения деталей нужно разрушить слой замазки.
Клей •- цемент БФ-2 (состав в массовых долях — клей БФ-2
100, мука мраморная или белила цинковые 200) устойчив к воз-
действию масел, применяют для соединения различных матери-
алов. Рекомендуется сушка При повышенной температуре (до
160 С). Разрушение соединения облегчается при подогреве до
температуры 120—125 "С.
Нитрошпатлевка НЦ-008 устойчива к воздействию масел и
применяется для соединения различных материалов. Соединение
можно разрушить растворением замазки в ацетоне или раствори-
теле РДВ.
Гипсовую замазку (состав в массовых долях — гипс 62, лак
бакелитовый 25 и краска эмалевая 13) применяют для крепления
стекол в пластмассовых корпусах, стеклянных ампул уровней
в обоймах.
Менделеевскую замазку (состав в массовых долях — шеллак 61,
воск желтый 16, мумии 21, масло льняное 2) применяют для плом-
бирования приборов. Замазка размягчается при температуре
60—80 °C.
Замазки подразделяют на две основные группы: твердеющие
и нетвердеющие.
Твердеющие замазки применяют для соединения фарфора
и стекла с металлом, фарфора с фарфором и других материалов.
При использовании таких замазок может быть достигнуто плотное
соединение. Поверхности деталей, соединяемых твердеющей за-
мазкой, должны быть шероховатыми, хорошо очищенными от
загрязнений и обезжиренными.
Нетвердеющие замазки применяют для уплотнения фланцевых
и резьбовых соединений, стекол и других деталей приборов
Рис. 4.48. Схемы герметизации:
брызго- и водозащищенного исполнения, работающих при отсут-
ствии перепада давлений. С использованием нетвердеющих зама-
зок уплотняют резьбовые соединения, устанавливают несъемные
крышки и фланцы на корпусах. Для более надежного уплотнения
на поверхности фланца или крышки выполняют канавки, куда
закладывают замазку. Канавки следует предусматривать шириной
1,0—1,5 мм и глубиной 0,3—0,5 мм. Преимущество уплотнения
нетвердеющими замазками — соединение может быть уплотнено
без использования резиновых или иных прокладок, так как
поверхности соединяемых деталей почти соприкасаются между
собой, что позволяет сохранять заданное взаимное расположение
деталей. Недостаток соединения состоит в том, что требуется
двух-трехкратная подтяжка винтов в процессе сборки, так как
замазка постепенно растекается по сдавливаемым поверхностям
и вытекает наружу.
Толщина наносимого слоя всех замазок не должна быть меньше
0,5 мм. Нанесение замазок выполняют при температуре 15—
Для герметизации сборочных единиц используют герметики
ВГО-1 (ТУ 38.103211—73); «Эластосил» 11-01 марок А и Б
278
(ТУ 6.02.857—74); У-ЗОМ (ГОСТ 13489-79); УЗОМЭС-5,
У30МЭС-10 и УТ-32 (ТУ 38.105.1386—80), рекомендуемые кон-
структивные формы герметизации показаны на рис. 4.48.
4.6. ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИЙ ИЗДЕЛИЙ
С УЧЕТОМ ТРЕБОВАНИЙ ИХ ОБЩЕЙ СБОРКИ
Независимо от вида производства (единичного, серийного,
массового) конструкция изделия должна состоять из отдельных
четко разграниченных сборочных единиц или агрегатов, обеспе-
чивать параллельность и независимость сборки отдельных сбороч-
ных единиц, а также простоту связей между последними при сле-
дующих условиях.
Число деталей собираемого изделия (сборочной единицы)
должно быть минимальным. Этого можно достичь правильным
конструированием, применением специальной технологии изго-
товления, например, использованием армированного литья и др.
Однако уменьшать число деталей следует только после выполнения
соответствующего технико-экономического расчета.
Сложные изделия, состоящие из большого числа деталей, сле-
дует конструировать по блочному (агрегатному) принципу. Луч-
шими считаются агрегаты и изделия из 4—12 деталей.
Следует стремиться к уменьшению числа крепежных деталей.
Вместо резьбового крепежа целесообразно применять сварку,
расклепку, развальцовку, гибку и др.
Следует избегать применения соединений, которые трудно
выполнить, например закручивания проволокой, шпоночных,
с пружинами и др.
Многозвеньевые зубчатые передачи к различным механизмам
от одного общего привода целесообразно заменять индивидуаль-
ными приводами. Один из наиболее удобных способов передачи
и трансформации энергии — гидравлический. В ряде отраслей
промышленности гидротрансформаторы успешно вытесняют
механические редукторы. Решающие преимущества приобретает
гидравлика, когда необходимо плавное и бесступенчатое регули-
рование скорости в большом диапазоне. Применение гидропривода
в машинах в ряде случаев не только упрощает сборку, но и улуч-
шает качества машин, обеспечивая синхронность работы несколь-
ких механизмов, плавное регулирование скоростей, снижение
динамических нагрузок.
Следует стремиться к такой компоновке изделия, при которой
обеспечивается установка комплектующих деталей на базовую
деталь простейшим движением.
Крупногабаритные и тяжелые детали должны иметь специаль-
ные элементы и устройства для их транспортирования и установки
на машину (отверстия, приливы, грузовые цапфы, рым-болты).
Детали, входящие в сборочные единицы, должны иметь про-
стую форму (цилиндр, призма и др.). В противном случае необ-
279
Рис. 4.49. Галтель вала и корпуса под
шарико- и роликоподшипники:
I - подшипник: 2 - корпус или вал
Рис. 4.50. Канавки для посадки под-
шипников качения
ходимо, чтобы они имели явно выраженные базовые поверхности
(лучше цилиндрические или плоские) и явно выраженные места
(ключи) для надежного ориентирования в загрузочных и транс-
портных устройствах.
Шероховатость сопрягаемых поверхностей деталей должна
быть обоснована, так как значительная шероховатость поверх-
ности может привести к заклиниванию детали в процессе сборки
и недостаточно надежной работе загрузочных устройств.
Детали, сопрягаемые в осевом направлении по кромкам по-
верхностей, должны иметь конструктивные элементы (фаски,
направляющие расточки и т. п.), облегчающие самоустановку
и самоцентрирование поверхностей (табл. 4.23; см. табл. 2.12—
2.14).
Таблица 4 23 Входные фаски деталей в неподвижных соединениях, мм
D Фаска Размеры фаски при поле допуска
u7; t7, гб; S6, тб; рб; рб; пб; пб; тб х8: ив. 87 х8. х8; ив z8. u8; кВ
До 50 А 0,5 1,5 1.5 2 2 2,5
Св.1 50 до 100 А 1 1,5 2 2.5 2 2.5 3 3,5
Св. 100 до 250 а А 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 6
Св. 250 до 500 А 3,5 4 4.5 5,5 7 8 8,5 10
Примечания: 1. Фаски выполнять только с одной стороны деталей.
2. При И D допускается увеличение фаски до ближайшего большего
значения.
280
П) flj ?1
Pnc 4 51. Виды заходщ.т\ фасок для сборки
Галтели
(рис. 4.49)
значения)'
вала и корпуса нот шарико- и роликоподшипники
выполняют следующих размеров,
мм (наибольшие
Канавки для посадки подшипников
няют следующих размеров, мм:
качепия
(рис. 4.50) выпол-
Для облегчения сборки обычно достаточно выполнить фаску
в отверстии (рис 4.51, а) или на валу (рис. 4.51, б); предпочти-
тельны фаски на валу, так как их легче обработать. При посадке
с натягом в отверстие жслжельно предусматривать заходную
часть (рис. 4 51, в) Фаски на резьбе (рис 4.51, г) нужны как для
сборки, так и для улучшения условий работы резьбонарезного
инструмента. Установка деталей на разные посадочные поверх-
ности должна быть не одновременной (рис. -1.52, а}, а последова-
тельной (рис. 4 52, б). Размер А малой ступени должен быть
достаточным для обеспечения направления диаметра d
281
°) у
Рис. 4 53 Варианты установки деталей по посадке с натягом
Следует избегать длинных соединений (особенно при посадке
с натягом — рис 4.53, а) Из трех вариантов, показанных на
рис. 4.53, вариант на рис 4.53,6 лучший. Преимущества
варианта на рис 4.53, б — одинаковые диаметры обоих обрабо-
танных участков вала и унифицирование подшипников.
Во всех конусных соединениях должен быть предусмотрен
достаточный запас натяга для подтягивания соединения в процессе
эксплуатации или при ремонте. Не рекомендуется соединение
сопрягаемых деталей по нескольким поверхностям; следует огра-
ничиваться одной поверхностью (рис. 4 54)
Допуски на размеры деталей должны обеспечивать возмож-
ность осуществления сборки методом полной или частичной
взаимозаменяемости. Селективная сборка нежелательна, так как
она требует применения сложных сортирующих устройств и си-
стемы накопителей деталей отдельных размерных групп. Не-
желательна и сборка с пригонкой, которая усложняет технологи-
ческий процесс, требует использования дополнительных кон-
трольных устройств и механизмов пригонки. Взаимозаменяемость
неосуществима при получении необходимого положения деталей
установкой их при сборке по месту. Детали следует фиксировать
по определенным сборочным базам.
В массовом и крупносерийном производстве целесообразно
некоторым увеличением объема механической обработки создавать
сборочные базы в виде дополнительных фиксирующих элементов
(шпонок, штифтов, упоров и др.), обеспечивающих при сборке
требуемое положение сборочной единицы без пригонки. Необхо-
димо также предусматривать средства, предотвращающие про-
ворачивание болта при затяжке.
Рис. 4.54. Конусные соединения
282
а) б) в)
Рис. 4.55 Варианты корпуса червячной передачи
Следует избегать или сводить до минимума совместную меха-
ническую обработку деталей (в сборе), включая сверление и вы-
полнение резьбы, так как это создает необходимость в установке
оборудования в сборочных цехах, снижает производительность
и нарушает основной принцип поточной сборки — взаимозаменя-
емость сборочных единиц и деталей.
Три варианта конструкция корпуса червячной передачи пока-
заны на рис. 4.55. Варианты на рис. 4.55, а и б иетехнологичны
из-за необходимости совместной обработки двух половин корпуса
для выдерживания межцентрового расстояния (раздельная об-
работка потребовала бы чрезмерного ужесточения допуска на
размер В варианте на рис. 4.55, б необходимость совместной
обработки вызвана тем, что разъем корпуса проходит через отвер-
стие диаметром D., В варианте на рис. 4.55, в совместная обра-
ботка не требуется, так как крышка надежно центрируется на
расточке D, благодаря чему обеспечивается взаимозаменяемость
деталей и исключаются работы по предварительной сборке и
разборке корпуса. Вариант, показанный на рис. 4.55, а, может
быть рекомендован при использовании прокладок, подбором
которых можно получить требуемый размер Е. Половины корпуса
в этом случае обрабатывают отдельно, без необходимости точного
выдерживания размеров £, и Е2. Подбор прокладок усложняет
процесс сборки, но обеспечивает точное регулирование заце-
пления.
4.7. МОНТАЖНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ
К КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЙ
При конструировании изделий следует предусматривать их
отправку с предприятия-изготовителя предприятию-потребителю
с максимальной степенью заводской готовности.
Изделие следует отправлять потребителю после приемосдаточ-
ных испытаний с полным комплектом электрооборудования, за-
щитных ограждений, приборов контроля и автоматики и других
сборочных единиц и деталей, предусмотренным технической доку-
ментацией. Нетранспортабельные в собранном виде изделия после
сборки, испытаний и приемки ОТК должны быть разобраны на
283
Рис. 4.56. Предельные очертания габаршности грузов
транспортабельные сборочные единицы Но coi ласованпю с по-
требителем или организацией, выполняющей монтаж, вместо
общей сборки допускается стендовая сборка сопрягаемых состав-
ных частей, обеспечивающая монтаж изделия без дополнительной
пригонки, обкатки и испытаний отдельных составных частей.
Неокрашенные поверхности сборочных единиц и деталей должны
быть законсервированы предприятием-изготовителем в соответ-
ствии с требованиями ГОСТ 9.014 -78. Средства консервации
указывают в технической документации, направляемой пред-
приятию-потребителю. Сборочные единицы, зубчатые и цепные
передачи, редукторы, подшипники, пары трения, требующие
обязательного смазывания при эксплуатации, консервируются
смазочными материалами, не требующими замены при вводе
изделия в эксплуатацию.
Совместно упаковывают части (детали, сборочные единицы)
одного изделия. Допускается совместная упаковка взаимозаменя-
емых частей, относящихся к различным сборочным единицам
данного изделия. Не допускается совместная упаковка составных
частей разных изделий. На каждое транспортируемое место в упа-
ковке или без нее наносят маркировку с указанием массы брутто,
центра масс и места строповки, другие данные в соответствии
с ГОСТ 14192—77 (СТ СЭВ 257—80, СТ СЭВ 258—81), а также
допускаемое число ярусов штабелирования, например: «Штабели-
284
рование в два яруса». Конструкция транспортной тары должна
защищать изделия от атмосферных воздействий и механических
повреждений во время транспортирования и хранения.
Конкретные условия упаковки, транспортирования и хранения
указывают в ГОСТе или технических условиях на изделие.
Конструкция изделий должна обеспечить их поставку в пол-
ностью собранном виде с габаритными размерами, не превыша-
ющими габарит погрузки.
Предельные очертания грузов, обеспечивающие их безопасное
прохождение на всех участках железной дороги, показаны
на рис. 4.56. Негабаритность грузов на железных дорогах класси-
фицируют по видам: верхняя, зона А которой определяется высо-
той 4000 -5300 мм от уровня головки рельса (УГР) и шириной по
верху 1240—2000 мм; боковая зона Б высотой 1260—4000 мм
от УГР и шириной 3250—4450 мм. Нижнюю негабаритность не
рассматривают, поскольку, как правило, при транспортирова-
нии изделий не нарушают. Зона Б боковой негабаритности груза
подразделяется на пять степеней: 0, 1, II, III, /V, пределы очер-
тания которых показаны на рис. 4.56. Зона А верхней негабарит-
ности подразделяется на три степени: 0, I, И-
Предельные габариты грузов в сечении, перпендикулярном
направлению движения, для любых видов автомобильного транс-
порта не должны превышать по ширине 2,5 м, по высоте 3,8 м
от поверхности полотна дороги. В табл. 4.24 приведены параметры
наиболее часто используемых автомобилей для перевозок крупно-
габаритных изделий.
При определении допустимых габаритов грузов, подлежащих
перевозке авиационным транспортом, руководствуются данными
табл 4.25.
Исходя из накопленного опыта перевозки изделий водным
транспортом, а также наличия механизмов и типов судов, уста-
новлены следующие размеры одного грузового места в таре: для
всех типов грузовых судов не более 10 м по длине, 3,2 м по ши-
рине л 4 м по высоте; для отдельных типов судов допускается
увеличение размеров грузовых мест не более 24 м по длине, 5 м
по ширине и 5 м по высоте.
