A KIALAKÍTÁS SZABÁLYAI · 2018-04-10 · •az öntvénykülsőalakjáta forma, belsőüregéta...
Transcript of A KIALAKÍTÁS SZABÁLYAI · 2018-04-10 · •az öntvénykülsőalakjáta forma, belsőüregéta...
ERGONÓMIAILAG HELYES KIALAKÍTÁSOK
Átlagos emberi testméretek (Kroemer és Niemann nyomán):
A kézi erő értéke függ a mozgás síkjától, az erőkifejtés közben a kéz (kar)
elmozdulásának nagyságától, valamint az erőkifejtés irányától. Tájékoztató értékként,
kézzel a vízszintes síkban max. 20 N, függőleges síkban max. 130 N , kötélhúzás esetén
max. 500 N kézi erő kifejtésével lehet számolni (a lábbal kifejthető nyomóerő maximális
értékét 300-500 N-nak lehet tekinteni). 2
A technológia kiválasztását elsősorban nem a minden áron való gyárthatóság,
hanem leginkább a gazdaságos gyártásra való törekvés motiválja. Ez megköveteli,
hogy az alkatrész alakja már az első technológiai lépés után minél jobban
megközelítse a végleges formát, továbbá, hogy a végleges kialakítás minél
kevesebb technológiai lépéssel elérhető legyen.
GYÁRTÁSHELYES KIALAKÍTÁSOK
3
A lemezszoknya helyett
domborított tartályfenék
Az öntött/forgácsolt fedél
helyett lemez csapágyfedél
A forgácsolt belső gyűrű helyett
lemez belső csapágygyűrű
Az öntvények kialakításánál figyelembe veendő általános szempontok (az egyes
öntési technológiák egyedi sajátosságain kívül):
• a formából való kiemelést öntési ferdeséggel és az élek lekerekítésével kell
biztosítani:
• az öntés után megmunkált felületeket ki kell emelni (ráhagyás, felöntés) és a
forgácsoló szerszám számára jól hozzáférhetővé kell tenni:
4
• az öntvény szilárdságát a falvastagság növelése helyett bordák alkalmazásával kell biztosítani:
5
A bordázat
kialakításának
jellemző métetei
• az öntvény külső alakját a forma, belső üregét a mag adja meg. A mag az öntőformának
egy olyan része, amelyik az öntött darab kiemelésekor biztosan megsérül, tehát minden
darab után újra kell készíteni. Ezért a magra való öntés drágább és eggyel több
hibalehetőséget jelenthet. Az öntvényekkel szemben támasztott általános követelményként
nem, de ajánlásként már meg lehet fogalmazni, hogy ahol lehetőség nyílik rá, az alkatrészt
úgy kell kialakítani, hogy ne kelljen magot alkalmazni.
6
• az üreg-, ill. repedésképződés elkerülése érdekében elő kell segíteni az alkatrész minden
részének egyenletes lehűlését, kerülni kell az anyaghalmozódást, továbbá törekedni kell a
hőátadó felületek nagyságának ugrásszerű változásának megszüntetésére
7
A falvastagság fokozatos
növelése
Rádiusz + lejtés
alkalmazásaRádiusz
alkalmazása
• az X jellegű (merőleges kereszteződésű) bordák helyett Y vagy K jellegű bordák
alkalmazásával jelentősen csökkenthető a bordák találkozásánál felgyülemlő
anyagmennyiség, ezáltal csökkenthető az egyenlőtlen lehűlésből eredő repedési veszély:
8
Az anyaghalmozódás elkerülése
Y vagy K bordák alkalmazásával
Az anyaghalmozódás elkerülése
kedvezőbb bordázat kialakításával
Képlékeny alakítással gyártott alkatrészek kialakításának alapelvei
Az alakítás hőmérséklete szerint megkülönböztetünk meleg- és hidegalakítást, ill. a kettő
előnyeit bizonyos mértékig ötvöző ún. félmeleg alakítást.
Az alakított anyag szempontjából mindhárom esetben megkülönböztethetünk térfogatalakító
technológiákat, ill. lemezalakító technológiákat.
Melegalakítást olyan hőmérsékleten végeznek (Talakítás > Trekrisztallizáció > 0.5Tolvadás), amelyen
a regenerációs folyamatok az alakváltozással együtt mennek végbe. A melegalakítás során
az anyag szerkezetében szubszemcsés szerkezet kialakulása és újrakristályosodás játszódik
le. A melegalakítást a rekrisztallizációs hőmérséklet alatt fejezik be, így az alakított anyag
„emlékszik” az alakváltozás folyamatára, a szubszemcsék irányítottsága (szálirány), amely
követte az anyagáramlás irányát, az alakítás után is megmarad:
9
forgácsolt kovácsolt forgácsolt kovácsolt forgácsolt kovácsolt
A kovácsolási technológiák közül a süllyesztékes kovácsolás rendelkezik a legtöbb olyan
technológiai sajátossággal, amit a tervezőnek egy kovácsolt alkatrész tervezésénél figyelembe
kell vennie. Nevezetesen a formakitöltést, az osztósíkot és a sorjaképződést:
10
A képlékeny hidegalakítás legfontosabb sajátossága, hogy az alakított anyag az alakítás
során elszenvedett alakváltozás függvényében felkeményedik, azaz az aktuális folyáshatára
(egyben az alakítási szilárdsága is) az anyag folyásgörbéjének megfelelően nő.
alámetszés, osztott szerszámot igényelprofilos rudak sajtolása
11
nincs alámetszés, nem igényel osztott szerszámot
A lemezek feldolgozásánál alapvető szerepet játszik a lemezanyag anizotrópiája, amely a
lemez hengerlése során a nagymértékű képlékeny alakítás következtében a szemcsék
megnyúlása és kristálytani orientációjuk nagyfokú rendezettsége (textúra képződés) miatt jön
létre:
visszarugózás
12
Mélyhúzás
Mélyhúzásra olyan lemezanyagok megfelelőek, amelyek nagy átlagos anizotrópia
paraméterrel rendelkeznek. Ez azt jelenti, hogy húzó igénybevétel hatására a lemez
elsősorban síkjában alakváltozik és ellenáll a vastagság irányú alakváltozásoknak, ami a
kontrakció elkerülése szempontjából kedvező.
Ráncgátló nélkül lehet mélyhúzni, ha:
D0 – d < 5s0
ráncgátló nélkül ráncgátlóval
14
A porkohászat kész- és félkész termékek gyártására is alkalmas, főbb jellemzői:
• kis anyagveszteség és gyártási hulladék,
• más eljárással nem készíthető ötvözetek és álötvözetek létrehozása,
• igen jó pontosság (kalibrálással IT7 elérhető) és jó felületi érdesség,
• széles tartományban gyártható porózus szerkezet, stb.
A porkohászati termékek tervezésénél számolni kell a zsugorodással, ami a
porsajtolást követő hőkezelésnél (szinterelésnél) következik be. A zsugorodás
mértéke az adott porkeverék összetételétől függ, a lineáris zsugorodás a 13-17%-
ot is elérheti. A nagy zsugorodás ellenére a gyártott alkatrészek méretpontossága
jó lehet, 50 mm-nél 0,5%, míg a minimális tűrés 10 mm alatti méretre ±0,05 mm.