Указания по делению изделия на транспортируемые сбороч-
ные единицы должны быть приведены в рабочей документации
(допускается конструирование изделий увеличенных габаритов
с обязательным согласованием условий их транспортирования
,с соответствующими организациями).
В конструкции изделий (и в каждой транспортируемой сбороч-
ной единице) должны быть предусмотрены способы строповки
и крепления при транспортировании (грузовые цапфы, рым-
болты). Вместо специальных устройств для строповки можно
использовать имеющиеся элементы (уступы, бурты, приливы,
бобышки, отверстия в фундаментных плитах и др.). Способ и
схема строповки, а также центр масс для каждой отдельно постав-
285
Таблица 4.24 Основные данные грузовых автомобилей, прицепов к
полуприцепов (20]
Марка Грузоподъ- Внутренние размеры кузова, мм Hoi рузочиая платформы кузова, мм
Длина ширина
Автомобили
ГАЗ-53А 4,0 3740 2170 680 1350
ЗИЛ-131 5,0 3600 2322 346 1430
ЗИЛ-130-80 6,0 3752 2326 575 1450
КамАЗ-4310 5,0 4800 2320 945 1510
КамАЗ-5320 8,0 5200 2320 500 1370
MA3-5335 8,0 4965 2360 685 1450
Урал-375Д 4,5 3900 2430 890 1420
КрАЗ-255Б1 7,5 4565 2500 924/365 1600
КрАЗ-257 12,0 5770 2480 824 1495
Прицепы
ГКБ-8329 d д 3810 2350 650 1210
(ГАЗ) (4.8) (4350) —
ГКБ-817 (ЗИЛ) 5,5 4700 2350 572 1300
МАЗ 8926 8,0 550 2365 685 1440
КамАЗ-8350 8,0 6100 2320 500 1300
Толуприцепы
ОДАЗ-885 (ЗИЛ) 7,7 6070 2200 590 1400
КАЗ-717 11,5 7770 2320 560 1400
КамАЗ-9370 14,2 9180 2320 560 1470
Примечание Полуприцеп-контейнеровоз по требованию заказчик;
может быть снабжен устройствами для фиксации и крепления двух контсйнеро!
типа J Д.
Т а б л п п а 4.25. Размеры грузовых люков багажно-грузовых помещений
самолетов и вертолетов СССР ]201
Тип транс- портного средства Размеры трузового люка, мм Тип транс- портного средства Размеры грузово'о Люка, мм
шири на высота ширин,। высота
Самолеты: АН-12Б АН-24 3100 2400 2400 3150 Вертолеты: МИ-4 МИ-6 МИ-8 1550 2600 2140 1850 2900 1800
ляемой сборочной единицы должны быть указаны в эксплуатацион-
ной документации. В конструкторской документации должны
быть указаны методы удаления временного крепежа.
ГЛАВА 5
УЧЕТ ТРЕБОВАНИЙ ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ,
ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И ТЕХНИЧЕСКОЙ
ЭСТЕТИКИ ПРИ РАЗРАБОТКЕ ТЕХНОЛОГИЧНЫХ
КОНСТРУКЦИЙ
При конструировании машиностроительных изделий необхо-
димо учитывать правила техники безопасности и гигиены труда
и исключать возможность возникновения в процессе эксплуатации
изделий вредных для работающих физических, химических и
биологических факторов, предусматривать соответствующие сред-
ства коллективной и индивидуальной защиты, обеспечивающие
безопасность труда в процессе эксплуатации изделия, а также
при его транспортировании, монтаже (демонтаже) и ремонте.
Ни один образец нового изделия не может быть передан в серийное
производство, если он не отвечает требованиям охраны труда
и общим требованиям безопасности по ГОСТ 12.2.003—74
(СТ СЭВ 1085—78).
5.1. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ,
ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К КОНСТРУКЦИИ
Основным направлением обеспечения безопасности изделий,
которое следует считывать при конструировании, является осна-
щение изделий необходимыми элементами системы технических
средств безопасности. Безопасность изделия необходимо обеспе-
чивать:
выбором безопасных принципов действия, конструктивных
схем, элементов конструкции и пр.;
применением в конструкции средств механизации, автоматиза-
ции и дистанционного управления;
использованием средств защиты;
выполнением эргономических требований;
включением требований безопасности в техническую докумен-
тацию по монтажу, эксплуатации, ремонту, транспортированию
и хранению;
применением в конструкции соответствующих материалов.
Оградительные устройства. Движущиеся и токоведущие части
изделия, если они являются источниками опасности, должны быть
снабжены оградительными или другими средствами защиты.
Если исполнительные органы или движущиеся части изделия,
представляющие опасность для людей, не могут быть снабжены
средствами защиты из-за их функционального назначения, следует
предусматривать средства сигнализации, предупреждающие о пу-
287
ске оборудования, и средства останова и отключения от источни-
ков энергии.
Съемные, откидные и раздвижные ограничительные средства
рабочих органов, предотвращающие опасность при эксплуатации
изделий, а также открывающиеся дверцы, крышки, щитки в этих
ограждениях или в корпусе оборудования должны иметь устрой-
ства, исключающие их случайное снятие и открывание, а при
необходимости снабжены блокирующими системами, обеспе-
чивающими прекращение рабочего процесса при съеме или от-
крывании ограждения.
Рабочие места, предусмотренные в конструкции производшвен-
ного оборудования, должны быть безопасны и удобны, в необхо-
димых случаях иметь кабины для защиты работающих от неблаго-
приятною воздействия внешней среды. Конструкция и располо-
жение кабин не должны вызывать появления дополнительных
опасных’ и вредных факторов и затруднять действия работающих.
Выбор типа оградительного устройства (стационарное или
подвижное, глухое или со смотровыми окнами, сблокированное
с пусковым устройством пли нет и др ) и материала, нз которого
оно должно быть изготовлено, необходимо обосновать расчетом,
исходя из особенностей травмоопасного фактора, его мощности
и зоны действия, а также надежности защиты и удобства в экс-
плуатации.
Предохранительные устройства. В необходимых случаях кон-
струкцией изделий должны быть предусмотрены средства их
автоматического останова н отключения от источников энергии
при неисправностях, авариях и при режимах работы, близких
к опасным. Наиболее распространены предохранительные устрой-
ства.
Выбор типа применяемого в конструкции предохранительного
устройства необходимо обосновывать исходя из надежности его
срабатывания и требований к обеспечению восстановления работо-
способности выключающей цепи. К предохранительным устрой-
ствам могут относиться системы: с автоматическим восстановле-
нием цепи после достижения заданного значения контролируемого
параметра (фрикционные муфты, конечные выключатели и др.);
с ручным восстановлением цепи (например, механизм подающего
червяка, автомат отключения с ручным восстановлением цепи);
с восстановлением работоспособности цепи при замене части
предохранительного устройства, являющегося специально пред-
усмотренным слабым звеном (например, плавкие предохранители,
срезаемые штифты).
Тип предохранительного устройства должен соответствовать
требованиям соответствующих стандартов системы ССБТ, а на
объектах Госгортехнадзора и Энергонадзора — требованиям соот-
ветствующих правил.
Предохранительный штифт / (рис. 5.1) соединяет маховик 2
с втулкой 3, жестко установленной на валу 4. Посредине штифта
288
!’>«• 5.J Предохранительное }стройство го
штифтом
Рис 5.2 Предохранительное учройство со
штифтом и специальным приспособлением
для остановки электродвигателя
выполнена шейка диаметром dv. При перегрузке механизма штифт
срезается но шейке
В устройстве с предохранительным штифтом и специальным
приспособлением для остановки электродвигателя на втулке
звездочки прикреплена планка / (рис. 5 2), которая при срезе
штифта 3 поворачивает рыча! выключателя 2, прикрепленного
к чвезяачке.
На тихоходных валах машин малой мощности устанавливают
расцепные муфты На ведущем валу 5 (рис. 5 3, а) закреплена
штифтами втулка 4 с четырьмя кулачками 6, сцепленными с вну-
тренними кулачками А втулки 8 Ведомая втулка 2 связана
с втулкой 8 четырьмя штифтами /, допускающими ее осевое сме-
щение. Между втулками 4 и 2 расположено храповое кольцо 3,
жестко соединенное с кольцом 7 (рис 5.3, б). Последнее снабжено
торцовыми кулачками, которые могут зацепляться с кулачками В
втулки 8. Если собачка (на рисунке не показана) находится в за-
цеплении, то втулка 8. преодолевая усилие пружины 9, расцеп-
ляет кулачки В, сдвигается влево и отсоединяет ведомую втулку 2
от ведущего вала 5. При этом вал 5 вращает втулки 4, 8 и 2- Мелкие
зубья Б на втулке 2, служащие для предотвращения ее поворота
после отключения под действием сил трения, также захватываются
собачкой (на рисунке нс показана). Зубья выполнены так, что
входят в контакт с собачкой спустя некоторое время, необходимое
для разъединения вала 5 н втулки 2 Выбор способа выключения
муфты и расположения собачек определяется назначением муфты.
На качающемся валу / (рис. 5.4) свободно сидит рычаг 2,
воздействующий через шатун 3 на ползун (на рисунке не показан)
через жестко закрепленное коромысло 6; последнее связано с ры-
чагом 2 подпружиненной защелкой 5. Если сила, действующая
289
а! Л
Pm 5 3 PaciitUH.is муфта машин малой мощности
на шатун 3, возрастает, то покачивание рычага 2 прекращается,
а коромысло 6, продолжая покачиваться, заставит зуб защелки 5
скользить по пластине 4. закрепленной на рычаге 2, периодически
попадая во впадину до устранения перегрузки шатуна.
Рычат 5 (рис 5.4, б) передает ведомому валу 2 качательное
движение через коромысло /, заклиненное ид валу, и подпру-
жиненную защелку 4 с закаленным коническим хвостовиком.
При перегрузке защелка поднимается, стопорится фиксатором 3,
упирающимся в глубокую лыску на защелке, и рычаг 5 разъеди-
няется с валом 2. После снятия перегрузки необходимо сдвинуть
влево фиксатор 3, чтобы защелка опустилась в гнездо рычага 5.
Тормозные устройства. В необходимых, случаях изделия сле-
дует снабжать средствами торможения, эффективность действия
Рис. 5.4. Предохранительные устройства
290
которых должна быть достаточной для обеспечения безопасности
и соответствовать требованиям стандартов на изделия Аварийные
тормозные устройства должны быть энергонезависимыми,
т. е. должны срабатывать при отключении источника
энергии.
Сигнализаторы опасности. В зависимости от особенностей
производственного процесса, а также условий эксплуатации про-
изводственное оборудование в необходимых случаях обеспечивают
сигнализаторами опасности. Для предупреждения об опасности
в качестве сигнальных элементов следует применять звуковые,
световые и цветовые сигнализаторы, приборы-указатели, сигнали-
заторы уровня и давления жидкости, температуры и концентрации
ядовитых паров и газов и др Средства сигнализации следует вы-
бирать с учетом степени занятости внимания работающих Сиг-
нальные устройства должны быть установлены в зонах видимости
и слышимости обслуживающего персонала.
Звуковыми сигналами необходимо снабжать подъемные и
транспортные устройства, а также агрегаты, обслуживаемые
группой рабочих. В качестве звуковых предупредительных или
аварийных сигналов используют гудок, сирену, свисток, звонок,
зуммер и другие средства. При выборе и проектировании звуковых
предупредительных сигнализаторов следует учитывать интенсив-
ность. частотные характеристики, время действия и условия
распространения сигнала в окружающей среде (шум, наличие
преград, расстояние от сигнализатора до оператора и другие
факторы), степень привлечения внимания.
Части изделий, представляющие опасность для людей, должны
быть окрашены в сигнальные цвета (см. стр. 313) и снабжены
знаками безопасности, установленными стандартами СЭВ. Однако
нужно учитывать, что сигнальные цвета и знаки безопасности
не заменяют необходимых технических средств обеспечения без-
опасности (например, оградительных устройств, сигнализаторов
опасности), а являются дополнительным средством привлечения
внимания к опасности.
Дистанционное управление. Требования к органам управления.
Дистанционное управление машинами и оборудованием как сред-
ство создания безопасных условий труда позволяет вывести
человека из опасной зоны. Особенно большое значение оно при-
обретает при производстве и использовании взрывчатых, токсич-
ных, легковоспламеняющихся и ионизирующих веществ и мате-
риалов. Так, обязательно применение дистанционного управле-
ния запорной и регулирующей аппаратурой, расположенной
в труднодоступных и токсичных зонах различных производств
химической промышленности, при производстве взрывных работ,
при управлении сложными комплексами технологического обору-
дования. В этих и других аналогичных случаях для наблюдения
за сложными технологическими процессами следует применять
телевизионные устройства н средства телеметрии.
291
Органы управления производственным оборудованием должны
соответствовать следующим основным требованиям:
иметь форму, размеры и поверхность, безопасные и удобные для
работы;
размещаться в рабочей зоне так, чтобы не затруднять выпол-
нение операций,
располагаться с учетом требуемых для их перемещения усилий
и направлений, последовательности и частоты их использования,
значимости функций;
приводиться в действие усилиями, не превышающими значений,
установленных стандартами СЭВ, с учетом частоты пользования.
Форма, размеры, характер поверхности, размещение, рассто-
яния между органами управления и допустимые усилия должны
соответствовать нормам, установленным в отраслях для соответ-
ствующих групп оборудования. Органы управления производ-
ственным оборудованием, относящимся к одной группе, должны
быть унифицированы (расположение рукояток, педалей, кнопок,
контрольно-измерительных приборов, правила управления,
типовые надписи, знаки и т. п.). Направление вращения махо-
вичков и штурвалов, перемещения рычагов, педалей и др. должны
соответствовать правилам, установленным стандартами СЭВ-
Органы управления производственным оборудованием должны
быть выполнены или сблокированы так, чтобы исключалось нару-
шение последовательности операций, или должны иметь схемы
и надписи, наглядно указывающие последовательность операций.
Конструкция и расположение органов управления должны исклю-
чать возможность непроизвольного и самопроизвольного включе-
ния и выключения производственного оборудования.
Металлические валы ручных приводов, рукоятки, маховички,
педали следует изолировать от частей изделия, находящихся под
напряжением; кроме того, они должны иметь электрический кон-
такт с несъемными частями изделия, на которых расположен
элемент для заземления.
На поверхности органов управления, предназначенных для
выполнения операций без применения средств индивидуальной
защиты рук, а также для выполнения операций в аварийных
ситуациях, температура не должна превышать 40 ПС для органов
управления, выполненных из металла, и 50 °C—для органов
из материалов с низкой теплопроводностью.
Органы управления, предназначенные для различных опера-
ций, должны быть оформлены следующим образом:
для останова (отключения) — из материала красного цвета;
для пуска (включения) — ахроматического цвета (черные,
серые или белые). Допускается выполнять этот орган зеленого
цвета;
для периодического останова или пуска изделия — только
ахроматического цвета;
для предотвращения аварии—желтого цвета;
292
Таблица 5.1. Усилие при управлении, даН
Частота включений Усилие при уггравлекии
gy РУКОЯ1 кой и махович- ком (рукой) кнопкой педалью
пальцами ладонью
До 3 5,0 35 10 15 30
> 30 2,5 10 5 § 15
Св. 30 1.0 7 4 5 8
для выполнения операций, отличных от перечисленных —
ахроматического или синего цвета.