Porkohászati alakítással gyártott alkatrészek kialakításának alapelvei
15
A porkohászattal gyártott alkatrészek alakjának tervezésénél az alámetszéseket, a
hirtelen keresztmetszet-változásokat, valamint az élek kialakítását kerülni kell:
16
A kompozit anyagból készült alkatrészek kialakításának nehézségeit általában a kötések
tervezése jelenti. A merev héjak párhuzamosságát és egymáshoz képesti távolságuk
megtartását (azaz a töltőanyag alakváltozásának elkerülését) a kötés kialakításakor
biztosítani kell:
Társított (kompozit) anyagból készült alkatrészek
kialakításának alapelvei
17
Előkészítés (héj kivágása)
Hajlítás (héj)
Előkészítés (héj kivágása)
Forgácsolt alkatrészek kialakításának alapelveiAz anyagleválasztással járó technológiákat ma már legtöbbször csak az alkatrészek befejező
megmunkálásához használjuk. Ennek megfelelően forgácsolással csak azoknak a felületeknek
a megmunkálását végezzük, amelyeknek előírt alak- ill. helyzet-, valamint mérettűrése a
képlékeny alakító technológiákkal nem biztosítható.
Hátrányok:
a forgácsolási technológiák időigényesek,
a forgácsolási segédanyagok nem környezetbarát anyagok,
a leválasztott olajos forgács veszélyes anyagnak minősül,
a forgácsolási technológiákkal az alkatrész anyagának mechanikai tulajdonságai
egyáltalán nem változtathatók, a megmunkált felület mechanikai tulajdonságai pedig csak
kismértékben változtathatók.
Előny:
egy bizonyos határon túl a megkívánt tűrések kizárólag forgácsoló technológiákkal
biztosíthatók.
A tervező felelőssége tehát, hogy a tervezendő alkatrész tűréseit és a tűrt felületek felületi
minőségét az adott felületek működési funkciójának megfelelően írja elő. A szükségtelenül
szűk tűréshatár, ill. szükségtelenül kis felületi érdesség előírása exponenciálisan növeli a
gyártási költségeket!!! 18
A forgácsolt alkatrészek tervezésének legfontosabb szabályai:
a szükséges anyagleválasztás a lehető legkevesebb számú lépésben elvégezhető
legyen,
a különböző forgácsolási lépések között az alkatrész helyzetét egyáltalán ne, vagy
ha ez elkerülhetetlen, akkor csak a legkevesebbszer kelljen megváltoztatni,
a forgácsolt felületek éleit mindig le kell törni, mivel a forgácsolás során keletkezett
sorja egyrészt balesetveszélyes, másrészt igen nagymértékben megnehezíti a
szerelést,
menetes csapok és furatok peremét le kell törni, különben a menetes alkatrész
rendkívül nehezen szerelhető,
az alkatrész kialakításakor a forgácsolásra kijelölt felületek csatlakoztatásánál
megfelelő helyet kell biztosítani a forgácsoló szerszám kifutásához,
a forgácsoló szerszámok éllekerekítését, mint lehetséges legkisebb lekerekítési
sugarat kell a vállak, átmenetek kialakításánál figyelembe venni,19
furatok megmunkálásakor törekedni kell az átmenő furatok alkalmazására,
a furat elhelyezésénél biztosítani kell, hogy a furat homlokfelülete lehetőleg mindig
merőleges legyen a fúró tengelyére, különben a fúró keresztéle nem tudja a
forgácsolást megkezdeni,
menetes alkatrészek kialakításánál figyelembe kell venni, hogy a menetek nem
központosítanak, ha a központosítás szükséges, akkor azt külön arra a célra
kialakított felülettel kell megoldani,
a forgácsolt alkatrészek tervezésénél figyelembe kell venni a kialakuló felületi
topográfia irányítottságát is, mivel azok nagymértékben befolyásolják az adott
felület súrlódási és kopási tulajdonságait az üzemelés során.