Усилия нажатия на рукоятки, маховички, кнопки и педали
не должны превосходить значений, указанных в табл. 5.1.
Специальные технические средства безопасности. Средства
электробезопасности. Электробезоласность изделий обеспечивают
применением технических способов и средств, предусмотренных
«Правилами устройства электроустановок (ПУЭ)» и
ГОСТ 12.2.019—76 (СТ СЭВ 1850 - 79, СТ СЭВ 1851—79,
СТ СЭВ 3086—81, СТ СЭВ 3087—81, СТ СЭВ 3631—82).
Для обеспечения электробезопасности следует применять от-
дельно или в сочетании следующие технические способы и сред-
ства: защитное заземление; выравнивание потенциалов; малое
напряжение; электрическое разделение сетей; защитное отключе-
ние; изоляцию токоведущих частей (рабочая, дополнительная,
усиленная, двойная).
Для защиты людей от поражения электрическим током в случае
прикосновения к металлическим нетоковедущим частям, которые
могут оказаться под напряжением из-за повреждения изоляции,
а также для защиты электрооборудования от грозовых явлений
корпусы электрооборудования должны быть заземлены. Защитное
заземление или зануление электроустановок следует выполнять:
при номинальном напряжении 380 В и более переменного тока
и 440 В и более постоянного тока; при номинальном напряжении
42—380 В переменного тока и 110—440 В постоянного тока при
работе в условиях с повышенной опасностью и особо опасных
по ГОСТ 12.1.013-78.
В схеме электрических цепей производственного оборудования
должно быть предусмотрено устройство, централизованно от-
ключающее их от питающей сети. При питании производственного
оборудования от автономного источника электроэнергии допу-
скается выключать источник питания без разрыва электрической
цепи.
Средства взрывобезопасностн. Взрывобезопасность изделий
обеспечивают средствами, исключающими образование взрыво-
опасной среды и возникновение источника ннициирования взрыве.
293
К основным средствам взрывобезопасности изделий относятся:
герметизация; применение рабочей и аварийной вентиляции;
отвод взрывоопасной среды; ограничение нагревания изделий до
температуры ниже температуры самовоспламенения среды; при-
менение взрывозащищенного электрооборудования и других спе-
циальных средств. предусмотренных ГОСТ 12.1 010—76
(СТ СЭВ 3517—81) и применяемых с учетом особенностей изделий
(машин, приборов, оборудования) и условий их эксплуатации.
При проектировании и конструировании изделий необходимо
учитывать требования пожарной безопасности, предусмотрен-
ные ГОСТ 12.1.004 —85.
5.2. КОНСТРУИРОВАНИЕ ИЗДЕЛИЙ
С ПОНИЖЕННЫМ УРОВНЕМ ШУМА
Шумовые характеристики изделий следует устанавливать ис-
ходя из требований обеспечения на рабочих местах допускаемого
уровня шума в соответствии с основным назначением изделия.
Уровень шума на рабочих местах в производственных помещениях
измеряют в соответствии с требованиями ГОСТ 20445—75. Произ-
водственное и бытовое оборудование, машины, приборы и инстру-
менты, создающие в процессе эксплуатации шум, необходимо
конструировать в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.003—83.
Шум механизмов возникает вследствие упругих колебаний
как всего изделия в целом, так и отдельных его механизмов и де-
талей Причины возникновения этих колебаний — механические,
аэродинамические и электрические явления, определяемые кон-
струкцией и характером работы механизма, технологическими
неточностями изготовления и условиями эксплуатации. В связи
с этим различают шумы механического, аэродинамического и
электромагнитного происхождения.
К факторам, вызывающим шумы механического происхожде-
ния, относятся инерционные возмущающие силы, возникающие
вследствие движений деталей механизмов с переменными ускоре-
ниями (в соединениях механизмов вследствие неизбежных зазо-
ров, трения деталей и др.). В гидравлических механизмах к этим
источникам шума добавляются также кавитационные процессы.
Аэродинамические процессы весьма распространены в совре-
менной технике. Как правило, всякое течение газа или жидкости
сопровождается шумом, поэтому с вопросами борьбы с аэродина-
мическими шумами приходится встречаться очень часто (венти-
ляторы, воздуходувки, компрессоры, газовые турбины, двигатели
внутреннего сгорания, насосы и др.). К источникам аэродинами-
ческого шума относятся: вихревые процессы в потоке рабочей
среды, колебания среды, вызываемые вращением лопастных колес,
пульсации давления рабочей среды, колебания среды из-за не-
однородности потока.
Шумы электромагнитного происхождения возникают в элек-
трических машинах и оборудовании. Причиной этих шумов
294
является главным образом взаимодействие ферромагнитных масс
код влиянием переменных во времени и пространстве магнитных
полей. Выпускаемое производственное оборудование, машины
и инструменты необходимо снабжать паспортом с указанием
уровня излучаемой звуковой мощности.
Методы борьбы с шумом. Для снижения уровня шума машин
и механизмов можно уменьшать уровень шума в источнике или
изменять направленность излучения шума Метод уменьшения
уровня шума в источнике — наиболее рациональный.
Для уменьшения механического шума рекомендуется по воз-
можности:
заменять ударные процессы и механизмы безударными (на-
пример, применять гидравлические приводы вместо кривошипных
или эксцентриковых);
заменять возвратно-поступательное движение деталей равно-
мерным вращательным движением,
применять вместо прямозубые шестерен косозубые и шеврон-
ные, а также повышать квалитеты обработки и уменьшать шерохо-
ватость поверхности шестерен (так, ликвидация погрешностей
в зацеплении шестерен дает снижение уровня шума на 5— 10 дБ,
замена прямозубых шестерен шевронными — на 5 дБ);
по возможности заменять зубчатые и цепные передачи ремен-
ными (при этом уровень шума снижается на 10—15 дБ);
но возможности заменять все или некоторые металлические
детали деталями из пластмасс и других «незвучащих» материалов,
например устанавливать текстолитовые или капроновые шестерни
в паре со стальными (так, замена одной из стальных шестерен
в паре на капроновую снижает уровень шума на 10-
12 дБ);
использовать пластмассы для изготовления деталей корпусов
(например, замена стальных крышек редуктора пластмассовыми
приводит к снижению уровня шума на 2—6 дБ при средних ча-
стотах и на 7—15 дБ — при высоких частотах);
при выборе металла для изготовления деталей учитывать,
что внутреннее трение в различных металлах неодинаково, а сле-
довательно, различна «звучность» (например, обычная углеро-
дистая сталь н легированная сталь являются более «звучными»,
чем чугун; большим трением обладают после закалки сплавы из
марганца с 15—20 % меди и магниевые сплавы, детали из них
при ударах звучат глухо и ослабленно; хромирование стальных
деталей, например турбинных лопаток, уменьшает их «звучность»);
более широко применять метод принудительного смазывания
трущихся поверхностей в соединениях, что также уменьшает
их износ;
выполнять балансировку вращающихся элементов изделий;
использовать прокладочные материалы и упругие вставки
в соединениях, что исключает или уменьшает передачу колебаний
от одной детали или части агрегата к другой.
295
В большинстве случаев меры но ослаблению аэродинамических
шумов в источнике оказываются недостаточными, поэтому допол-
нительного, а часто и основного снижения уровня шума достигают
звукоизоляцией источника и установкой глушителей
Меры борьбы с кавитационным шумом — улучшение гидро-
динамических характеристик насосов и выбор оптимальных ре-
жимов их работы- В насосах источником шума является кавитация
жидкости у поверхности лопастей при высоких окружных ско-
ростях и недостаточном давлении на линии всасывания.
Уровень электромагнитного шума снижают конструктивными
изменениями в электрических машинах, например, изготовлением
якоря ротора со скошенными пазами. В трансформаторах необ-
ходимо более плотно прессовать пакеты, использовать демпфиру-
ющие материалы-
При конструировании необходимо учитывать направленность
излучения шума. В ряде случаев показатель направленности (ПН)
достигает 10 -14 дБ. Звукоизолирующими кожухами закрывают
наиболее шумные машины и механизмы, локализуя таким обра-
зом источник шума. Внутреннюю поверхность стенок кожуха
обязательно облицовывают звукопоглощающим материалом. С на-
ружной стороны на кожух иногда наносят слой вибродемпфиру-
ющего материала. Кожух должен плотно закрывать источник
шума.
Кожухи машин, выделяющих теплоту (электродвигатели, ком-
прессоры, дизели и др.), снабжают вентиляционными устрой-
ствами с глушителями.
В случаях, когда невозможно изолировать шумные машины
и при этом необходимо следить за рабочим процессом, пульт
управления машин заключают в звукоизолированную кабину со
смотровым окном.
Эффективность конструктивных мероприятий по борьбе с шу-
мом, обеспечивающих соблюдение санитарных норм на рабочих
местах, подтверждают расчетами.
5.3. КОНСТРУИРОВАНИЕ ИЗДЕЛИЙ
С ПОНИЖЕННЫМ УРОВНЕМ ВИБРАЦИИ
Вибрации возникают при работе изделий (машин и агрегатов)
из-за неуравновешенных силовых воздействий. В одних случаях
источником вибраций служат возвратно-поступательно движу-
щиеся детали (кривошипно-шатунный механизм в двигателях
и компрессорах, боек в ручных перфораторах, вибрационные
механизмы для уплотнения бетонных и асфальто-бетонных смесей,
трамбовки в литейных цехах и др ), в других случаях — неуравно-
вешенные вращающиеся массы (ручные электрические и пневма-
тические шлифовальные машины, режущий инструмент станков
296
и др.). Иногда вибрации создаются ударами деталей (зубчатые
зацепления коробки передач, соединительные муфты и др }.
Наличие дисбаланса во всех случаях приводит к появлению
неуравновешенных центробежных сил, вызывающих вибрацию.
Причинами дисбаланса могут быть несовпадение центра массы
тела и оси вращения вследствие неоднородности материала вра-
щающегося тела, деформации деталей от неравномерного нагрева-
ния при горячих посадках и т. п.
Основными характеристиками вибрации являются спектры
уровней колебательной скорости. Кла'тификация и гигиениче-
ские нормы вибрации, требования к виьрационным характеристи-
кам производственного оборудования, включая средства транс-
порта, регламентированы ГОСТ 12.1.012—78 (СТ СЭВ 1932—/У,
СТ СЭВ 2602—80).
Ручные машины, механизмы, органы ручного управления и
приспособления, при работе с которыми возникают вибрации,
передающиеся через руки на организм работающих, необходимо
конструировать и изготовлять в соответствии с требованиями
ГОСТ 17770—72 (СТ СЭВ 715—77). В технической документации
на вибрирующее оборудование следует указывать вибрационные
характеристики, измеренные по ГОСТ 16519—78 (СТ СЭВ 716—77).
Вибрирующие части изделий, удерживаемые руками работа-
ющего, должны иметь удобную форму, обеспечивающую мини-
мальное напряжение мышц. Конструкция их должна исключать
возможность переохлаждения рук работающего (переохлаждение
повышает неблагоприятное влияние вибрации). Поверхности в ме-
стах контакта с руками следует облицовывать соответствующими
материалами с коэффициентом теплопроводности не более
0,5 Вт/(м°С). Производственное оборудование, передающее виб-
рацию на рабочие места, следует конструировать с учетом
допускаемых значений параметров вибрации рабочих мест.
Борьба с вибрацией в источнике ее возникновения. При кон-
струировании изделий следует отдавать предпочтение таким
кинематическим схемам, при которых динамические процессы,
вызванные ударами, резкими ускорениями и пр., были исключены
или предельно ослаблены. Так, замена кулачковых и кривошип-
ных механизмов равномерно вращающимися или механизмами
с гидроприводами в значительной мере способствует снижению
вибраций. При конструировании машин и агрегатов необходимо
изыскивать наилучшие конструктивные решения для безударного
взаимодействия деталей и плавного обтекания их воздушными
потоками.
Для снижения уровня вибраций редукторов целесообразно
применение зубчатых колес со специальными видами зацепле-
ний — глобоидным, шевронным вместо обычных зубчатых колес
с прямым зубом. Большое значение при этом имеет повышение ква-
литета точности обработки и уменьшение шероховатости поверх-
ности шестерен.
297
Исключение режима резонанса. Для ослабления вибраций
существенное значение имеет исключение резонансных режимов,
при которых близки частоты собственных и вынужденных коле-
баний.
Вибродемпфирование — это уменьшение уровня вибраций за-
щищаемого объекта превращением энергии механических колеба-
ний данной колеблющейся системы в другие виды энергии,
Потери энергии в системе увеличиваются при использовании
в качестве конструктивных материалов с большим трением, на-
несении слоя упруговязких материалов, способствующих увели-
чению трения, использовании поверхностного трения (например,
при колебаниях изгиба двух скрепленных и плотно прилегающих
одна к другой пластин), переводе механической колебательной
энергии в энергию токов Фуко или электромагнитного поля. Во
всех случаях энергия вибраций непосредственно или после до-
полнительного превращения переходит в тепловую.
С точки зрения снижения вибраций наиболее предпочтительно
использовать в качестве конструктивных материалы типа пласт-
масс, древесины, резины. Так, в редукторах используют зубчатые
колеса из капрона, текстолита и дельта-древесины, а в некоторых
случаях из твердой резины. В результате уменьшаются вибрации
оснований и фундаментов машин, а следовательно, и рабочих мест.
На многих видах изделий в подшипники устанавливают вибро-
демпфирующие втулки, что значительно снижает уровень вибра-
ций. Использование пластмасс в качестве конструктивных мате-
риалов позволяет снизить уровень вибрации в широком диапазоне
средних и высоких частот на 8—10 дБ.
Если использование полимерных материалов в качестве кон-
структивных невозможно, то для снижения вибраций используют
вибродемпфирующие покрытия. В зависимости от модуля упру-
гости покрытия подразделяют на жесткие (Е — 0,1 ... 1 ГПа)
и мягкие (Е « 0,01 ГПа). Действие жестких покрытий прояв-
ляется, главным образом, при низких и средних частотах, мяг-
ких — при высоких частотах. На деформирование жестких по-
крытий в большой мере влияет жесткость материала, с увеличе-
нием которой возрастают активные потери в системе. Покрытия
этого типа рекомендуется выполнять в виде многослойной кон-
струкции, более эффективной по сравнению с однослойными.
Особый интерес представляют покрытия из слоя упруговязкого
материала (твердой пластмассы, рубероида, изола, битумизиро-
ванного войлока, полимерной смеси КЛ-25) и слоя фольги, уве-
личивающего жесткость покрытия. Коэффициент потерь таких
слоистых вибродемпфирующих покрытий 0,15—0,40. Из покрытий
такого рода наиболее распространены материалы на основе изола
(фольго-, стекло- и гидроизол). Их отличают низкая стоимость
и достаточно высокая эффективность.
Хорошо демпфируют колебания смазочные вещества. Напри-
мер, масляная ванна значительно снижает уровень вибраций зуб-
298
чатых зацеплений редукторов. Слой смазочного вещества между
двумя сопрягаемыми элементами устраняет возможность их не-
посредственного контакта и, следовательно, появления сил по-
верхностного трения, которые, как известно, могут вызывать
появление вибраций.
Под виброгашением понимают снижение уровня вибраций
защищаемого объекта введением в систему дополнительных реак-
тивных импульсов
Один из способов увеличения реактивного сопротивления коле-
бательных систем — установка виброгасителей. Наиболее распро-
странены в машиностроении динамические гасители колебаний,
уменьшающие уровень вибраций защищаемого объекта введением
реакций дополнительных колебательных систем. Виброгаситель
жестко крепят на вибрирующем агрегате, поэтому в нем в каждый
момент времени возбуждаются колебания, находящиеся в противо-
фазе с колебаниями агрегата.
Недостатком динамического виброгасителя является то, что
он действует только при определенной частоте, соответствующей
его резонансному режиму колебаний. Даже незначительные изме-
нения частоты вибраций агрегата резко снижают эффективность
действия виброгасителя, так как выводят его из резонансного
режима работы. Такие виброгасители применяют в агрегатах,
имеющих постоянный во времени дискретный спектр вибраций,
т. е. в агрегатах с возмущающим воздействием практически одной
частоты. Устройства такого рода устанавливают на турбогенера-
торах и силовых установках в судостроении.
Виброизоляция — уменьшение уровня вибраций защищаемого
объекта уменьшением колебаний, передаваемых этому объекту
от источника колебаний. Виброизоляцию выполняют введением
6 колебательную систему дополнительной упругой связи, препят-
ствующей передаче вибраций от машины (источника колебаний)
к основанию или смежным элементам конструкции; эту упругую
связь можно также использовать для ослабления вибраций,
передающихся от основания к человеку или защищаемому агрегату.
Для виброизоляции машин с вертикальной возмущающей
силой применяют виброизолирующие опоры трех типов: резино-
вые, пружинные и комбинированные.
Пружинные виброизоляторы по сравнению с резиновыми имеют
ряд преимуществ. Их можно применять для виброизоляции как
при низких, так и при высоких частотах (обеспечивают любую
деформацию), они дольше сохраняют постоянными упругие ха-
рактеристики, хорошо противостоят действию масел и высокой
температуры, относительно малогабаритны. Однако пружинные
виброизоляторы могут пропускать колебания высоких частот,
так как материал пружин (сталь) имеет малые внутренние потерн.
В этом случае пружинные виброизоляторы рекомендуется уста-
навливать на прокладки из упругих материалов типа резины
(комбинированный амортизатор).
299
При использовании виброизоляторов типа резиновых прокла-
док следует предусматривать меры для обеспечения деформации
в горизонтальной плоскости Для этого либо следует резиновые
виброизоляторы выполнять в виде ребристых или перфорирован-
ных плит, либо параллельно устанавливать несколько виброизоля-
торов.
Применеиие виброизолирующих устройств без расчета или
экспериментальной проверки эффекта виброизоляции не допу-
скается, так как возможно явление резонанса, в результате чего
вместо пользы такая виброизоляция принесет вред.
5.4. предупреждение действия повышенных уровней
УЛЬТРАЗВУКА
Изделия, генерирующие ультразвуковые колебания (частотой
более 12,5 кГц) следует проектировать и конструировать с учетом
требований ГОСТ 12 1.001—83. При этом необходимо уменьшать
вредное излучение звуковой энергии в источнике, локализовать
действие ультразвука конструктивными решениями; отдельные
сборочные единицы (генераторы, преобразователи, ванны) следует
надежно изолировать кожухами, экранами. Отдельные элементы
ультразвуковых установок необходимо снабжать блокирующими
системами с автоматическим отключением, применять дистан-
ционное управление.
5.5. УМЕНЬШЕНИЕ ПЫЛЕ- И ГАЗООБРАЗОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ
Пылевидные или газообразные продукты, возникающие при
многих технологических процессах, оказывают различное воздей-
ствие на машины и обслуживающий персонал. Степень действия
пыли и вредных веществ зависит от их концентрации, химического
состава и размера частиц (дисперсности). Общие санитарно-
гигиенические требования к воздуху рабочей зоны регламенти-
рованы ГОСТ 12.1.005—76-
Необходимо предусматривать укрытие мест фиксированного
выделения токсичных веществ в виде газов, паров и пыли, а при
невозможности последующего технологического использования
их следует подвергать нейтрализации методами озонирования,
хлорирования, биологической очистки и др. Выбрасываемый
в атмосферу воздух должен отвечать требованиям
ГОСТ 12.| 005—76.
Изделия (машины, аппаратура, бункеры и др.), при работе
которых образуется значительное количество пыли, следует про-
ектировать в герметическом исполнении, обеспечивать легкое
и удобное присоединение к системам механической вентиляции,
обеспечивать средствами автоматической загрузки н выгрузки.
Пусковые устройства технологического оборудования следует
блокировать с системами аспирации, орошения и гидропыле-
300
улавливания. Следует также предусматривать максимальное
уменьшение протяженности путей транспортирования пылевидных
и токсичных веществ.
Производственные аппараты и оборудование необходимо обес-
печивать контрольно-измерительными приборами (термоме-
трами, манометрами, уровнемерами, расходомерами, газоана-
лизаторами и др.), располагаемыми в местах, удобных и безопас-
ных для наблюдения и обслуживания. Отбор проб должен быть
безопасным (герметичный, вакуумный и другие безопасные спо-
собы).
5.6. ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ ДЕЙСТВИЯ ПОВЫШЕННЫХ
ТЕПЛО- И ВЛАГОВЫДЕЛЕНИЙ
Повышенные тепло- и влаговыделения, как правило, являются
источником неблагоприятных метеорологических условий на про-
изводстве
При проектировании и конструировании оборудования, харак-
теризующегося образованием н выделением избыточных конвек-
тивных и лучистых теплоты и влаги, необходимо предусмотреть
различные устройства для дистанционного наблюдения и управле-
ния оборудованием.
Все производственные источники теплоты следует обеспечивать
устройствами и приспособлениями, предотвращающими или резко
ограничивающими выделение теплоты в рабочее помещение. Так,
горячие поверхности сушилок, топок, вентиляторов и др. должны
иметь теплоизоляцию, температура наружной поверхности кото-
рой не превышает 45 аС.
5.7. ЗАШИТА ОТ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
Применение радиоактивных веществ в самых различных отрас-
лях производства, а также использование термоядерной энергии
связаны с проблемой тщательной и надежной охраны работающих
от ионизирующих излучений Это обязывает конструкторов при
проектировании и конструировании изделий, связанных с иони-
зирующими изучениями, изыскивать эффективные меры борьбы
с воздействием излучений.
Национальной комиссией по радиационной защите (НКРЗ)
при Министерстве здравоохранения СССР рассмотрены и одобрены
«Нормы радиационной безопасности и основные санитарные пра-
вила работы с радиоактивными веществами и другими источни-
ками ионизирующих излучений ОСП-72/80». Нормы радиацион-
ной безопасности устанавливают пределы доз излучения. В основу
норм положен отечественный и зарубежный опыт обеспечения
условий радиационной безопасности, результаты работ советских
и зарубежных ученых, а также рекомендации Международной
комиссии по радиационной защите (МКРЗ).
301
j
। В борьбе с излучением эффективны защитные экраны, а также
i автоматизация (применение автоматизированных устройств и ро-
|. ботов), которая позволяет обслуживать соответствующее оборудо-
[ ванне из безвредных для здоровья оператора кабин управления,
| находящихся па безопасном расстоянии от источника излучения.
5.8. ЭРГОНОМИКА И ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИЙ
Эргономические требования к изделиям (машинам, приборам,
оборудованию) определяются физиологическими, антропометри-
ческими, биомеханическими и психологическими характеристи-
ками человека и установлены для оптимизации его деятельности
в системе «человек — машина».
Учет эргономических требований при проектировании и кон-
струировании изделий обеспечивает повышение эффективности
и качества труда, удобства эксплуатации и обслуживания, улуч-
шение условий труда, экономию затрат физической и нервно-
психической энергии работающего максимально возможным при-
способлением изделий к его функциональным возможностям.
При этом достигается значительный социально-экономический
эффект, выражающийся в повышении привлекательности и содер-
жательности труда, сохранении здоровья и поддержании высокой
работоспособности человека, сокращении непроизводительных за-
трат и потерь рабочего времени, уменьшении затрат на предо-
ставление льгот и компенсаций за работу в неблагоприятных
условиях.
В инженерной практике известны далеко не единичные случаи,
когда использование новых производительных машин и устройств
не давало должного эффекта из-за несоответствия их конструкции
функциональным особенностям человека. Следовательно, эффек-
тивность машины определяется не только такими ее характери-
стиками, как КПД, производительность, трудоемкость изготовле-
ния, надежность и др., но и тем. насколько легко и точно оператор
сможет управлять машиной.
Современная техника требует от рабочего не столько значи-
тельных усилий, сколько точности реакций, продуманности дей-
ствий. быстрых решений и, следовательно, значительного нервного
напряжения. В связи с этим рациональную конструкцию изделия
нельзя создать, не зная эргономики, изучающей функциональные
возможности человека в трудовых процессах с целью создания для
него таких условий труда, которые обеспечивали бы не только
высокопроизводительный и безопасный труд, ио и необходимые
удобства в работе, т. е. сохранение его сил, здоровья, работоспо-
собности
Эргономические показатели качества изделий определяет
ГОСТ 16035—81:
антропометрические требования устанавливают соответствие
изделия антропометрическим параметрам человека: последние
302
определяют размерное построение и форму тела человека (опера-
тора);
физиологические требования определяют соответствие изделия
физиологическим свойствам человека (например, биомеханиче-
ским, силовым, скоростным);
психофизиологические требования устанавливают соответствие
изделия особенностям функционирования органов чувств (рецеп-
торов) человека-оператора;
психологические требования определяют соответствие изделия
психологическим особенностям человека (особенности воспри-
ятия, памяти и др,);
гигиенические нормативы направлены на создание безопасных
условий труда и предупреждение профессиональных заболеваний,
ориентированы на ограничение вредного воздействия факторов
производственной среды.
Эргономический подход к гигиеническому нормированию дол-
жен предусматривать создание оптимальных условий для трудо-
вой деятельности учетом комплексного воздействия факторов
производственной среды (пыль, газ, вибрации, шум, температура,
ионизирующие излучения, освещенность и др.); гигиеническое
нормирование должно быть ориентировано не только на ПДК
(ПДУ), но и на создание оптимальных условий производственной
среды.
ПДК (ПДУ) — это предельно допустимые концентрации
(уровни) вредных факторов рабочей зоны, которые при ежеднев-
ной работе в течение 8 ч, но не более 41 ч в неделю, в течение
всего рабочего стажа не вызывают у работающих заболеваний или
отклонений в здоровье, обнаруживаемых в процессе работы или
в отдельные сроки жизни настоящего и будущих поколений.
Необходимо учитывать, что дозы и уровни вредных факторов,
значительно меньшие допускаемых, в ряде случаев при их комби-
нированном действии становятся опасными для здоровья работа-
ющих. Гигиенические требования органически связаны с другими
эргономическими требованиями и их оптимальными показателями
являются необходимые условия эффективности эргономических
рекомендаций, используемых при конструировании изделий и
организации рабочих мест.
Проектирование совершенных систем «человек — машина» и
«человек — машина — среда» невозможно без учета всех связей
изделия с человеком и средой. Уже на начальных стадиях проек-
тирования тщательно рассматривают не только конструкторские
особенности будущей системы, но и конкретные действия человека
в этой системе. "Такой анализ постоянно напоминает конструктору
о функциях изделия, а эргономисту позволяет уточнить ряд поло-
жений эргономического характера. Эргономист помогает выбрать
из ряда конструкторских решений оптимальный в эргономическом
отношении вариант. Модели и макеты такого варианта не только
служат для проверки композиционных решений, но и позволяют
, 303
экспериментально проверить соответствие повой конструкции
требованиям эргономики.
Таким образом, эргономика теснейшим образом взаимосвязана
с художественным конструированием, так как критериями ее
анализа являются оптимальное приспособление конструкции
к психофизиологическим особенностям человека; возможность
с помощью конструктивных решений воздействовать на раскрытие
человеческих способностей и их стимулирование для оптимизации
деятельности человека; возможность создания условий для воз-
никновения положительных эмоций и оптимального жизненного
тонуса у оператора в процессе взаимодействия человека и тех-
ники.
Распределение функций между человеком и машиной, т. е.
определение операций, которые должны выполнять человек или
машина для обеспечения требуемой эффективности системы чело-
век — машина, является важной задачей сравнительного анализа
возможностей человека и машины.
Машине целесообразно передать функции, требующие, прило-
жения большой физической силы малосодержательного и моно-
тонного характера, большой трудоемкости, быстрой реакции на
сигналы; высокой степени плавности и точности приложения уси-
лий: приема, переработки и хранения больших объемов информа-
ции; принятия однотипных постоянно повторяющихся ре-
шений.
За человеком следует оставлять функции, требующие: решения
задач планирования, программирования и контроля трудового
процесса; принятия решений в непредвиденных ситуациях; более
высокой, чем машина, чувствительности к различным сигналам;
многообразия ответных реакций; приспособления к изменяющимся
условиям.
Реализацию эргономических требований при проектировании
и конструировании изделий обеспечивают соблюдением соответ-
ствующих стандартов на системы человек — машина и системы
безопасности труда (СБТ), санитарных норм и правил, стандартов
йа термины и номенклатуру эргономических показателей качества
и других нормативных материалов.
При создании нового изделия эргономическая проработка необ-
ходима на всех стадиях разработки конструкторской документа-
ции и технического задания.
На стадии разработки технического задания:
определяют назначение изделия, выполняют анализ аналогов
и прототипов по их эргономическим характеристикам;
проводят эргономический анализ трудовой деятельности чело-
века и ориентировочное распределение функций в реальной си-
стеме человек — машина;
разрабатывают ориентировочные эргономические требования
на основе нормативных документов, справочных эргономических
материалов.
304
На стадии разработки технического проекта:
окончательно распределяют функции в системе человек —
машина;
определяют окончательные эргономические требования и их
реализацию в проекте;
оценивают степень реализации эргономических требований
аналитическими методами и методами моделирования.
На стадии разработки рабочих чертежей и испытаний:
выполняют анализ и дают эргономическую характеристику
(оценку) созданного изделия для определения степени его соответ-
ствия эргономическим требованиям;
составляют предложения по совершенствованию (доводке) изде-
лия и соответствующей корректировке технической документации.
Требования антропометрии и биомеханики. При конструиро-
вании изделия необходимо предусматривать его соответствие ан-
тропометрическим данным и биомеханическим характеристикам
человека на основе учета: габаритных размеров и размеров от-
дельных частей тела человека в разных рабочих позах и положе-
ниях; динамики изменений размеров тела при перемещении его
в пространстве (динамические размеры); диапазона движений
в суставах.
Используя антропометрические данные, при конструировании
изделий следует определить контингент людей, для которых
будет предназначено изделие; выбрать антропометрический приз-
нак (группу признаков), который является основным для опреде-
ления размера изделия, с учетом соответствующей поправки на
вид одежды и обуви. Антропометрические данные для мужчин и
женщин приведены в табл. 5.2.
Значения статических антропометрических признаков исполь-
зуют: непосредственно, если размер части тела по своей ориента-
ции соответствует параметру конструируемого изделия; после
перерасчета, если поза работающего не соответствует исследуемой
рабочей позе; в виде приближенных ориентировочных данных для
определения места расположения каких-либо элементов рабочего
места; для расчета диапазона регулирования изменяемых параме-
тров. При конструировании изделия с неизменяемыми параме-
трами они должны соответствовать или среднеарифметическим
значениям признаков или значениям, приведенным в табл. 5.2.
При конструировании изделия с изменяемыми параметрами диа-
пазоны регулирования следует устанавливать в соответствии с пре-
делами изменения данного признака.
Рабочие зоны и закономерности рабочих движений. Все эле-
менты рабочего места (размеры сиденья, рабочей поверхности, под-
ставки для ног, органов управления и Др.), которые непосредст-
венно соприкасаются с телом человека, должны по возможности
точно соответствовать его антропометрическим данным, Допу-
скается округление размеров до 1 см. При расчете минимальных
пространств, занимаемых телом человека в разных положениях
11 Балабанов А. Н. 305
СССР [61
Таблица 5.2. Антропометрические данные населения
Ра’мер Значение размера, мн
максимальное среднее минимальное
д 672/610 622/568 572/525
В 777/711 723/661 610/510
с 2280/2110 2140/1981 2000/1860
D 1460/1365 1370/1281 1280/1200
Е 657/644 620/584 565'524
Р 410/375 380/349 350/323
G 355/330 327/302 300/276
И 500/457 465/427 432/395
7 950/846 830 726 710/600
К 1655/1548 1560/1458 1465/1348
р 366/344 352/322 436/310
М 14'60/1365 1370/1281 1280/1200
N 1094/1021 1018/959 944/890
0 1090/1018 1014/956 940/887
р 800/737 743/686 688/635
Q — 300/300
R 283/260 — 250/220
S 1775/1567 1680/1580 1585/1470
усредненные значения для мужчин
В таблице даны
(числитель) и женщин (знаменатель).
и позах, допускается округление на 2—3 см. Рабочее место опе-
ратора, взаимное расположение элементов рабочего места регла-
ментированы ГОСТ 21958—76, ГОСТ 22269—76.
5.9. ЭСТЕТИЧЕСКОЕ ОФОРМЛЕНИЕ КОНСТРУКЦИЙ
Технологичность и художественное конструирование. В прак-
тике художественного конструирования во многих случаях требо-
вания технической эстетики связаны с некоторыми правилами соз-
дания технологических конструкций изделий, например:
306
требованием технологичности является уменьшение длины ки-
нематической цепи изделия, так как механизм с короткой кине-
матической цепью, как правило, менее трудоемок в изготовлении;
вместе с тем уменьшение длины кинематической цепи, замена ме-
ханических устройств электрическими, рычажного управления —
кнопочным и др. облегчают задачу конструктора при нахождении
рациональной эстетической фор’мы конструкции;
работая над эстетическим видом изделия, очень важно пра-
вильно подобрать пропорции основных сборочных единиц и всей
конструкции, что удовлетворяет требованиям эстетики и улучшает
технологичность конструкции; большое значение для улучшения
эстетического вида изделия в целом имеет внешний вид таких
деталей, как рукоятки и маховички управления, пусковые кнопки,
сигнальные лампочки, фирменные таблички и др.; формы Этих
деталей должны соответствовать всей конструкции изделия и быть
технологичными в изготовлении;
особое внимание должно быть уделено таким декоративным
деталям, как кожухи и крышки, умелое использование которых
позволяет решить сложные вопросы увязки эстетики изделий с их
технологичностью.
Опыт показывает, что совместная работа технологов и конст-
рукторов-разработчиков изделий с художниками конструктор-
ских бюро способствует повышению технологичности изделий,
улучшению их внешнего вида с учетом требований технической
эстетики.
Техническая эстетика при конструировании и эксплуатации
изделий. Для того, чтобы придать машиностроительному изделию
красивый внешний вид, необходимо правильно использовать прин-
ципы художественного творчества с учетом требований техниче-
ской эстетики.
Требования технической эстетики представляют собой комплекс
социально-экономических, функционально-конструктивных, эрго-
номических и эстетических требований, выполнение которых долж-
но обеспечить создание общественно целесообразных, технически
совершенных, экономичных, удобных в эксплуатации и эстети-
чески выразительных изделий.
Требования технической эстетики реализуются методами худо-
жественного конструирования, которое направлено на достижение:
единства эстетического и функционально-технического уровня
изделия; композиционного единства и гармоничности форм; деко-
ративности и гармоничности цветофактурного решения поверх-
ностей с учетом особенностей тактильного восприятия; высокого
качества отработки наружных элементов изделия.
Кроме общих требований технической эстетики к определен-
ным видам изделий должны быть предъявлены конкретные требо-
вания в соответствии с особенностями формы, условий эксплуата-
ции и обслуживания, а также условий среды (производственное
помещение, открытая площадка и др.). К изделиям, имеющим
11* 307
посты оператора, следует предъявлять дополнительные требова-
ния, характеризующие композиционные решения.
Требования технической эстетики учитывают при разработке
технического задания на изделие; техническое задание устанав-
ливает также состав художественно-конструкторского проекта.
К оцениваемым эстетическим показателям относятся совре-
менность художественно-конструкторского решения изделия;
функционально-конструктивная выразительность формы; гармо-
ническая целостность композиционной структуры, совершенство
производственного исполнения элементов внешней формы.
Показатель современности художественно-конструкторского
решения изделия характеризует.
степень и специфические особенности проявления основных
принципов художественно-конструкторского решения изделия;
степень соответствия художественно-конструкторского реше-
ния изделия современному уровню техники;
степень применения в художественно-конструкторском реше-
нии изделия прогрессивных конструкций и материалов;
степень соответствия стилевого решения изделия прогрессив-
ным тенденциям формообразования;
степень оригинальности и новизны художественно-конструк-
торского решения;
степень согласованности формы изделия е современным под-
ходом к решению функционально-предметной среды.
Показатель функционально-конструктивной выразительности
формы характеризует-
функциональную целесообразность художествен но-конструк-
торского решения каждого элемента формы;
образную информативность формы, свидетельствующую как
о прямом назначении изделия, так и о его месте и роли в окружаю-
щей функциональной среде;
выраженность в форме изделия его конструктивных законо-
мерностей (тектоничность).
Показатель гармонической целостности композиционной
структуры характеризует-
гармоничность пропорции, масштабную соразмерность частей
и целого, ритмичность композиционных элементов изделия;
целостность пластического решения формы, стилевое единство
всех его элементов;
значение в объемно-пространственной структуре изделия ос-
новных и второстепенных элементов, их соподчиненность и груп-
пирование вокруг композиционного центра;
гармоничность цветового и фактурного решения, их соответ-
ствие общему композиционному' замыслу;
согласованность графических и декоративных элементов с ком-
позиционным решением изделия.
Показатель совернгенства производственного исполнения эле-
ментов внешней формы характеризует:
308
стабильность товарного вида изделия в процессе эксплуата-
ции, устойчивость элементов формы к повреждениям;
степень отделки поверхности изделия (их механической обра-
ботки, нанесения защитно-декоративных покрытий и др.);
тщательность исполнения швов, стыков, соединений, сопря-
жений, креплений;
четкость исполнения графических и декоративных эле-
ментов.
Рекомендации и примеры цветовой отделки изделий. Тради-
ционный подход к выбору покрытий, как завершающему этапу
конструкторской разработки далеко не всегда может обеспечить
требования технической эстетики, что следует из определения по-
крытий как органической части формы и образующего ее мате-
риала. В связи с этим покрытия и способы их нанесения следует
выбирать в процессе конструирования отдельных деталей, сбо-
рочных единиц и изделия в целом с учетом основных эксплуатаци-
онных и технологических факторов. Например, для получения
надежного в эксплуатации стеклоэмалевого покрытия необходимо
избегать сварных швов и острых ребер в конструкции сборочных
единиц (деталей) При необходимости электролитического хроми-
рования детали ее конфигурацию следует конструировать с учетом
низкой рассеивающей способности электролитов хромирования.
В случаях, когда поверхность детали несет доминирующую
функциональную нагрузку (отражатели, шкалы, номограммы и др.)
покрытие в известной мере определяет выбор конструкционного
материала.
Сложный комплекс факторов, которые необходимо учитывать
при выборе покрытий, исключает какие-либо универсальные ре-
комендации. Однако общие сведения (рис. 5.5) могут способство-
вать оптимальному решению конкретных задач. Схема иллюстри-
рует необходимость одновременного учета основных функцио-
нально-эксплуатационных требований, предъявляемых к деталям
конструкций, н техноло)ических характеристик последних.
Цвет играет важную роль в оптимальном режиме функциони-
рования системы машина—человек—среда; значение цвета прояв-
ляется в цветовой отделке изделий машиностроения.
Цветовое решение должно удовлетворять ряду требований,
основными из которых являются: информационно-смысловое зна-
чение (информация о функциях изделия, сигнализация о состоя-
нии производственной среды с точки зрения безопасности, обозна-
чение органов управления и др.); рекламная эффективность (то-
варный вид изделия): эмоционально-эстетическое воздействие на
человека.
Положительное эмоционально-эстетическое воздействие цве-
тового решения па человека обеспечивают' созданием комфортных
психофизических условий функционирования человеческого орга-
низма в ходе трудового процесса; формированием обстановки, спо-
собствующей творческому подходу человека к свой работе.
309
выбора покрытн
Цветовой фактор психофизического комфорта обеспечивает:
оптимальные условия восприятия человеком формы предметов
(машины, станка, инструментов и т.д.); оптимальные условия
восприятия пространства, в котором происходит трудовой про-
цесс; частичную компенсацию неблагоприятных воздействий про-
изводственного процесса (снижение зрительной утомляемости
и т. д.); улучшение санитарно-гигиенических условий; повышение
степени безопасности производственных процессов.
Гармония цветовых соотношений изделий и интерьера (но
цветовому тону, насыщенности цвета) способствует выполнению
следующих основных требований технической эстетики к изделию:
современность художественно-конструкторскою решения; функ-
циональная выразительность формы; гармоническая целостность
композиционной структуры (особенности архитектурной компо-
зиции и цветовое решение интерьера, характер естественного и
искусственного освещения при эксплуатации изделия), красота
изделия.
При выборе рационального цветового решения изделий опре-
деленного вида следует проанализировать комплекс конкретных
условий и факторов: характер технологического производствен-
ного процесса, выполняемого изделием; функциональное назна-
чение изделия; размеры изделия; условия безопасности процес-
сов труда.
Цвет влияет на качественное восприятие готового изделия.
Темные цвета, создающие эффект тяжести, можно использовать
для окраски фундаментов, несущих конструкций, в некоторых слу-
чаях станин; такие цвета как бы подчеркивают их назначение,
выполняемую функцию Однако изделия, полностью окрашенные
в темные тона, имеют неприглядный вид, поглощают много света и
создают фон, затрудняющий выявление очертаний изделий при
выполнении, например, точных работ Такие яркие цвета, как
желтый, красный, оранжевый, вызывают впечатление напря-
женности. тревоги. В то же время они способствуют появлению
ощущения теплоты. Светлые тона используют для уменьшения
впечатления массивности. Если, например, часть машины нави-
сает вад головой работника и утомляет его своей громоздкостью, то
можно создать впечатление мнимого удаления окрашиванием ее
в бледно-голубой цвет.
Многие специалисты рекомендуют окрашивать оборудование
в светло-серые, светло-зеленые, зелено-голубые тона, так как они
обладают высоким коэффициентом отражения (около 60 %).
Кроме того, изделия должны быть окрашены таким образом, чтобы
создавался цветовой контраст между их отдельными частями. Та-
кой метод окрашивания в значительной мере способствует выяв-
лению четкости разделения деталей и, следовательно, способст-
вует повышению производительности и качестве труда. Необхо-
димо, однако, избегать слишком резких цветовых контрастов,
так как они утомительны для глаз. Особенно важно не окраши-
311
Таблица 53 Психофизиологическое воздействие цвета на человека
Цвет Воздействие иля вызываемое ассоциативное ощущение
а ® I 5 с 8 =: £ 1 I-
Ахроматические цвета
Белый
Светло-серый
Темно-серый
Черный
Хроматические цвета
Красный Оранжевый Желтый Зеленый + + + + + 4 + + + + + + +
Голубой + + + +
Синий + + +
Фиолетовый + -1
вать большие площади в яркие цвета. Ярко окрашенные поверх-
ности могут вызвать явление ослепления (из-за чего нарушается
четкость видения), утомление глаз и общее физическое недомога-
ние.
Внутренние поверхности корпусных деталей целесообразно
окрашивать в темные тона, так как это облегчает сборку, кон-
троль и регулирование механизма, собранного в корпусе. Вну-
тренние части панелей, люков нужно окрашивать в яркие цвета
для того, чтобы они отчетливо выделялись в открытом положении.
Цветовое обозначение приспособлений и некоторых инструментов
облегчает обслуживание сложных машин и установок.
Подвижные устройства (транспортная техника, краны, авто-
погрузчики, автомашины, электрокары и др.) должны четко вы-
деляться на общем фоне. Для привлечения к ним максимального
внимания необходимо окрашивать их, например, в ярко-оранже-
вые цвета, на передние и задние части машины наносить черные и
желтые полосы. Число цветов должно быть минимальным. Во мно-
гих случаях два или три цвета обеспечивают необходимый эффект.
Особое значение приобретает цвет при использовании его
в сигнальных системах. Применение цвета для любых кодирующих
систем должно совпадать с его укоренившимся значением. Оче-
видно, красный цвет, обозначающий опасность или «стоп», не
следует применять для других целей. Экономное употребление
312
предупреждающего цвета для окрашивания лишь наиболее опас-
ных мест, более эффективно, чем применение его для общего по-
крытия.
Учет психологического воздействия различных цветов играет
важную роль в технике безопасности. Использование цвета в ка-
честве кода-носителя информации об опасности может быть допол-
нительным средством предупреждения несчастных случаев.
В табл 5.3 приведены общие сведения о психофизиологическом
влиянии цвета на человека.
Рациональное использование сигнальных цветов во многих
случаях может значительно повысить надежность работы чело-
века, уменьшить число ошибок в опасных случаях. Окраску изде-
лий лакокрасочными материалами сигнальных цветов и нанесе-
ние (установку) знаков безопасности должно выполнять предприя-
тие-изготовитель изделия в соответствии с требованиями
ГОСТ 12.4.026—80 (СТ СЭВ 1412-78).
Выбирая покрытие для отдельных элементов конструкции
и изделия в целом, наряду с рассмотренными технологическими
особенностями их изготовления нельзя не учитывать специфики
конкретного производства.
ГЛАВА 6
ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИЙ
ИЗДЕЛИЙ НА ИХ ЭКСПЛУАТАЦИЮ И РЕМОНТ
6.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Совершенство конструкции каждого изделия определяется
степенью ее соответствия основным требованиям эксплуатации и
современному уровню техники. Так, наиболее существенными
требованиями, предъявляемыми к изделиям, являются: высокая
экономичность, прочность и надежность, простота обслуживания,
ресурс.
Если до сих пор в функции конструктора промышленной про-
дукции входило ее конструирование, а в функции изготовителя —
ее производство, то теперь на них возлагают также и задачу обес-
печения безотказной эксплуатации выпущенного изделия. Реше-
ние этой проблемы зависит от многих факторов и требует усилий
специалистов различных областей — конструкторов, производ-
ственников, ремонтников.
С точки зрения эксплуатационной технологичности опти-
мальна такая конструкция изделия, которая при заданной надеж-
ности в процессе эксплуатации имеет минимальное число отказов
и требует минимальных затрат на ремонт, восстановление и обслу-
живание. Следовательно, эксплуатационную технологичность
в основном можно характеризовать показателями (факторами)
надежности, и все мероприятия, связанные с повышением надеж-
ности, будут улучшать показатели эксплуатационной техноло-
гичности.
Определение надежности изделия (ГОСТ 27.002—83) основано
на понятии о работоспособном состоянии — состоянии объекта,
при котором значения всех параметров, характеризующих спо-
собность выполнять заданные функции, соответствуют требова-
ниям нормативно-технической и (или) конструкторской доку-
ментации.
Надежность — это свойство объекта сохранять во времени
в установленных пределах значения всех параметров, характери-
зующих способность выполнять требуемые функции в заданных
режимах и условиях применения, технического обслуживания,
ремонтов, хранения и транспортирования. Если рассматривать
деталь, то характеристикой ее работоспособности является срок
службы или наработка (эти понятия можно применять и к изделию).
Срок службы — это календарная продолжительность от начала
эксплуатации объекта или ее возобновления после ремонта опре-
314
деленного вида до перехода в предельное состояние, а наработка—
продолжительность или объем работы объекта.
Основной показатель надежности — вероятность безотказной
работы изделия.
Безотказность — это свойство объекта непрерывно сохранять
работоспособное состояние в течение некоторого времени или не-
которой наработки. Отказ — это событие, заключающееся в на-
рушении работоспособного состояния изделия или его элементов
(например, поломка пружины кулачкового механизма, нарушение
точности дозировки). Критерий отказа—это признак или сово-
купность признаков неработоспособного состояния объекта,
установленные в нормативно-технической и (или) конструктор-
ской документации.
Долговечность — это свойство объекта сохранять работоспо-
собное состояние до наступления предельного состояния при уста-
новленной системе технического обслуживания и ремонта. На-
работка объекта от начала его эксплуатации или ее возобновления
после ремонта определенного вида до перехода в предельное со-
стояние называется техническим ресурсом. Предельное состояние
обусловлено физической стойкостью изделия, опасностью его
дальнейшей эксплуатации или экономическими факторами; для
многих изделий — это время до капитального ремонта или весь
период эксплуатации до морального износа.
Долговечность изделия характеризует его способность выпол-
нять свои рабочие функции с минимальными затратами на замену
изношенных деталей, подналадку, ремонт н обслуживание. Чем
меньше суммарные затраты времени и средств на восстановление
работоспособности изделия в течение всего периода его эксплуата-
ции, тем больше его долговечность.
Показателем долговечности работы изделия может служить
коэффициент технического использования (коэффициент долговеч-
ности), определяемый по формуле
Хт.н-МТэ + Тп),
где Та — время работы изделия за весь период эксплуатации;
Тв — суммарнбе время простоев изделия по причине отказов
(ремонт, регулирование и др.) за весь период эксплуатации.
Чем ближе к единице коэффициент долговечности, тем долго-
вечнее изделие. Коэффициент долговечности численно равен ве-
роятности того, что в данный, произвольно взятый момент вре-
мени машина работает, а не ремонтируется. Например, если
Кт. и = 0,95, то это означает, что за весь период эксплуатации
машина работает 95 % времени, а 5 % времени просганвао Ве-
роятность того, что машина работает в данное, произвольно взя-
тое время, а не находится на ремонте или техническом обслужива-
нии, составляет 0,95.
Время, затрачиваемое на ремонт и техническое обслуживание,
зависит не только от эксплуатации и методов технологии ремонта,
315
но и от конструкции изделия, его пригодности для ремонта и об-
служивания.
Ремонтопригодность — это свойство объекта приспосабли-
ваться к предупреждению и обнаружению причин возникновения
отказов, повреждений, а также к поддержанию и восстановлению
работоспособного состояния проведением технического обслужи-
вания и ремонтов. Ремонтопригодность определяется затратами
времени Т„, т. е. является составной частью долговечности.
Долговечность и безотказность отражают разные стороны од-
ного явления. Машина может быть безотказной, но не долговеч-
ной. В этом случае она работает заданный период времени с вы-
сокой степенью безотказности, а затем выходит из строя.
Общие правила и порядок обеспечения ремонтопригод-
ности изделий всех отраслей промышленности установлены
ГОСТ 23660—79.
6.2. ПРИЧИНЫ УХУДШЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ
ИЗДЕЛИЙ
Основными факторами, недостаточный учет которых в процессе
проектирования и конструирования изделий может служить при-
чиной отказов, являются:
изнашивание и коррозия, создающие условия для повышен-
ного и быстрого изнашивания рабочих поверхностей деталей, из-
за чего нарушаются точность их взаимного расположения, кине-
матическая взаимосвязь и. как следствие, нормальное функциони-
рование механизма;
шероховатость, волнистость, отклонения формы и расположе-
ния поверхностей деталей, возникающие при изготовлении,
а также в процессе работы изделия под влиянием силовых и темпе-
ратурных деформаций (снижают контактную жесткость стыковых
поверхностей деталей и изменяют установленный при сборке
начальной характер посадок с зазором);
старение материалов ответственных деталей изделий, что может
привести к неблагоприятному изменению их механических и фи-
зических свойств:
возникновение остаточных напряжений, вследствие чего воз-
можны деформации, нарушающие нормальное функционирование
механизма, или возникновение напряжений в опасных сечениях,
превышающих допускаемые значения;
возникновение напряжений, которые могут привести к уста-
лостному разрушению деталей, работающих в условиях знакопере-
менных нагрузок.
Характерные виды разрушения деталей машин указаны в
в табл 6.1.
Существенную роль в сохранении надежности изделий играют
их правильные транспортирование и хранение. Иногда из-за на-
рушения правил транспортирования изделий их приходится ре-
316
6.1. Характерные виды раэрушени
317
Продолжение табл 6.1
Вид разрушения Деталь Характер повреждения Причины разрушения
Усталостное вы- крашивание Элементы зубчатых передач, под- шипники качения, бандажи кра- новые колеса, рельсы Возникновение на контактных поверхностях мелких осповидных выбоин Пониженная контактная прочность материала, высокие контактные на пряжении из-за нарушения ира вил эксплуатации
Абразивное изна- шивание Детали гусениц тракторов, фор мовочпых машин и пескометов, зубья ковшей экскаваторов, де тали машин, подвергающиеся истиранию Постепенное изменение размеров. Появление па поверхности тре- ния рисок направление которых соответствует направлению дви женил абразивных частиц Взаимодействие трущихся поверх постей с абразивными частицами
Заедание Шестерни зубчатых передач, под- шипники качения Адгезия п вырывание чаС1иЦ ме талла из контактирующих по- верхностей Пониженная вязкость масла или выдавливание масляной пленки при высоких скоростях и давленинх
Ползучесть Лопатки, диски паровых ц газо вых турбин, трубы паропрово- дов, пароперегревателей котлов Медленная к непрерывная пла стическая деформация Нагревание выше температуры ре кристаллизации, напряжение в ме- талле выше предела упругости при дайной температуре
Газовая эрозия Конусы и чаша загрузочного устройства доменных печей, на- правляющие и рабочие лопатки газотурбинных установок, кипя- тильные трубы паровых котлов, лопатки дымососов Истирание поверхности тверды ми частицами газового потока. Образование рисок, расположен- ных вдоль газового потока, волн. перпендикулярных движению по тока, (1 др Недостаточное сопротивление ма- териала действию среды и пла- стическое деформирование поверх- постных слоев
Кавитапия 1 ребные впиты де,али пиро турбин, детали машин, подвер- гающиеся водяному охлаждению, трубопроводы Коррозия поц.'р Хиос in металла, приводящая к образованию сквозных отверстий Воздействие жидкости при опре- деленных относительных скоростях движения детали и жидкости
Продолжение табл 6.1
Вид разрушения Деталь Характер «свреждсннч . Причины разрушения
Атмосферная кор- Кабины и кузова, детали машин. Образование рыхлых пленок оки- Неудовлетворительное нанесение
розня подвергающиеся действию атмо- сферных осадков и влажного воз- духа слов железа с последующим ше- лушением и возникновением оча- гов точечной коррозии защитных покрытий, некачествен- ное обслуживание
Коррозия в элек- Котельные установки, сосуды хи- Коррозия всей поверхности де- Развитие электрохимических про-
тролитах мической водоочистки, подвод- ные части морских судов, хими- ко-технологическое оборудование тали, местная коррозия вблизи соединений листов и рамных кон- струкции цессов в результате неоднородно- сти материала при свободном до- ступе кислорода
Газовая коррозия Детали котельных топок, газо- вых турбин, клапаны двигателей внутреннего сгорания, электри- ческие нагревательные элемен ты, детали термических печей Образование па поверхности де- тали плотного хрупкою слоя окислив Высокая температура на>рева и низкая окалиностойкость материа-
Коррозионно-уста- Оси и штоки насосов, (ребные Корроэионно-усталостныи ИЗЛОМ, Совместное действие переменных
лостное разруше- валы, металлические канаты, рес- поверхность которого покрыта напряжений и коррозионно-актив-
ние соры и другие детали, испыты вающие знакопеременные нагруз- ки в коррозионной среде слоем продуктов коррозии ной среды
Коррозионное рас- Напряженные детали котлов, на Появление сетки трещин по гра- Избирательное коррозионное раз
трескивание холящиеся под действием щелоч- ных растворов, сосуды из кор- розионно-стойкой стали, детали из латуни и дуралюмина иицам зерен с резким снижением прочности материала рушение границ зерен или одного из компонентов сплава под влия нием коррозионной среды и меха нических напряжений
Коррозия при тре- Резьбовые и заклепочные соеди- Возникновение на контактных Непрерывное разрушение защит
нии (фреттинг- нения, подшипники качения, ше- поверхностях коррозионных по- ной окисной пленки в точках
коррозия) стерни, муфты, детали, находя- щиеся в подвижном контакте вреждений в виде отдельных пя тел или полос небольшой г.ту подвижного контакта
монтировать до начала эксплуатации. Хранение изделий в непри-
способленных или непригодных условиях, как правило, также
снижает их надежность.
6.3. ПОВЫШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
ИЗДЕЛИЙ
Требования к эксплуатации изделий предусматривают сокра-
щение основного, вспомогательного и подготовительно-заключи-
тельного времени, а также времени технического и организацион-
ного обслуживания.
Это достигается регламентацией ремонтных, контрольных, ин-
струментальных, наладочных, уборочных и других работ в доку-
ментации, прилагаемой к изделиям. Обязательными видами при-
лагаемой технической документации на изделие является паспорт
и инструкция по эксплуатации и обслуживанию. Некоторые изде-
лия обеспечивают также инструкциями по монтажу, демонтажу,
транспортированию и пр.
Методы улучшения эксплуатационных свойств и повышения
надежности деталей и сборочных единиц изделий следует разраба-
тывать применительно к определенным типам изделий и условиям
их эксплуатации, а также с учетом ведущего процесса, вызываю-
щего изнашивание и поломку деталей (сборочных единиц).
В комплексе мероприятий, обеспечивающих эксплуатацион-
ную надежность изделий, большую роль играет автоматическая
защита от случайных перегрузок установкой предохранительных
устройств, работающих на «стерегущем» режиме и срабатывающих
при перегрузке изделия. Предохранительные устройства необхо-
димо тщательно контролировать, так как они способны отключать
механизмы после достижения определенной нагрузки лишь в том
случае, если они исправны, правильно отрегулированы и их чув-
ствительные элементы (срезные шпонки, штифты и др.) выпол-
нены из соответствующего материала. Некоторые конструкции
предохранительных устройств приведены в гл. 5.
Один из методов повышения эксплуатационной надежности —
дублирование обслуживающих устройств, в работе которых наи-
более вероятны перебои. Примером может служить дублирование
системы зажигания бензиновых двигателей, а также систем авто-
матического управления. Если требуется полная безотказность
действия, от которого зависит жизнь людей (космические корабли),
то применяют многократное дублирование систем управления и
жизнеобеспечения. Наиболее целесообразна полная автоматиза-
ция управления, т. е. превращение изделия в самообслуживае-
мый саморегулируемый и самонастраиваемый на оптимальный
режим работы агрегат.
К основным конструктивно-технологическим .мероприятиям,
улучшающим эксплуатационные свойства современных изделий,
относят:
320
рациональный выбор материалов и методов получения из них
заготовок деталей с учетом условий эксплуатации изделия;
применение принципов рационального конструировг1ния дета-
лей (принцип равнопрочности и др У,
применение современных технологических приемов и процес-
сов, обепечивающих изготовление деталей с требуемыми точностью
и стабильностью размеров, а также определенными физико-ме-
ханическими свойствами поверхностною слоя;
рациональное расположение материала в нарах трения, выбор
точности и качества поверхности детали;
надежная защита пар трения от влияния внешней среды;
применение рациональны4 систем смазки и современных сма-
ючных материалов;
применение средств контроля и испытания, обеспечивающих
высокое качество готовых изделий
Первые три конструктивно-технологических мероприятия опи-
саны в [л. 2—4; рассмотрим остальные
Рациональное расположение материала в парах трения, выбор
точности и качества поверхности детали. Эксплуатационные
свойства изделий и их долговечность в значительной степени опре-
деляются качеством обработки рабочих поверхностен и техноло-
гией изготовления деталей изделий
Качество обработанной поверхности деталей, изделий харак-
теризуют геометрические параметры (микрогеометрия, волни-
стость. шероховатость, направление штрихов обработки) и физи-
ко-механические свойства поверхностного слоя деталей (в том
числе остаточные напряжения).
Правильный подбор материала трущихся пар по физико-меха-
ническим свойствам и технология изготовления являются одними
из главных критериев повышения износостойкости конструкций
деталей, сборочных единиц и изделий в целом.
В соединении, образованном скользящими поверхностями
с разными твердостью и поверхностями площадей трения, следует
различать следующие возможные комбинации, связанные с выбо-
ром материалов:
1) Н, > Н2, S. < S2; 2) Hi < Н2. Si > S2.
где Ну и Н2 — твердость трущихся поверхностей; Si и S2 — соот-
ветствующие поверхности трения.
Пару, удовлетворяющую первому условию, называют прямой
парой трения, пару, удовлетворяющую второму условию — обрат-
ной парой трения. Например, в случае прямой пары более твер-
дый ползун скользит по мягкой поверхности, а в обратной паре
более мягкий ползун скользит по твердой поверхности. Обратные
пары трения более стойки против заедания, а при заедании возни-
кает меньшая сила трения и происходят меньшие повреждения
поверхностей.
321
Различие в работе прямых и обратных пар состоит в том, что
при перегрузках прямой пары пластические деформации детали
с меньшей твердостью препятствуют нормальной работе, в резуль-
тате чего повышается трение, усиливается повреждение поверх-
ности, и пара быстро выходит из строя. В обратных парах при
перегрузке пластическая деформация детали с меньшей твердостью
не препятствует работе пары. Заедание в обратной паре трения
происходит при нагрузках, в 15 раз больших, чем в прямой паре
трения.
В процессе работы изделия размеры деталей и их взаимное
расположение, обусловленное допусками, неизбежно меняются
вследствие изнашивания опорных поверхностей и деформаций,
возникающих под действием развивающихся усилий. Эти измене-
ния могут вызвать в свою очередь изменения основных эксплуата-
ционных параметров изделий и вывести их за пределы, допустимые
техническими условиями.
Для того чтобы изделие сохранило эксплуатационные пара-
метры в заданных пределах до конца срока службы, необходимо
предусмотреть в назначенном допуске гарантированный запас
точности рабочих поверхностей и сопряжений деталей, учитыва-
ющий их постепенное изнашивание. Этот запас точности (коэф-
фициент Л\) представляет собой отношение допускаемой точности
сопряжения деталей и сборочных единиц в конце установленного
срока эксплуатации изделия к точности сопряжений в новом изде-
лии. Например, если радиальное биение шпинделя нового токар-
ного станка 0,005 мм, а допускаемое биение в конце срока экс-
плуатации (до ремонта) до 0,01 мм, то запас точности /<г -=
~ 0,01/0,005 - 2.
Следовательно, допуск подвижного и неподвижного соединения
должен суммироваться из допуска, определяемого исходя из до-
пускаемого изменения эксплуатационного параметра (запас точ-
ности), и допуска, предусматривающего возможные погрешности
при изготовлении деталей и сборке изделия, а также компенсацию
температурных деформаций, погрешностей измерений и др. Такой
подход к назначению допусков связан с ужесточением их значений,
проставляемых на чертежах, что повышает трудоемкость изготов-
ления деталей, ио при этом повышает надежность изделий. При
определении степени ужесточения допусков исходят из технико-
экономических расчетов.
Износостойкость и другие эксплуатационные свойства детали
можно повысить не только рациональным подбором материала,
допусков на размеры детали и их взаимное расположение, но и
улучшением качества обработки трущихся поверхностей. Наи-
более важно правильно выбрать качество поверхности после окон-
чательной технологической обработки, чтобы обеспечить наиболь-
шую износостойкость деталей.
Современные технологические приемы и процессы обеспечивают
изготовление деталей с требуемыми точностью и стабильностью
322
размеров, а также физико-механическими свойствами поверх-
ностного слоя. Для улучшения физико-механических свойств по-
верхностного слоя детали следует избегать резких изменений
форм на деталях, используя сопряжения плавными переходами.
Обработка на металлорежущих станках и специальные техноло-
гические процессы должны создавать в деталях остаточные напря-
жения, которые, суммируясь с рабочими напряжениями, обеспе-
чивают благоприятные условия для работы.
Последние работы в области влияния технологии изготовления
на эксплуатационные качества деталей показывают, что важные
эксплуатационные качества деталей (долговечность, плавность
перемещений, длительность сохранения заданной конструктором
точности и посадки, прочность, коррозионная стойкость, маг-
нитные свойства, способность к теплопередаче и теплоизлучению
и др.) зависят не только от конструктивных фор» и точности изго-
товления деталей, состава и структуры их материала и его меха-
нических свойств, но и в значительной степени обусловлены от-
дельными характеристиками качества поверхности. Ряд новых
технологических процессов упрочнения рабочих поверхностей,
таких как виброиакатывание, комбинированные процессы реза-
ния и пластического деформирования, термической обработки
в тлеющем разряде и др., позволяет получать поверхности с за-
данными свойствами (с учетом условий эксплуатации). Это осо-
бенно важно при действии вибрационных нагрузок, приводящих
к появлению усталостных трещин.
Защита пар трения. Для нормальной эксплуатации деталей
механизмов необходимо защищать их от проникновения через
зазоры различных инородных тел и обеспечивать герметичность
для исключения утечек рабочей среды (жидкости, газа, пара и др.).
Для этого применяют различные уплотнительные устройства.
Неподвижные соединения уплотняют сжимаемыми проклад-
ками из легко деформируемых материалов (свинец, медь, алюми-
ний. резина, пластмассы).
При возвратно-поступательном движении со скоростью до
0,3 м/с наиболее распространены уплотнения резиновыми кольцами
Круглого сечения. Рабочая среда—минеральные масла, эмуль-
сии. пресная и морская вода. В диапазоне температур от —50
до +100 °C и давлении до 1 МПа для герметизации используют
защитные кольца из фторопласта-4 марки Н, а при давлении до
2 ПМа — кольца из кожи технической. В пневматических устрой-
ствах этими кольцами можно уплотнять соединения при скорости
перемещения до 0,5 м/с, давлении до 60 Па при условии смазки
трущихся поверхностей.
Для обеспечения герметичности между подвижными и непо-
движными деталями пневматических устройств, работающих при
давлениях не более 100 Па в пределах температур от —35 до +80 °C
при достаточном количестве смазочного материала, применяют
манжеты резиновые по ГОСТ 6678—72. Манжеты воротникового
323
типа из маслостойкой резины обеспечивают герметичность гидра-
влических устройств при давлении до 5 МПа и температуре от
—30 до +50 °C (кратковременно до +70 °C).
При высоких температуре и давлении следует применять
уплотнения из металлических или полуметаллических колец из
антифрикционных сплавов с упругой сердцевиной из асбестовых
волокон и графита.
Для уплотнения вращающихся деталей в неответственных кон-
струкциях при отсутствии избыточного давления и температуре
не выше +40 °C используют войлочные кольца При окружной
скорости v < 2 mzc устанавливают кольца из грубошерстного
или полугрубошерстного войлока, при v 5 м/с —из тонко-
шерстного войлока. Перед установкой кольца пропитывают смесью
жирового солидола (85 %) и чешуйчатого графита (15 %) или
другими смазочными материалами. При работе в пыльных средах
рекомендуется применять войлочные кольца с лабиринтными
уплотнениями; для лучшего уплотнения ходы лабиринта запол-
няют консистентным смазочным материалом.
При избыточном давлении до 5 Па и работе в среде минеральных
масел и воды используют манжеты разиновые, армированные пру-
жиной (ГОСТ 8752—79) Однокромочные манжеты с вулканизи-
рованным или съемным каркасом применяют при v < 10 м/с.
а манжеты с пыльником —при v < 5 м/с. Температурный интер-
вал работы манжет от —45 до +120 °C, кратковременно (не более
2 ч) —до +130 °C. Для работы в более тяжелых условиях уста-
навливают уплотнения из графитовых, текстолитовых или брон-
зовых колец или торцовые уплотнения
Смазывание изделий. Для уменьшения потерь мощности на
трение и снижения интенсивности изнашивания трущихся поверх-
ностей, а также для защиты «х от заедания, задиров и коррозии
трущиеся поверхности должны быть покрыты смазочным мате-
риалом, который, кроме перечисленных факторов, уносит часть
теплоты с нагретых деталей, т. е. выполняет функции охлаждаю-
щей жидкости.
В конструкторской документации на изделие (технических
условиях, инструкциях на эксплуатацию) указывают тип и марки
применяемого смазочного материала. Последний следует рассма-
тривать как один из элементов конструкции и при конструирова-
нии изделий учитывать выбор сорта смазочного материала, си-
стемы его подвода, отвода и регулирования подачи.
Наиболее распространены два вида смазочных материалов —•
жидкие минеральные масла (табл. 6.2) и пластичные смазочные
материалы (табл. 6.3).
Для правильной организации смазки изделий при их эксплуа-
тации служат схема и карта смазки, которые являются обязатель-
ным приложением к «Описанию и инструкции по эксплуатации и
обслуживанию изделия». Их составляют на стадии конструиро-
вания изделия.
324
Таблица 6.2. Жидкие минеральные смазочные масла
Масло ГОСТ Основные свойства Назначение
кинемати- ческая вязкость, м’/с, при температуре. Темпера-
50 100 й 2 я 3 в
Индустриальные об- цего назначения:
для высокоскорост- ных механизмов Л (велосит! 20799—75 4,0—5,1 — 112 -25 Поверхности при большой скорости скольжения
для высокоскорост- ных механизмов Т (вазелиновое) 20799—75 5,1—8,5 — 125 —20 То же
приборное ftitsii 1805—76 6,3—8,5 120 -60 Контрольно-изме- рительные при- боры, работающие при низких тем-
индустриальное 12 (веретенное) 20799-75 10—14 - 165 -30 Различные меха- низмы
индустриальное 20 (веретенное 3) 20799—75 17-23 — 170 -20 То же
индустриальное 30 (машинное Л) 20799—77 27—33 — 180 -15 8
индустриальное 45 (машинное С) 20799—75 38-52 — 190 — 10 »
индустриальное 50 (машинное СУ) 20799—75 42-58 200 —20 Механизмы ответ- ственного назна- чения
веретенное АУ Компрессорные: 12—14 — 163 —45 Различные меха- низмы
12 (М) 1861—73 — 11 — 14 216 — Компрессоры од- ноступенчатые
19 (Т) 1861—73 — 17—21 246 — То же, многосту- пенчатые
КС-19 9243—75 — 17—21 270 — 15 Компрессоры хо- лодильных машин
Турбинные: 22 (Л) 32-74 20—23 - 180 — 15 Механизмы и под- шипники турбин
30 (УТ) 32—74 28—32 .— 195 — К То же
46 (Т) 32—74 44—48 .— 195 —К ъ
57 (турборедуктор- иое) 32—74 55—59 — 195 Редукторы турбин
325
Продолжение табл. 6.2
Масло
МТ-14п
тяжелое 52 (вапор)
Моторные;
МТ-16п
Цилиндровые:
38 (цилиндровое 6)
гост Основные свойства
кинематн. веская вязкость, м*/с, при температуре. Темпера- тура. “С
50 100 0 И 3 а
6411—76 - 32—44 300 + 17
6411—76 — 44—59 310
6360—83 112—126 16—18 180 —25
6360—83 52—58 13 -15 165 -43
Зубчатые переда-
чи
То же
Машины, работа-
ющие в условиях
повышенной влаж-
ности при боль-
ших нагрузках
То же
Схема смазки представляет собой чертеж (небольшого формата)
общего вида изделия в нескольких необходимых проекциях с ука-
занием всех мест расположения маслоприемников (линиями-
выносками) и способов смазки с помощью условных графических
обозначений, установленных ЕСКД-
Наилучшее решение с точки зрения надежности и удобства
эксплуатации системы смазки — полностью автоматизированная
система, не требующая периодической смены масла. Это дости-
жимо, если предусмотреть меры защиты от окисления и темпера-
турного перерождения масла, обеспечивающие непрерывную очи-
стку и регенерацию масла.
Смазочные системы необходимо снабжать аварийными устрой-
ствами, обеспечивающими подачу масла, хотя бы в минималь-
ных количествах, при выходе из строя главной системы.
Применение средств контроля и испытания, обеспечивающих
высокое качество готовых изделий. Конструкция изделия, под-
вергаемого контролю и испытанию, должна обладать следующими
свойствами:
быть доступной для подхода к элементам, подвергаемым кон-
тролю или испытанию, и для применения технических средств
контроля и испытания;
быть рациональной с точки зрения членения конструкции на
зоны (места) контроля и испытания, обеспечения преемственности
методов контроля и испытания, испытательного оборудования и
326
Таблица 6.3. Пластичные смазочные материалы (ПСМ)
ПСМ гост Основные свойства Назначение
ратура наплела денвя (не ниже) трация при 25'С
Низкоплавкие:
масло консерваци- онное К-17 10877—76 54 — Защита от коррозии
смазка пушечная 19537—83 54 — То чге*
смазка ГОИ-54П Среднеплавкие: 3276—74 60 230—260 Защита от коррозии в диапазоне температур от - 40 до +40 ’С
пресс-солидол син- тетический С 4366—76 — — Различные механизмы
солидол синтетиче- Тугоплавкие. 4366—76 — — То же
смазка графитная УСса 3333—80 — — Пары трения различных механизмов
консталин жировой УТ-1 1957 -73 130 225—275 Различные механизмы
консталин жировой УТ-2 1957—73 150 175-225 То же
ЦИАТИМ-201 6267—74 170 270—320 Приборы и механизмы, капсулнруемые в диапа- зоне температур от —6С до +120Х
ЦИАТИМ-202 11)10—75 170 — То же
ЦИАТИМ-203 8773—73 150 250—300 Пары трения при высо ких нагрузках
ЦИАТИМ-205 8551—74 65 165 Тг. -дг о
ЦИАТИМ-221 9433—80 200 280—360 Различные механизмы в диапазоне температур от —60 до +150‘’С
контролирующей аппаратуры, а также возможности применения
средств механизации и автоматизации процессов контроля и испы-
тания;
обеспечивать возможность полной или частичной имитации
условий эксплуатации при проведении контроля и испытания.
Проведение ускоренных испытаний, а также анализ статисти-
ческих эксплуатационных данных дают достаточно надежный ис-
ходный материал для оценки реальной долговечности отдельных
деталей, сборочных единиц и изделия в целом.
Ускоренные испытания заключаются в моделировании экс-
плуатационных условий. В этом случае изделие при стендовых
или эксплуатационных испытаниях на форсированном режиме
в условиях, более тяжелых, чем при работе, в сжатые сроки про-
327
ходит цикл, который при нормальной работе составляет несколько
лет Испытания вед>т до наступления предельного износа или даже
до полного или частичного разрушения изделия, периодически
приостанавливая их для замера износа, регистрации состояния
деталей и определения признаков приближения аварий. Подобные
жесткие испытания позволяют выявить недостатки конструкции и
принять меры к их устранению. Эту информацию можно эффек-
тивно использовать для модернизации изделия, создания новых
образцов (с использованием опыта эксплуатации прототипов) и
разработки рациональной системы ремонта и технического обслу-
живания
Работы ио сбору и анализу статистических данных об изделиях,
находящихся в эксплуатации, проводят в соответствии с положе-
ниями установленными ГОСТ 27.502—83 (СТ СЭВ 3944—82),
ГОСТ 17526—72. ГОСТ 20857—75 и др.
Гарантийные сроки работы изделий. В отличие от показателей
надежности гарантийные сроки устанавливают на все изделия и
фиксируют в соответствующей нормативно-технической докумен-
тации (стандартах, технических условиях).
Изготовитель должен гарантировать безотказную работу вы-
пускаемой продукции в течение гарантийного срока службы при
условии соблюдения потребителем определенных условий эксплуа-
тации. На практике и в нормативно-технической документации
гарантийный срок службы определяют как время, в течение кото-
рого поставщик обязан безвозмездно заменять и ремонтировать
поставленную им продукцию, если она вышла из строя при соблю-
дении требований эксплуатации. Гарантийный срок в большинстве
случаев составляет 1/10—1/15 часть фактического срока службы
изделия. Необходимо, чтобы в нормативно-технической документа-
ции в качестве нормативов гарантий качества изделия был устано-
влен не только определенный период, но и вероятность безот-
казной работы и интенсивность отказов в течение этого периода.
Виды и правила определения гарантийных сроков в стандартах
и технических условиях на продукцию производственно-техниче-
ского назначения и товаров народного потребления, а также поря-
док изложения в этих документах раздела «Гарантии изготовителя»
установлены ГОСТ 22352—77 и методикой расчета гарантийных
сроков (гарантийных наработок) промышленных изделий.
Для повышения гарантии качества изделий можно рекомендо-
вать:
разработку и осуществление мероприятий по повышению каче-
ства изделий на всех этапах проектирования, конструирования и
изготовления изделий;
применение методов ускоренного определения (ускоренных
испытаний) экспериментальных характеристик;
установление связей с потребителями изделия, изучение опыта
эксплуатации, сбор, обработка и анализ информации об эксплуа-
тации.
328
8.4. ОБЕСПЕЧЕНИЕ РЕМОНТНОЙ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
ПРИ КОНСТРУИРОВАНИИ ИЗДЕЛИЙ
Технологичность изделий с точки зрения их ремонта и обслу-
живания в процессе эксплуатации требует серьезного внимания
в процессе конструирования и модернизации Сокращение сроков
ремонта и удобство обслуживания в основном определяются сле-
дующими условиями, быстротой обнаружения неисправностей;
доступностью наиболее вероятных мест обслуживания и ремонта;
степенью взаимозаменяемости агрегатов, сборочных единиц и
отдельных деталей, их унификацией; легкостью замены агрегатов,
сборочных единиц или отдельных деталей, требующих системати-
ческой замены; преемственностью оборудования (станков, стендов
и др.), предназначенного для технического обслуживания и ре-
монта, Выполнение этих условий в процессе конструирования поз-
воляет рационально организовать ремонт и эксплуатационное
обслуживание изделий и резко сократить время выполнения этих
работ.
Сборочные единицы, агрегаты и детали, не требующие частой
проверки и замены в процессе эксплуатации изделия, можно раз-
мещать в любом месте изделия. Сборочные единицы, требующие
частого и систематического контроля, регулирования, ремонта и
замены, следует размещать в свободных доступных местах, причем
эти агрегаты, сборочные единицы и детали должны быть полностью
взаимозаменяемыми и легко заменяемыми стандартным инстру-
ментом с возможно меньшим числом типоразмеров.
Требования, предъявляемые к конструкции изделия для повы-
шения его ремонтной технологичности. в некоторых случаях мо-
гут противоречить требованиям производства Например, с экс-
плуатационной точки зрения может быть целесообразным неразъ-
емную деталь заменить разъемной, но более сложной в изготовле-
нии, выполнить в конструкции больше люков для удобства ос-
мотра и ремонта, предусмотреть особо точную обработку посадоч-
ных мест под сменные сборочные единицы (детали). Оптимальное
решение следует принимать в каждом отдельном случае.
Долговечность изделия, возможность сокращения объема ре-
монтных работ во многом зависят от конструкции устройств (дета-
лей-компенсаторов), компенсирующих износ деталей. Сущест-
вуют детали-компенсаторы сменные (втулки, планки, кольца) и
подвижные (клинья, конусные втулки и др.). Пользуясь компенса-
торами, можно оставить в соединениях часть изношенных деталей,
не нарушая точности соединений.
Определение потребности в запасных частях. На трудоемкость
ремонта влияет возможность быстрой замены поврежденной сбо-
рочной единицы (агрегата) или детали изделия и восстановления
при этом утраченной работоспособности-
Обычно для эксплуатации изделий предусматривают запасные
части (ЗИП) и запасной инструмент (приспособления), номенкла-
329
тура которых должна отражать характер повреждений, типичных
для изделия, а их число —соответствовать сроку службы и мето-
дам ремонта.
Наличие запасных частей значительно сокращает время и стои-
мость ремонта и, как правило, полностью восстанавливает утра-
ченную работоспособность. Это дает большой экономический эф-
фект, увеличивает межремонтный период способствует эксплуата-
ции изделий в различных условиях.
В зависимости от конкретных условий эксплуатации, обслу-
живания и ремонта изделий и ряда других факторов определяют
потребность в запасных частях. При этом устанавливают: страте-
гию обеспечения эксплуатируемых изделий запасными частями;
номенклатуру конструктивных элементов изделия, которые
должны стать запасными частями; число запасных элементов
каждого наименования.
При этом конструктор должен определить необходимость соз-
дания комплектов ЗИП с обоснованием их номенклатуры и коли-
чества, а также совокупность изделий, для которых устанавливают
номенклатуру и количество запасных частей.
Количество запасных частей при эксплуатации изделий можно
оценить двумя способами:
на основании статистических эксплуатационных данных, даю-
щих достаточно точную картину лишь для устойчивых в конструк-
тивном отношении изделий, при постоянном анализе тенденций
потребности в запасных частях;
методом расчета в сочетании со статистическим моделирова-
нием (расчет показателей надежности на стадии проектирования
является базовым для оценки потребности в запасных частях).
Следует подчеркнуть, что наличие ЗИП, используемых при
межремонтном обслуживании или при текущих плановых ремон-
тах, влияет и на конструкцию изделия, так как помимо обеспече-
ния удобства демонтажа и установки заменяемой части, от кон-
структора требуется применение специальных конструктивных
решений, направленных на сокращение затрат при ремонте и изго-
товлении запасных частей. Например, при изнашивании сложного
кулачка конструктивно предусматривают замену не всего кулачка,
а лишь изношенной части профиля, при смятии отверстия под
пальцы у рычагов и многозвенных механизмов — замену не ры-
чага, а его головки или втулки и т. п.
Учет изложенных концепций при конструировании новых и
модернизации существующих изделий будет способствовать созда-
нию оптимальных конструкций, а также рациональному исполь-
зованию производственных н материальных ресурсов в народном
хозяйстве.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
I Альшин И. Л., Благов Б. Н. Проектирование деталей из пластмасс.
М , Машиностроение, 1977. 215 с
2. Анурьев В. Н. Справочник коиструкюра-маи|и|!осгро>псля Т 1 ,М.,
Машиностроение, 1978 728 с
3. Балабанов А. Н. Контроль технический документации М., Издательство
стандартов. 1984 96 с
4 Балабанов А. Н., Канарчук В. Е. Справочник технолога мелкосерий-
ных и ремонтных производств Киев, Вища школа. 1983 256 с
5 Биргер И. А., Шор Б. Ф-, Иосилевнч Г. Б. Расчет на прочность деталей
машин Справочник М , Машиностроение, 1979 702 с.
6 Богданович Л. Б., Бурьян В. А., Раутман Ф. И. Художественное кон-
струирование в машиностроении. Киев, Техника, 1976 183 с
7. Гжиров Р. И. Краткий справочник конструктора Справочник Л.,
Машиностроение, 1983 464 с
8. Детали машин' Атлас конструкции /Под ред. Д Ц Решетова М . Ма-
шиностроение, 1979, 367 с.
9 Заблонский К. И. Основы проектирования машин Учеб, пособие.
Киев, Вища школа, 1981 3)2 с
10 Карпунин М. Г., Майданчик Б. И. Функционально стоимостный анализ
в отраслевом управлении эффективностью М , Экономика, 1983 200 с
11 Колобнев И. Ф., Крымов В. В., Мельников А, В. Цветное литье из
легких сплавов- Справочник литейщика. М , Машиностроение, 1974 416 с.
12 Методика отработки конструкций на технологичность я оценки уровня
технологичности изделий машиностроения и приборостроения М , Издательство
стандартов, 1973. 56 с
13. Механическая обработка материалов/А М Дальскнй, В. С. Гирилюк,
Л. Н. Бухаркин и др. М., Машиностроение, 1981 264 с.
14. Мирзоев Р. Г. Пластмассовые детали машин и приборов. Л., Машино-
строение, 1971. 364 с.
15. Научно-технический прогресс и эффективность производства/Под ред.
Г. А. Егизаряна. М., Экономика. 1979. 320 с
16. Обеспечение технологичности конструкции/Сост. А. В. Дербишер. М ,
Издательство стандартов, 1976. 80 с.
17. Орлов П. И. Основы конструирования Кн. 1. М., Машиностроение,
1977. 623 с.
18. Основы конструирования машин: Атлас конструкцнй/Под ред. Д. Н. Ре-
шетова. М., Машиностроение, 1967. 252 с.
19. Охрана труда в машиностроении/Под ред. Е Ю. Юдина. М., Машино-
строение, 1976. Зоб с.
20. Павлов А. Н., Цыганова В. И. Упаковка, транспортирование, хране-
ние машин и оборудования. М., Машиностроение, 1984. 152 с.
21. Проянков А. С. Надежность машин. М., Машиностроение, 1978. 591 с.
22. Справочник конструктора оптико-механических приборов/Под ред,
В. А. Пановл. М., Машиностроение, 1980 . 742 с.
23. Справочник металлиста, Т. 1/Под ред. С. А. Чернявского и В, ф. Реши-
нова. М., Машиностроение, 1976. 768 с.
331
24. Справочник металлиста. Т. 2/Под ред. А. Г. Рахтадата и В А. Брострема.
М.. Машиностроение, 1976. 717 с
25. Справочник технолога-приборостроителя T.i/Под ред П. В. Сыроват-
ченко. М., Машиностроение, 1980. 606 с.
26. Справочник технолога-приборостроителя. Т. 2'Под ред F. А. Скоро-
ходова. М.. Машиностроение, 1980 463 с.
27 Сточик Г. Ф. Технология окрасочных работ в машиностроении. М.,
Высшая школа, 1981. 238 с.
28 Технологичность конструкций/Под ред. С А. Ананьева и В. И. Купро-
внча. М.. Машиностроение, 1969 424 с
29. Технологичность конструкций изделий. Справочник'Т. К. Алферова,
Ю. Д. Амиров, П. Н. Волков и др Под ред Ю Д. Амирова М , Машинострое-
ние, 1985 368 с.
30. Штейнберг Б. И., Брайнман Б. М. Справочник молодого инженера-
конструктора Киев, Техника. 1983. 184 с
31. Эйчис А. П. Покрытия н техническая эстетка. Киев, Техника, 1971.
248 с.
32. Экономия материалов в машияосроенки/Ц Е. Сидоров, А А. Зайцев,
О. Н. Тузов, В. А. Шумаев Киев Техника, 1982. 85 с
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие
Глава 1 Технологические предпосылки конструирования изделий 4
I I. Организация процесса проектирования, конструирования
и освоения новых изделий
12 Технологический контроль конструкторской документации
Назначение технологического контроля ..........
Общие правила отработки конструкции изделия на техноло-
гичность ...
1 3. Экономическое обоснование выбора варианта конструкции
изделия ............................................ ...
Глава 2 Технологичность заготовок деталей изделий
Технологические особенности конструирования деталей из
порошковых материалов..................................
26
29
29
57
109
119
120
122
123
127
127
128
135
136
137
152
Глава 3. Технологичность конструкций детален, подвергаемых меха-
нической, электрофизической, электрохимической и термиче-
ской обработке, н деталей с защитными и защитно-декора-
тивными покрытиями................................................... 164
3 !. Технологичность конструкций механически обрабатываемых
деталей ..................................................... 164
3.2. Технологичность дет. ..-я, подвергаемых электрофизической
и электрохимической обработке................................ 180
3.3. Технологичность конструкций термически обрабатываемых
деталей ..................................................... 181
3.4. Технологичность конструкций деталей с защитными и защит-
но-декоративными покрытиями ................................. 197
a 5 Учет требований техники безопасности, охраны, окружаю-
щей среды и технической эстетики при разработке техноло-
гичных конструкций ....
5 I Основные требования безопдсигк-тн, нредъявляелил.' к кон-
струкции ... ...
5.2 Конструирование изделий с пониженным уровнем шума
5.3 Конструирование изделий с пониженным уровнем вибрации
5.4 Предупреждение действия повышенных уровнен ультразвука
5.5 . Уменьшение пыле- и газообразования изделии
5.6 . Предупреждение действия повышенных тепло- и влаювыде-
лений.......................... . .........
5.7 Защита от ионизирующих излучении
5 8 Эргономика и технологичность конструкции.
5 9 Эстетическое оформление конструкций.
а 6 Влияние технологичности конструкций изделий на
плуатацию и ремонт ...
287
287
294
296
300
300
301
30 [
302
306
314
Список литературы
Произволе ГHF ИНОЕ ИЗДАНИЕ
Анатолий Ннко./оеанч БАЛАБАНОВ
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
КОНСТРУКЦИЙ МАШИН
Редактор О В Маргулис
Художественный редактор А С Вершинкин
Переплет художника Е. К. Самойлова
Технический редактор И Н. Раченкова
Корректоры Н Г Богомолова, О. Е. Мишина
иб №
ИЗДАТЕЛЬСТВО «МАШИНОСТРОЕНИЕ:
Новые книги
Выпуск 1988 года
Долговечность трущихся деталей машин: Сб. статей.
Вын 3 Под обит. ред. Д. Н. Гаркунова. 20 л., ил
В выпуске приведены результаты исследовательских
и онытно-ьонструморских работ в области повышения
долювечпости деталей машин и оборудования. Большое
внимание уделено применению в ответственных тяжело-
нагруженных узлах трения эффекта безызносности (изби-
рательного переноса при трении), методам борьбы с иодо-
родным изнашиванием и финишной антифрлкционной-
безабразивной обработке трущихся деталей машин, эко-
номии цветных металлов, уменьшению расхода топлива
и масел.
Для научных работников НИИ, КБ и предприятий
всех отраслей машиностроения.
Расчеты на прочность: Сб. статей. Вып. 29'Под общ.
ред В. И. Мяченкова. 20 л.: ил.
Выпуск посвящен методам расчета на прочность ма-
шиностроительных конструкций при простом и комби-
нированном нагружениях. Приведены конкретные реко-
мендации по обеспечению прочности ряда определенных
узлов и деталей машин. Изложены результаты оригиналь-
ных исследований в области прочности, жесткости, устой-
чивости, колебаний, ползучести и динамики машин.
Для научных работников научно-исследовательских
и проектно-конструкторских институтов машиностроения.