20
A forgácsolt alkatrészek tervezésének legfontosabb szabályai:
SZERELÉS- ÉS SZÉTSZERELÉS-HELYES KIALAKÍTÁSOK
Az alkatrészek egymáshoz képest egyértelműen (csak egyetlen helyzetben,
egyféleképpen és egy adott sorrendben) és biztonságosan legyenek szerelhetők:
helytelen
Két alkatrész egymáshoz képesti megvezetését megkönnyítő, sőt sok esetben
magát a szerelhetőséget lehetővé tévő élletörések és furatbekezdések szerepe:
21
helyes
helytelen helyes
Kerülni kell az egyidejű, ill. kettős illeszkedéseket (egyértelműség alapszabálya):
22
helytelen helyes
Rögzítésre, pozicionálásra (egy konstrukción belüli adott helyzet megtartására)
alakzáró elemeket (pl. bepattanó, rugalmas rögzítőelemeket) alkalmazunk.
Terhelés alatt álló elemek pozicionálásához erőzáró elemeket kell alkalmazni.
Ezek felcserélt alkalmazása súlyos károsodásokhoz vezető konstrukciós hiba
forrása lehet!
23
alakzáró erőzáró
A szerelés egyszerűsítése érdekében csavarkötéseknél alátétet csak nagyon
indokolt esetben célszerű alkalmazni, akkor is előnyben kell részesíteni a növelt
felfekvő felületű vagy az alátéttel szerelt kötőelemeket:
24
A szerelés egyszerűsítése érdekében kifejlesztett önbiztosító csavaranyák
alkalmazása:
(a – deformált anyák, b – fogazott anyák, c. – műanyagbetétes anya)
25
A KENÉS SZEMPONTJÁBÓL KEDVEZŐ KIALAKÍTÁS
A kenőanyag és a kenési mód kiválasztásának szempontjai:
folyadék(olaj)kenés vagy zsírkenés? (lokális optimumkeresés)
önkenő súrlódó elem alkalmazása (a zsírkenés egyszerűségéből adódó előnyök
fokozott alkalmazása!)
kenés légnemű kenőanyagokkal
27
A kúpgörgős csapágy szivattyúzó hatásának figyelembevétele a kenőanyag oda-
és elvezetésének kialakításánál
Az alkalmazott gépelemek sajátosságainak figyelembevétele:
28
A SÚRLÓDÁSI VESZTESÉG CSÖKKENTÉSE
SZEMPONTJÁBÓL KEDVEZŐ KIALAKÍTÁS
A számított súrlódási nyomaték változása a radiális csapágyterhelés
függvényében azonos beépítési méretű csapágyaknál 34
Hagyományos gépelemek kiválasztására a súrlódási veszteség csökkentésének
figyelembevételével:
Súrlódási nyomaték változása a fordulatszám függvényében, különböző
kialakítású, de azonos méretű (d =100 mm, D = 150 mm, B = 20 mm) és
terhelésű (Fa= 500 N) nagy pontosságú ferde-hatásvonalú golyóscsapágyak
esetén:
35
Hagyományos konstrukciós megoldások kiválasztása a súrlódási veszteség
figyelembevételével:
Merülő és befecskendezéses kenésű, egylépcsős fogaskerék-hajtóművek súrlódási
vesztesége a névleges teljesítmény és a kenésre jellemző mennyiségek függvényében.
36
Gépjármű motorok szelepvezérlő mechanizmusának fejlődése a tribológiai követelményeknek
is megfelelően: a) hagyományos, b) görgős, c) elektromágneses
37
a) c)b)
Új megoldások keresése :
TERMÉKSOROZATOK
Építőszekrény-elv:
a: villanymotor (1) + állítható fordulatszámú fokozatmentes hajtómű (2),
b: (a) + nem kapcsolható fogaskerék előtéthajtómű (3),
c: (a) + kapcsolható fogaskerék előtéthajtómű (4),
d: (b) + kúpkerekes szöghajtómű (5)38
(1) (2) (1) (2) (3)
(1) (2) (1) (2)(4) (3) (5)
Geometriai méretsorok:
- szabványos számsorok,
- tengelycsonk átmérő sorozatok,
- kötőelem sorozatok,
- stb.
39
Méretsorok: