Technológiailag helyes tervezés

1. A konstrukció és a technológiailag helyes tervezés kapcsolata A konstrukció kihat: • a gyártási költségekre, • a gyártási időre, • a minőségre.

Technológiailag helyes tervezés

A mérnökök feladata: • egy adott műszaki probléma megoldása, • a megoldás megvalósítása (a lehetőségek szabta határokon belül): o anyag, o technológia, o gazdaságosság szempontjából optimális módon.

www.uni-miskolc.hu/~ggytmazs

2

1. A konstrukció és a technológiailag helyes tervezés kapcsolata


A tervező mérnökök kiemelt, felelős szerepe: • a konstrukció alapján, egy technológiai folyamatban valamilyen gyártmány jön létre, • a gyártmány, mint termék jelenik meg a piacon.

A gyártás termelékenysége, gazdaságossága függ a konstrukciótól. Æ Tervezés: olyan elvek és megoldási módok, amelyek javítják a gyárthatóságot.

Konstrukciók csoportosítása: • új konstrukció: új megoldási elv kidolgozása o azonos, o megváltozott, vagy o új feladat megoldására. • illesztett konstrukció: ismert rendszer illesztése a meglévő korlátok átlépése érdekében megváltozott feladat megoldására (változatlan megoldási elv mellett). • variációs konstrukció: a nagyság és/vagy elrendezés változtatása egy előre elképzelt rendszer határain belül. A működési és megoldási elv változatlan marad.

A konstrukcióval szemben támasztott követelmények: • működés: alkalmas a rendeltetési célra • szerkezet: - fő- és mellékfeladatok teljesítése - az igénybevétel megfelelő ideig való elviselése • esztétika: - tetszetős külalak - bizalom ébresztés (működés, szilárdság, megbízhatóság, stb.)

3

4


1. A konstrukció és a technológiailag helyes tervezés kapcsolata A technológiailag helyes (gyártáshelyes) tervezés bizonyos szempontok figyelembevételét jelenti, amelyek kihatnak: • a gyártási folyamattal összefüggő költségekre, • a gyártási időkre, • a gyártással befolyásolható minőségi jellemzők színvonalára.

A konstrukcióval szemben támasztott követelmények: • munkavédelem: - ergonómiailag jól kezelhető - egészségre káros hatása nincs - minimális balesetveszély • TECHNOLÓGIA: - gazdaságosan gyártható - az előírt minőségi követelményeknek megfelel

A konstrukció megítélésének szempontjai: megítélési szempont KONSTRUKCIÓ

műszaki

gazdasági

technológiai

gyárthatóság

költségigény

kereskedelmi

használhatóság

piacképesség

(élettartam, megbízhatóság, hatásfok, stb.)

(esztétika, tartalék alkatrészek, javító szolgálat, stb.)

Ez utóbbi szempontnak való megfelelés, követelményeinek megfogalmazása a tárgy oktatásának célja. megfelelőség

5


6

2. Tervezési lépések (fázisok) sorrendje A tervezési vezérelvnek megfelelő tervezési lépések (fázisok) sorrendjének rövid összefoglalása: • funkció (Teljesül-e a tervezett funkció? Milyen mellékfunkciók szükségesek?) • működési elv (Biztosítja-e a kívánt hatást, hatásfokot, … ? Milyen zavaró hatások várhatók?) • méretezés (Garantálható-e - a megfelelő tartósság, - a megengedett alakváltozás, - az elégséges stabilitás, - stb.) • biztonság (Az AR, a funkció, a munkavégzés és a környezet biztonságát befolyásoló tényezők figyelembe vétele.)

Technológiailag helyes konstrukció: • megfelel a gyártás műszaki feltételeinek, • üzemgazdasági szempontból optimális. A tervezéssel szemben támasztott követelmények komplex hatása miatt a tervezési folyamat iterációs jellegű.

A tervezés vezérelve az állandóan visszatérő ellenőrzés és felülvizsgálat, minden tervezési fázisban.

7

8

2. Tervezési lépések (fázisok) sorrendje A tervezési vezérelvnek megfelelő tervezési lépések (fázisok) sorrendjének rövid összefoglalása: • ergonómia (Ember-gép kapcsolat megfelelő? Formatervezett? stb.) • GYÁRTÁS (Technológiai és gazdaságossági szempontok figyelembe lettek véve?) • ellenőrzés (Van-e lehetőség gyártásközi- és végellenőrzésre?) • SZERELÉS (Szereléstechnológiai szempontok figyelembe vétele.) • szállítás (Szállítási feltételek ellenőrzése, a kockázat mértékének megvizsgálása megtörtént-e?) • üzemeltetés (Kezelhetőség, keletkező zaj, rezgés, stb. figyelembe lett-e véve?) • karbantartás (Végrehajthatók és ellenőrizhetők-e a karbantartáshoz szükséges előírt tennivalók?)

2. Tervezési lépések (fázisok) sorrendje A tervezési vezérelvnek megfelelő tervezési lépések (fázisok) sorrendjének rövid összefoglalása: • költségek (Az előírt költségszint alatt van-e? Várható-e járulékos üzemeltetésivagy mellékköltség?) • határidő (Tartható-e? Csökkenthető-e?) A megfelelő konstrukció létrehozásához a tervezés alapszabályai szolgálnak útmutatásul: • egyértelműség • egyszerűség • biztonság Ezen alapszabályok minden tervezési lépésnél történő betartásával jó esélyünk van a megvalósíthatóságra, a kielégítő megoldás megtalálására. 9

3. A gyártástechnológia kiválasztása

10

3. A gyártástechnológia megválasztásának szempontjai

A tervezési lépések megvalósításánál kiemelkedő szerepű a gyártás figyelembe vétele.

a)

A konstruktőrnek ismernie kell az egyes technológiai folyamatok legfontosabb jellemzőit, sajátosságait. Ezek ismeretében lehetséges a konstrukciót, annak egyes elemeit, alkatrészeit ”technológusi” szemlélettel kialakítani. A megvalósításra szóba jöhető változatok közül a megfelelő kiválasztására az alábbi szempontokat kell figyelembe venni: a) a szerkezet anyaga b) a gyártmány ill. alkatrész darabszáma (a gyártás tömegszerűsége) c) meglévő eszközök, berendezések (technikai feltételek) d) tipizáltság e) alkatrész jellemzők

a szerkezet anyaga A tervezés első szakaszában a • működési szerep, • szerkezettani feladat függvényében, az anyagminőségek • mechanikai, • kémiai, • hőtani, • villamos, • optikai, • mágneses, • stb. tulajdonságait alapul véve választhatunk. A tulajdonságok változhatnak a gyártási folyamat során! (pl. hegesztés: ötvöződés, szemcsedurvulás hidegalakítás: ridegedés, maradó feszültség)

11

12

3. A gyártástechnológia megválasztásának szempontjai a)


a szerkezet anyaga A technológia visszahat az anyagválasztásra, fontos itt is az iteratív tervezés! (pl. öntés Æ öntöttvas: nem hegeszthető, nem kovácsolható hőkezelés Æ kis C% acél: nem nemesíthető nagy C% acél: nem betét edzhető, nem ajánlott hegeszteni forgácsolás Æ edzett acél HRC>50: forgácsolási problémák)

b) a gyártás tömegszerűsége (gyártmány ill. alkatrész darabszáma) Pontosabb kifejezés a gyártás tömegszerűsége, mert ennek függvényében változik a technológiai berendezés, szerszámozás, készülékezés, szakképzettség igény, előgyártmány fajtája, méretei, stb. A tömegszerűség alapján általában 3 féle gyártási módot különböztetünk meg: • egyedi és kissorozat gyártás o egyetemes gépek, szakmunkások o szerszámozás, készülékezés, gépesítés általában nem gazdaságos (kissorozat gyártásnál esetleg kismértékű szerszámozás) • sorozat gyártás (közép- és nagysorozat) o termelékeny technológiai berendezések, betanított munkások o nagymértékű szerszámozás, készülékezés

Nemcsak az alapanyagok, hanem a belőlük készített előgyártmányok (félgyártmányok) ismerete is lényeges: idomok lemezek rudak fajtái, méretei, tűrései, árai (költségek!) csövek stb.

13


14


b) a gyártás tömegszerűsége (gyártmány ill. alkatrész darabszáma)

Az egyes gyártási módoknál alkalmazható jellemző technológiák: • sorozat gyártás Æ csoport rendszerű gyártórendszer o forgácsoló technológiák (NC gépeken is) o hegesztés o öntés (gépi formázás) o süllyesztékes kovácsolás o kivágás, lyukasztás o műanyag fröccsöntés

• tömeggyártás o célnak megfelelően tervezett, nagy termelékenységű automata berendezések (kezelő nélkül) o teljes mértékű szerszámozás, készülékezés o az anyagminőség állandósága, az előgyártmányok méreteinek, tűréseinek, szállítási állapotának állandósága, megszigorítása jellemző követelmény Æ költségnövelő hatás!

• Tömeggyártás Æ folyam szerű gyártórendszer o forgácsoló technológiák automata gépeken, célgépeken o hegesztés robotokkal v. célgépekkel o öntés (nyomásos, precíziós, kokilla) o hideg-képlékeny alakítások o műanyag fröccsöntés, sajtolás o porkohászat

Az egyes gyártási módoknál alkalmazható jellemző technológiák: • egyedi és kissorozat gyártás Æ műhely rendszerű gyártórendszer o forgácsoló technológiák o hegesztés (esetleg öntés, kézi formázással) o kézi (szabad) kovácsolás 15

16

3. A gyártástechnológia megválasztásának szempontjai c)


meglévő eszközök, berendezések (technikai feltételek)

d)

Elsősorban az egyedi és kissorozat gyártásban befolyásolja a tervezést, a konstrukció kialakítását, de a többi esetben is célszerű felülvizsgálatot és gazdaságossági elemzést végezni, illetve ismerni kell a kooperációs lehetőségeket is. A szóba jöhető technológiák, technológiai változatok közül azt kell választani, illetve a tervezést annak figyelembevételével elvégezni, amelyhez biztosítottak az eszközök. A meglévő eszközök korlátozhatják az egyes alkatrészek: • méreteit, • tömegét, • pontosságát, • stb. Ha a meglévő eszközök nem alkalmasak a gyártásra, akkor vagy a beszerzésre kerülő eszközök korlátait, vagy a kooperációs lehetőségeket kell figyelembe venni.

tipizáltság

A tipizáltságon belül az alkatrészek, ill. az előgyártmányok tipizáltságát vizsgálhatjuk. • Alkatrészek tipizáltsága o gyártott alkatrész egyedi tervezésű alkatrész tipizált, visszatérő, ismételten felhasználható alkatrészek kereskedelemben nem kapható szabványos alkatrészek o vásárolt alkatrész (kereskedelmi áru) szabványos nem szabványos A legtöbb tervezési feladat az egyedi tervezésű, új alkatrészeknél jelentkezik. Célszerű az egyes csoportok között a megfelelő arányt kialakítani, illetve a gyártott alkatrészeknél a tipizáltakat előnyben részesíteni. 17

3. A gyártástechnológia megválasztásának szempontjai d)

18


tipizáltság

d)

A tipizált alkatrészek alkalmazását elősegítő módszerek: • családelv o azonos alapelgondolás o azonos alapszerkezet (pl. villanymotorcsalád) • építőszekrény elv o azonos elemek o különböző szerkezet (pl. teherautó változatok: szekrényes, platós, darus, stb.) • csoporttechnológia o hasonló alkatrészek összevont gyártása (Mitrofanov módszer, Group Technology)

tipizáltság • Előgyártmányok tipizáltsága Raktár gazdálkodási, beszerzési költségek, stb. csökkentése érdekében célszerű: az anyagminőségek az előgyártmányok fajtái az előgyártmányok méretei választékának ésszerű korlátok közé szorítása.

Ésszerű határok közé csökkenthető ezáltal az alkalmazható technológiai folyamatok száma.

Mindegyik módszer tulajdonképpen ”tömegszerűség” növelő hatású. 19

20

3. A gyártástechnológia megválasztásának szempontjai e)


Alkatrész jellemzők

e)

• alak o egyszerű alak forgácsolás hegesztés kovácsolás (szabad-, süllyesztékes kovácsolás) hideg-képlékeny alakító technológiák kivágás lyukasztás mélyhúzás folyatás zömítés fémnyomás műanyag sajtolás porkohászat

Alkatrész jellemzők • alak o tagolt alak forgácsolás hegesztés süllyesztékes kovácsolás öntés hideg-képlékeny alakító technológiák (egyszerű alakokra lebontva) kivágás lyukasztás műanyag sajtolás, fröccsöntés porkohászat

21


22



e)

Alkatrész jellemzők • tömeg

• alak o nagyon tagolt alak forgácsolás hegesztés öntés műanyag fröccsöntés porkohászat

÷0,5

0,5÷5

5÷50

50÷500

500÷5000

5000÷

Forgácsolás

+

+

+

+

(+)

─

Hegesztés

+

+

+

+

+

+

Kovácsolás kézi

+

+

+

+

+

+

+

+

+

(+)

─

─ ─

süllyesztékes automata

+

(+)

─

─

─

+

+

+

+

+

+

precíziós

+

(+)

─

─

─

─

nyomásos

+

+

(+)

─

─

─

kokilla

+

+

+

(+)

─

─

Hegesztés+kovácsolás+öntés

─

─

─

─

+

+

Hidegalakítás

+

(+)

─

─

─

─

Műanyag technológiák

+

+

(+)

─

─

─

Porkohászat

+

(+)

─

─

─

─

Öntés, hagyományos

23

24




Általános követelmények a gyártástechnológiák kiválasztásánál a tervezés során:

• méretek o az alkalmazható technológiai eljárások ill. szerszámgépek korlátainak figyelembe vétele o mérethálózat felépítése a technológiák sajátosságai szerint

• a nehéz fizikai munka, a kézi megmunkálás és szerelés minimális szintre csökkentése ill. kiküszöbölése, • a konstrukció szerkezete tegye lehetővé a nagy termelékenységű gyártást (nemcsak a szokásos forgácsolásnál, hanem a többi eljárásnál is), • törekedni kell az ipari robotok alkalmazhatóságára, az ennek megfelelő kialakításra, • anyagtakarékos technológia alkalmazását lehetővé tevő konstrukció kialakítására kell törekedni, • gazdaságossági szempontokat is vegyünk figyelembe a szóba jöhető technológiai eljárások közötti választásnál.

• pontosság, érdesség o egyértelmű előírások ismeretében lehet kiválasztani a technológiát o összhang a pontosság és érdesség között o az előírások betarthatósága

25

4. Technológiai és gazdaságossági vizsgálatok a tervezés során

4. Technológiai és gazdaságossági vizsgálatok a tervezés során Az elemzések, zsűrizések során alkalmazható módszerek: 2. Mutatószámok képzésén alapuló módszer (mennyiségi zsűrizés) technológiai helyességi mutatók o alapmutatók Tgy a gyártmány gyártási munkaigényessége Cgy a gyártmány technológiai önköltsége a konstrukció technológiai helyességi szintje a gyártási Tgy KT = munkaigényesség szerint Tgy ,b a konstrukció technológiai helyességi szintje a C KC = t technológiai önköltség szerint C t ,b

Tervzsűrizés a tervezés vezérelvének megfelelően. Résztvevői: • tervezők • technológusok • gyártóüzemi szakemberek A tervet és nem a tervező(ke)t kell bírálni! Az elemzések, zsűrizések során alkalmazható módszerek: 1. Intuitív alapú módszer (minőségi zsűrizés) Minőségi szempontok alapján rangsorol: • gyárthatóság • funkció helyesség 2. Mutatószámok képzésén alapuló módszer (mennyiségi zsűrizés) Mennyiségi szempontok alapján rangsorol: • technológiai helyességi mutatók • értékelemzés • DFMA módszer

26

gy

t

o

27

kiegészítő műszaki-gazdasági mutatók munkaigényességi mutatók • a gyártási folyamat relatív munkaigényessége megmunkálási eljárások szerint • a műszaki karbantartás relatív munkaigényessége • a gyártmány javításának relatív munkaigényessége • a gyártmány fajlagos gyártási munkaigényessége

28

4. Technológiai és gazdaságossági vizsgálatok a tervezés során o

kiegészítő műszaki-gazdasági mutatók önköltségi mutatók • a műszaki karbantartás relatív önköltsége • a gyártmány javításának relatív önköltsége • a gyártmány fajlagos technológiai önköltsége

o

kiegészítő műszaki mutatók konstrukciós egységesítési mutatók technológiai folyamat-egységesítési mutató (típustechnológia) anyag-felhasználási mutatók megmunkálási mutatók (IT, Ra) szerelhetőségi tényező

A mutatószámok egyik része abszolút, másik része relatív értékű. Alkalmazhatók külön-külön, ill. valamilyen módon súlyozott átlagszámítás szerint. Minősíthetők az egyes konstrukciós változatok egymáshoz, egy korábbi bázishoz vagy a konkurencia hasonló termékéhez viszonyítva történő technológiai helyesség megállapításhoz.

4. Technológiai és gazdaságossági vizsgálatok a tervezés során Az elemzések, zsűrizések során alkalmazható módszerek: 2. Mutatószámok képzésén alapuló módszer (mennyiségi zsűrizés) Értékelemzés Funkció- és költségelemzésen alapuló módszer, teamtevékenység kifejtése mellett. Az értékelemzés fontos feladata, hogy a gyártáshelyes szerkezetet olcsó technológiával alakítson ki, ill. hogy ezt elősegítse. DFMA módszer Gyártásra és Szerelésre való Tervezés módszere (Design for Manufacturing and Assembly). A számítógépes rendszer a termék önköltség csökkentésének, gyártás- és szereléshelyességének és áttervezésének legújabb módszere.

29

5. Forgácsolt alkatrészek tervezésének technológiai szempontjai

30

5. Forgácsolt alkatrészek tervezésének technológiai szempontjai Forgácsolt alkatrészek jellemzői fizikai tulajdonságok a forgácsolási alakváltozás következményei o forgácsolási felkeményedés o maradó feszültségek felület minősége (érdesség + határréteg tulajdonságai)

Forgácsolt alkatrészek jellemzői geometriai tulajdonságok alak (geometriai alapidomok összessége Æ minél kevesebb) terjedelem (forgácsolás szempontjából mérvadó méret) méret (nagysága és száma) illeszkedés (kölcsönös helyzet, elmozdulás, stb.) pontosság (elméleti és valóságos felületek méret-, alakeltérések korlátozása) felületi érdesség (működés és élettartam szempontjából még megfelelő felületi simaság előírása)

5.1. A forgácsoló eljárások alkalmazásának feltételei

31

A forgácsoló eljárásokkal különböző méretpontosság és felületi érdesség érhető el. Elsődlegesen e két jellemző alapján választhatók ki a szükséges forgácsoló eljárások (a közbenső és az utolsó is). A különböző forgácsoló eljárásokkal elérhető átlagos gazdaságos méretpontosság és érdesség szabványokban ill. szakkönyvekben megtalálhatók.

32


5. Forgácsolt alkatrészek tervezésének technológiai szempontjai Bázisok • szerkesztési (SZB) Az alkatrész működés szempontjából legjelentősebb eleme(i), amely(ek)hez képest meghatározzuk a többi elem helyzetét. Statikus szemlélet • valóságos bázis • elméleti bázis (pl. középpont, középvonal) • technológiai (TB) A munkadarab azon elemei, amelyeket a gyártás során valamilyen célból felhasználunk (felfektetés, ütköztetés, stb.). Dinamikus szemlélet • felfogási bázis (a mdb. valóságos eleme Æ helyzet-meghatározás) • kiindulási bázis (a műveleti ábra ”szerkesztési” bázisa) • mérési bázis (amelyhez viszonyítva mérjük a megmunkált felület

Alkatrészek gazdaságos forgácsolásának feltételei • műhelyrajz Konstruktőr (K) • jól forgácsolható anyag K éltartam, felületi minőség, pontosság, erő, forgács alakja és törése • megfelelő szerszámgép Technológus (T), [K] alkatrész terjedelem, tömeg, pontosság • megfelelő készülék T, (K) befogási lehetőség, megmunkálható felületek • megfelelő szerszám T, (K) • gazdaságos forgácsolási viszonyok T

33


Bn =

D/2 +D/2 α 2

⇒

δbn =

⎛ ⎞ TD ⎜ 1 ⎟ ⎜1 + ⎟ 2 ⎜ sin α ⎟ 2⎠ ⎝

⇒

δbh =

⎛ ⎞ TD ⎜ 1 ⎟ ⎜ ⎟ 2 ⎜ sin α ⎟ 2⎠ ⎝

δbm =

⎛ ⎞ ⎟ TD ⎜ 1 − 1⎟ ⎜ 2 ⎜ sin α ⎟ 2 ⎠ ⎝

sin

Sz.B. (h)

Bh =

D/2 α 2

sin

Bh

m

Bn

h

n

Sz.B. (n)

α =120°

F.B. T.B.

Bm

SzB. (m)

D/2 −D/2 ⇒ α 2 Ba = Ø → δba = Ø

Bm =

α Sz.B. (m)

sin

• durva felfogási bázis csak egyszer használható, s ez a bázis a lehető legnagyobb kiterjedésű felület legyen • durva bázis Æ nyers felület • közbenső bázis Æ forgácsolt, de nem kész felület • simított bázis Æ forgácsolt, kész felület

34


15.1. Tervezési szempontok a bázisokra • bázis azonosság (SZB≡TB) Ha nem teljesül Æ bázisválasztási hiba Æ bázisméret szóródása (hibája) Æ a SZB és a TB közötti távolság hibája a

helyzetét)

5.2. Méretek, mérethálózat felépítésével kapcsolatos tervezési irányelvek • szerkesztési bázisok egyértelműek legyenek • bázis azonosság (SZB≡TB) biztosítása méretlánc számítás • méretek megadása mérési sorrendnek megfelelőn, célszerű műveletenként, felfogásonként ill. eljárásonként csoportosítani

35

36



5.2. Méretek, mérethálózat felépítésével kapcsolatos tervezési irányelvek • szimmetriával rendelkező alkatrészek mérethálózatának helyes felépítése

5.2. Méretek, mérethálózat felépítésével kapcsolatos tervezési irányelvek • láncszerű ill. koordináta rendszerű méretmegadás megfelelő alkalmazása

• mérhető, ill. egyszerűen mérhető méretek megadása

• csak annyi méretet kell és szabad megadni, amennyi az alkatrészt egyértelműen meghatározza


- sorosak: M2-M3, - párhuzamosak: M1-M2, LΔ3 L Δ2

M1 M2

60

38

5.3. Tűrésadatok, pontossági előírások tervezési irányelvei Minden méret, alak és helyzet hibákkal készül, tűrésekkel korlátozzuk ezek nagyságát.

Méretláncban lévő méretek: Tagok: - összetevők (legalább 2), zárótag (mindig 1, kiadódik). A zárótag névleges értéke Ø is lehet! (pl.: szerelt méretek → fedés, játék) A méretláncok lehetnek:

L Δ1

45

14


15.2. Méretek, mérethálózat felépítésével kapcsolatos tervezési irányelvek • méretláncok kapcsolódásának vizsgálata

- vegyes: M1, M2, M3.

φ8

1x45° 1x45°

37

13

20

14: megadása fölösleges 13: megadása 32 helyett helytelen

32

φ32

R3

M3

39

• tűrések megadásának egyértelműsége szabványos illesztések előírása alak- és helyzettűrésekre is szabványos érték előírása szabad méretek tűrése (IT14) • tűrések betarthatósága a funkció ellátásához szükséges max. tűrések alkalmazása a tűrést biztosító eljárás megfelelő megválasztása az előző műveletekről örökölt és a soron lévő művelet hibáinak elemzése obázisválasztási hibák meghatározása obázisválasztási hibák kiküszöbölése 40



5.3. Tűrésadatok, pontossági előírások tervezési irányelvei

5.4. Érdességi előírások tervezési irányelvei • az érdesség betarthatósága anyagminőség (simíthatóság, tükrösíthetőség) merevség az érdességet biztosító eljárás megfelelő megválasztása

• méret és alakpontosság tarthatósága megfelelő merevség belső feszültségek csökkentése (pl. hőkezelés) sorozaton belül gép, szerszám, készülék változatlansága 15.4. Érdességi előírások tervezési irányelvei A felület mikrogeometriai hibáinak korlátozása Æ sokféle érdességi jellemző (Ra, Rmax, Rz, tp, stb.) • az érdesség egyértelmű előírása működés és élettartam szempontjából lehetséges max. érték legyen • az érdesség és a tűrés összhangja (MI 4730/4) Æ Rmax≤T/4

5.5. Általános követelmények a forgácsolt alkatrészek tervezésénél • a forgácsolás csökkentése (csak a feltétlenül szükséges felületeket forgácsoltassuk Æ korszerűbb előgyártás) • a munkadarab ill. a szerszám biztos befoghatósága • szerszámcserék ill. a mdb. ismételt befogási száma minimális legyen • az illesztett felületek terjedelmének csökkentése a szükséges minimumig • megfelelő szerszám rá- és túlfutás biztosítása

41


42

5. Forgácsolt alkatrészek tervezésének technológiai szempontjai 5.6. Esztergált alkatrészek szerkesztési irányelvei egyetemes eszterga alkalmazása • beszúrások, rádiuszok egységesítése, a méretek illesztése a szerszámméretekhez

5.6. Esztergált alkatrészek szerkesztési irányelvei egyetemes eszterga alkalmazása • kúpfelületek alkalmazásának kerülése, ill. egy mdb.-on belül azonos kúpszög (egy beállítás)

• alakos szerszámot lehetőleg ne alkalmazzunk

• menetesztergálásnál megfelelő kifutási út biztosítása (min. 2P, pl. beszúrással)

43

• furatok kiesztergálása rövid szakaszon legyen

44



5.6. Esztergált alkatrészek szerkesztési irányelvei


másoló eszterga alkalmazása • a pontosságot a másolóidom pontossága határozza meg • lépcsős, kúpos tengelyeknél már 10 darabos sorozat is gazdaságos lehet • szerszámpálya korlátok figyelembe vétele (félkúpszög)

revolver-, automataeszterga alkalmazása • az ütközőre végzett megmunkálás figyelembe vétele (pl. beszúrások elhagyhatók) • menetmegmunkálást lehetőleg önnyíló menetkészítő szerszámnak megfelelően tervezzünk • keresztirányú előtolás esetén alakos szerszámok használatára törekedjünk • csoport-megmunkálási technológia alkalmazására megfelelő alakképzés

46

45




5.7. Furatmegmunkált alkatrészek szerkesztési irányelvei

NC, CNC eszterga alkalmazása • mérethálózat célszerűen koordináta rendszerű legyen • a pontosságot a szerszámgép pontossága szabja meg Æ szűkebb tűrések is tarthatók • a kontúr bonyolultabb lehet Æ pályavezérlés! • célszerű azonos felszerszámozásra tervezni az alkatrészeket (csoport-megmunkálás) • kisméretű lekerekítéseknél a szabványos lapka sugarak figyelembe vétele (0,2-0,4-0,8-1,2-1,6-2)

• lehetőleg átmenő furatot tervezzünk • zsákfuratok végződése legyen kúpos kb. φ fele

helyes

• a furat tengelyére merőleges bekezdő és kifutó felület szükséges

47

48





• egyoldalas fúrókilépést kerülni kell

• metsződő furatok közötti távolság meghatározza a készítés módját

• szekrényszerű alkatrészeknél kisebb átmérőjű furatok ne fogjanak közre nagyobb átmérőjű furatot

• süllyesztett furatoknál a szerszámméretek figyelembe vétele • kúpsüllyesztésnél megfelelő szerszámkifutási lehetőség

d1

d2

d3

d 1< d 2> d 3

49


helytelen

helyes

50



5.8. Marással megmunkált alkatrészek szerkesztési irányelvei

• kerülni kell a keskeny beszúrásokat a furatban

• sík felületek megmunkálását tervezzük (alakos szerszám drága)

• a szerszám megfogás helyigényének biztosítása

• sorozatgyártásnál a többlépcsős felületeket úgy tervezzük, hogy csoportmarással legyenek megmunkálhatóak A mélységek és szélességek a létező (beszerezhető) marók méreteinek megfelelően legyenek megválasztva.

d: nem lehet akármilyen kicsi (fúrótokmány átmérõje !)

51

52





• a marással előállítandó felületek lehetőleg egy síkban legyenek, (egyszeri szerszámbeállítás)

• törekedni kell a tárcsamarók használatára az ujj- ill. a hosszlyukmarók helyett (termelékenyebb), megfelelő szerszámkifutással

• a megmunkált felület a befogási felülettel párhuzamos vagy arra merőleges legyen

• megfelelő szerszám-kifutást kell biztosítani

53


54



5.9. Köszörült alkatrészek szerkesztési irányelvei hengeres felületek köszörülése • vállak ne határolják a köszörülendő felületet (lökethatároló ütközők bizonytalansága)

• a hornyok tengelye legyen párhuzamos a mdb. tengelyével

• alakos felületek marásakor igazodjunk a szabványos szerszámméretekhez (szögek, rádiuszok, stb.)

R

R>b/2 !

• megfelelő szerszám-kifutást kell biztosítani

R=9 nincs!

R1 0

b 55

56



5.9. Köszörült alkatrészek szerkesztési irányelvei hengeres felületek köszörülése • köszörült sarokátmenetek egységesek legyenek (pl. azonos rádiuszok), ill. azonos kúposságú felületek legyenek (asztal állítás csak egyszer szükséges)

5.9. Köszörült alkatrészek szerkesztési irányelvei hengeres felületek köszörülése • törekedjünk a beszúró köszörülés alkalmazására (rövid hengeres illeszkedő felületek tervezése) sík felületek köszörülése • túlságosan nagy felületek köszörülését kerülni kell (párhuzamossági hiba Æ kimélyített felületek) • vékony alkatrészek (pl. távtartók) vetemedésre hajlamosak Æ fogásonként forgatni kell! • fedett helyzetű felületek köszörülését kerülni kell

• nagy pontosságú, egy felfogásban történő megmunkálást igénylő munkadarab külön menesztő felületet igényel(het) 3

menesztõ rész (utólag levágják)

57

6. Öntött alkatrészek tervezésének technológiai szempontjai


Az alkatrészek készítéséhez forma szükséges (azaz az alkatrész negatív alakja), melynek elkészítéséhez mintá(k)ra van szükség (azaz az alkatrész pozitív alakja).

6.1. Öntvénygyártó eljárások

6.1. Öntvénygyártó eljárások

Az egyes eljárások különböznek: • méret, • tömeg, • minimális falvastagság, • pontosság, • tömegszerűség, • formaanyag, • megmunkálási ráhagyás, • stb. tekintetében. Ezek ismeretében választhatja meg a konstruktőr a megfelelő öntési eljárást.

Öntési eljárás Állandó forma Fém forma - forma öntés - pörgető öntés - folyamatos öntés - nyomásos öntés

Nem fém forma - forma öntés - pörgető öntés - folyamatos öntés

Egyszeri forma Állandó minta - teljes minta - részminta (sablon forma)

Elvesző minta Kiolvasztható minta

Elgázosodó minta

Prec. öntés

Műa. habos mintás eljárás

58

59

60



6.2. Öntészeti ötvözetek

6.3. A szerkesztés irányelvei

Megfelelő szabványokból, az igénybevétel ismeretében választható (öntöttvas, acélöntvény, fémöntvény).

minta szempontjából o egyszerű alakú magokat és mintákat lehessen alkalmazni (egyenes vonalú, derékszögű, stb.)

A tervezésnél figyelembe kell venni azt is, hogy a különböző öntési eljárások módosítják az egyes tulajdonságait az anyagminőségnek (pl. a lehűlési sebesség hatása), valamint az egyes eljárásoknál alkalmazható anyagféleségeket. Az öntött szövet kialakulása miatt figyelembe kell venni a zsugorodást, s annak következményeit (fogyás, üregképződés, öntési feszültségek).

o osztatlan, lehetőleg mag nélküli minta kialakítására kell törekedni (pl. nyitott keresztmetszetekkel).

61


62




forma szempontjából o az osztási síkból kiinduló, megfelelő formázási ferdeség tervezése

forma szempontjából o a magok elmozdulás-mentes elhelyezésének biztosítása (pl. magtámasz alkalmazása)

o alámetszés elkerülése (a minta kiemelhető legyen) öntési eljárás szempontjából o az eljárásra jellemző minimális falvastagságok, méretek, tömegek, stb. figyelembe vétele

63

64



6.3. A szerkesztés irányelvei öntési eljárás szempontjából o vízszintes falak, a felöntés irányba szűkülő keresztmetszetek ne legyenek (gázbuborék, lunker képződés)

6.3. A szerkesztés irányelvei megmunkálás szempontjából o az osztósík helyes megválasztása az öntési sorja eltávolításának megkönnyítésére (egyszerű keresztmetszet az osztósíkban)

o egyenletes falvastagságra, ill. fokozatos keresztmetszet átmenet kialakítására kell törekedni o megfelelő befogási és kiindulási bázisfelületek kialakítása

65


66




megmunkálás szempontjából o a műveletek számának csökkentése (felület összevonás, csoportosítás)

megmunkálás szempontjából o ferde megmunkálási felületek és ferde felületekre nem merőleges furatok ne legyenek

o csak a szükséges felületek megmunkálása (tagolás)

o a megmunkálandó felületek hozzáférhetők legyenek, megfelelő szerszám rá- és túlfutással

67

68


7. Kovácsolt alkatrészek tervezésének technológiai szempontjai Kovácsolás: általában meleg-képlékeny alakítás


célja:- alak, - méret, - mechanikai tulajdonság változtatás

tisztíthatóság szempontjából (ezt igénylő eljárásoknál) o mageltávolítás megkönnyítése o az öntvény alakja segítse elő a tisztítást • nyitott és egyenes felületek kialakítása • szűk bemetszések, mélyedések elkerülése • lehetőleg egy síkban elhelyezett sorja • jó megfoghatóság (mozgatás céljából)

Nagymértékű alakítás esetén anizotrópia alakul ki, a soros szerkezet létrejötte miatt (szálirány). Szálirányban nagyobb a teherbírás. Kovácsolhatóságot befolyásoló tényezők: hőmérséklet (hőmérséklet ↑ Æ kovácsolhatóság ↑) alakítási sebesség (alakítási sebesség↑ Æ kovácsolhatóság ↓) feszültségi állapot (3 tengelyű húzófeszültség Æ rideg 3 tengelyű nyomófeszültség Æ képlékeny)

69

7. Kovácsolt alkatrészek tervezésének technológiai szempontjai

Képlékenységi diagramok ismerete lényeges! φt valódi alakváltozás ─ σk/τ függvényében

70


A kovácsolással készült alkatrészeknél igen lényeges a rajzi előírások megfelelősége Æ kovácsrajz

7.1. Kovácsoló eljárások Az egyes eljárások különböznek: • méret, • tömeg, • pontosság, • tömegszerűség, • megmunkálási ráhagyás, • stb. tekintetében. Ezek ismeretében választhatja meg a konstruktőr a megfelelő kovácsolási eljárást.

Előírásokat szabványok tartalmaznak: • MSZ 5744-88 szabadalakító kovácsolás (hozzáadások, tűrések) • MSZ 5745-84 süllyesztékes kovácsolás (hozzáadások, tűrések) • MSZ 5747-67 nyújtó kovácsológép (hozzáadások, tűrések) • MSZ 5738-86 általános műszaki követelmények • MSZ 7189-84 kovácsrajz általános előírások • DIN 7526-69 kovácsolási tűrések

71

72



6.1. Kovácsoló eljárások

7.1. Kovácsoló eljárások

Szabadalakító kovácsolás okézi Æ kis tömegű alkatrészek ogépi lég gőzkalapácsok rugós ejtő-

Süllyesztékes kovácsolás • kalapácsok lég kalapács gőz kalapács ellenütős kalapács • sajtók mechanikus sajtó hidraulikus sajtó Egyéb eljárások • nyújtó kovácsológépen • kovács hengerlő gépen végzett alakítások. 73


74


7.2. Anyagminőségek kovácsoláshoz

7.3. A tervezés irányelvei

Megfelelő szabványokból, az igénybevétel ismeretében választható • acélok: o ötvözetlen acélok o közepesen- és magasan ötvözött szerszámacélok, o hőálló acélok o korrózióálló acélok • réz és rézötvözetek • alumínium és ötvözött alumínium

szabadalakító kovácsolás • lehetőleg párhuzamos felületű, egyszerű forma kialakítású, nagy lekerekítésekkel • ne legyen túl nagy tömegű, inkább szerelt kivitel • túl nagy alakváltozások kerülendők (pl. túl nagy keresztmetszet különbség, túl magas és vékony borda, túl keskeny bemélyedés) • szemek vagy fészkek lehetőleg egy oldalon legyenek kialakítva • éles sarkú lyuk-kialakítás kerülendő

75

76





Süllyesztékes kovácsolás szerszám szempontjából • alámetszett felületek kerülése (a kovácsdarab kiemelhető legyen)

Süllyesztékes kovácsolás szerszám szempontjából • kovácsolási ferdeség biztosítása (a kovácsdarab sérülésmentes kiemelése)

77


78




Süllyesztékes kovácsolás szerszám szempontjából • az osztósík megfelelő elhelyezése (kisebbik magassági méretre merőleges, a magasság felénél)

Süllyesztékes kovácsolás szerszám szempontjából • az osztósík ne legyen törtvonalú,

• az osztósíkbeli metszet könnyítse meg a sorja eltávolítást

79

80





Süllyesztékes kovácsolás kovácsolás szempontjából • törekedni kell a természetes anyag-zömülésnek megfelelő kialakításra

Süllyesztékes kovácsolás kovácsolás szempontjából • egyszerű, lehetőleg forgásszimmetrikus, kiugrásmentes alkatrész kialakításra törekedni

81


82




Süllyesztékes kovácsolás kovácsolás szempontjából • ne legyenek túlságosan vékony falak

Süllyesztékes kovácsolás kovácsolás szempontjából • nagy lekerekítéseket kell alkalmazni, kerülni a karcsú bordákat, a túl kicsi lyukakat

83

84





Süllyesztékes kovácsolás kovácsolás szempontjából • a hirtelen keresztmetszet változás, a túl mély üreg kedvezőtlen

Süllyesztékes kovácsolás kovácsolás szempontjából • mély, bödönformájú alkatrészeknél nem célszerű azonos osztósíkot alkalmazni a külső ill. a belső felületeknél

85


86




Süllyesztékes kovácsolás kovácsolás szempontjából • bonyolult alakzat egy alakító üreggel nem alakítható ki, előalakítás szükséges: egy üreg, előalakítás nincs (egyszerű alkatrész) egy üreg, előalakítás szabad kovácsolással több üreg, egy gépen több üreg, több gépen

Süllyesztékes kovácsolás megmunkálás szempontjából • az osztósík elhelyezése biztosítsa, hogy a sorja könnyen felismerhető és egyszerűen eltávolítható legyen

87

88


8. Hegesztett alkatrészek tervezésének technológiai szempontjai


Hegesztés: roncsolásmentesen nem oldható kötés létrehozása

Süllyesztékes kovácsolás megmunkálás szempontjából • a megmunkálandó felületek (főleg a szűk tűrésűek) határozottan különüljenek el a megmunkálatlanul maradóktól

Jelentősen eltér az egyéb gyártástechnológiáktól, mivel az egész szerkezetre (vagy a konstrukció szerkezetének nagy kiterjedésű elemére) nézve fémes folytonosság jön létre, ezért a hegesztés hat az egész szerkezetre, tehát nem csak helyi követelményeket kell kielégítenie a kötésnek. Kettős követelmény: • helyi tulajdonságok biztosítása (repedésmentesség; szilárdság; fémtani szerkezet; zárványtartalom korlátozása, stb.) Hibás tervezés miatt létrejött hiba utólag kijavítható (jelentős költséggel: szétvágás, újrahegesztés). 89


90


Kettős követelmény: • szerkezetre gyakorolt hatások − ridegtöréssel szembeni biztonság − korrózióállóság Hibás tervezés következménye utólag nem javítható (új szerkezetet kell létrehozni!).

6.1. Hegesztő eljárások • Sajtoló hegesztés − tűzi hegesztés (kovács hegesztés) − gázláng sajtoló hegesztés − villamos ellenállás hegesztés • tompa hegesztés • leolvasztó tomphegesztés • pont hegesztés • dudor hegesztés • vonal hegesztés − dörzshegesztés − hidegsajtoló hegesztés

A kettős követelmény teljesítéséhez az anyagminőségek hegeszthetőségének ismerete szükséges.

91

92


8. Hegesztett alkatrészek tervezésének technológiai szempontjai 8.2. Anyagminőségek hegesztéshez

8.1. Hegesztő eljárások

• C<0,35 % acél (jól hegeszthetők) • könnyű és színesfémek • esetenként fémkombinációk (pl. acél- és temperöntvény; acél és vörösréz, stb.)

• Ömlesztő hegesztés − lánghegesztés − villamos ívhegesztés • védőgáz nélküli ívhegesztés • védőgázas ívhegesztés AWI AFI CO2, ill. kombinált − fedettívű (fedőporos) hegesztés − salakhegesztés − elektronsugaras hegesztés − lézersugaras hegesztés − plazmasugaras hegesztés

93


Lényeges a hegeszthetőség ismerete, mely sok tényező függvénye: • vegyi összetétel • hőkezeltségi állapot • mechanikai kezelés (pl. hidegalakítás 3% fölött) • alkalmazási körülmények: anyagvastagság varrat alak, elrendezés üzemi hőmérséklet korróziós igénybevétel hegesztés technológia

94


8.2. Anyagminőségek hegesztéshez


A hegesztés kettős követelményének megfelelő anyagválasztás: • helyi tulajdonságok repedésmentesség: a - hideg repedés: MSZ 6280-82 - meleg repedés: a Hkr<0,05 H kr = C + 0, 75S − 0, 03Mn − 0, 07 b

• nem szabad az öntött szerkezeteket utánozni!

b

• célszerű szabványos, kereskedelmi előgyártmányokat felhasználni • törekedni kell a kis varratkeresztmetszetekre és munkadarab méretekre (káros hőhatás csökkentés, ill. könnyebb mozgatás)

• szerkezetre gyakorolt hatás ridegtöréssel szembeni biztonság: - megfelelő szabványos anyag (MSZ 6441-72, DASt-009) - törésmechanikai méretezés - nyomástartó edények MSZ13802/1-84

• minimális térfogatú varratok alkalmazása (elhúzódások, egyengetések elkerülése vagy csökkentése)

95

96





• kevés darabból álló, kevés hegesztési varratot igénylő szerkezet kialakítása előnyösebb

• igénybevétel szempontjából egyenértékű, hegesztés szempontjából előnyösebb varratalakokat kell választani

• ne legyenek varrathalmozódások és kereszteződések

• varratok elhelyezése jól hozzáférhető legyen

97


98




• a hegesztendő darabok helyzetét azok kialakítása biztosítsa

• a hegesztési feszültségek csökkentése megfelelő varrathosszakkal és –elrendezésekkel, ill. kis merevségű, rugalmas elemek alkalmazásával

• megfelelő megmunkálási ráhagyás biztosítása

99

100

9. Hidegalakítással készített alkatrészek tervezésének technológiai szempontjai


Melegítés nélküli alakítás: - tiszta felület (nincs reve) - pontosabb

9.1. Hidegalakító eljárások • lemezalakító eljárások - kivágás, lyukasztás - hajlítás - mélyhúzás • térfogat alakító eljárások - zömítés - redukálás - folyatás

Hidegalakítás hatása: • felkeményedés: - szilárdság növekedés - folyáshatár növekedés - kopásállóság növekedés anyagtakarékosság! • szívósság csökkenés (ridegedés) - nyúlás csökkenés - kontrakció csökkenés - ütőmunka csökkenés

Mindegyik technológia egyenlőtlenül alakítja az anyagot, az alakváltozások nem egyenletesek. 101


102


9.2. Anyagminőségek hidegalakításhoz


Megfelelő alakváltozó képesség szükséges: • szénacél 0,5 % C tartalomig, kis Si, Ni tartalommal - betétben edzhető - nemesíthető - korrózióálló acélok • Cu és ötvözetei (néhány kivétel) • Könnyűfémek és ötvözeteik

Kivágás, lyukasztás • egyszerű alakú alkatrészek, lekerekítések helyett célszerűbb saroklevágásokat alkalmazni

Alakítási szilárdság ismerete szükséges

(k

f

= k fc ⋅ ϕön )

• éles sarkú átmenetek megkönnyítik a vágóbélyeg elkészítését, köszörülését

Mechanikai anizotrópia figyelembe vétele. 103

104





Kivágás, lyukasztás • megfelelő alakképzéssel és elrendezéssel hulladék csökkentés (kereskedelmi szalagszélességen belül)

Kivágás, lyukasztás • hegyesszögű formák, szűk tűrések előírása kerülendő

• többlépcsős kivágás esetén se legyen érzékeny az elmozdulásra

105


106




Hajlítás • kis bonyolultságú alkatrész (kevés hulladék), az ellentétes irányú hajlítás esetén célszerűbb az osztott, szerelt kivitel

Hajlítás • hajlítás előtt készített furatok megfelelő távolságra legyenek a hajlítástól (torzulás!)

• a minimális hajlítási sugár és szármagasság figyelembe vétele (anizotrópia!)

• ha a minimális méret betartására nincs lehetőség, akkor az áttörések ill. a kimetszések nyúljanak túl a hajlítás élén

107

108





Hajlítás • a hajlítási tengelyre merőleges körvonal előnyösebb

Folyatás • ne legyenek alámetszett felületek

• ferde oldalfelület és kis keresztmetszet különbség alkalmazása nem célszerű

• élek megfelelő találkozásához segédkivágások szükségesek (beszakadás!)

109


110




Folyatás • forgásszimmetrikus, anyagtorlódási helyek nélküli alkatrészeket kell tervezni (szerelt kivitel)

Folyatás • kisméretű hossz- vagy oldalirányú furatokat, ill. meneteket nem szabad tervezni (bélyegtörés veszélye!)

• ne legyenek hirtelen keresztmetszet változások, éles peremek vagy üregek

111

112





Mélyhúzás • méretek helyes megválasztásával kevés húzási lépcsőre legyen szükség (H/D viszony!)

Zömítés • a kiinduló anyag ℓ0/d0 viszonyától függően egy, két vagy három fokozatban végezhető el a zömítés • a főalakváltozás nagysága anyagminőségtől függően korlátozott

• lehetőleg forgásszimmetrikus alakra kell törekedni (az egymásra merőleges felületek növelik a szerkezeti anyag és a szerszámigénybevételt)

Redukálás • az alakváltozás (átmérő változás) max. 20 %

• ha s0/D<2…3, akkor merevítő bordák alkalmazása szükséges

• az alakító kúp 14°félkúpszöggel készítendő

• a szerkezeti anyag megválasztásának elsődleges szempontja a jó alakíthatóság 113

10. Hőkezelt alkatrészek tervezésének technológiai szempontjai

114


Hőkezelés: meghatározott hőmérsékletre hevítés, hőn tartás, majd lehűtés egy vagy több alkalommal

Hőkezelés célja: - az igénybevételnek való jobb megfelelés - technológiai tulajdonságok módosítása (pl. megmunkálhatóság)

Meghatározó paraméter: - a hőmérséklet nagysága - a lehűtés sebessége

10.1. Hőkezelő eljárások (a fontosabbak) • lágyítás (megmunkálhatóság javítása) • normalizálás (homogenizálás, szemcse finomítás) • diffúziós izzítás (vegyi összetétel egyenletesebbé tétele) • feszültségcsökkentő izzítás (belső feszültségek csökkentése) • megeresztés (szívósság fokozás) • edzés (nagy keménység, kopásállóság) • kérgesítés (kemény külső kéreg létrehozása) • nitridálás (nagyon kemény, kopásálló bevonat, minimális vetemedés)

Hőkezelés hatására megváltozhat az anyag - keménysége - szilárdsága - szívóssága - alakíthatósága - fizikai, kémiai jellemzői

115

116



10.1. Hőkezelő eljárások (a fontosabbak)

10.2. Anyagminőség választás hőkezelési szempontjai

Ismerni kell a hőkezelési kapacitás korlátait (pl. méretek, hőntartási pontosság, védőgáz hiánya, stb.)

A megfelelő szilárdság eléréséhez nemesítésre (edzésre, megeresztésre) van szükség Æ edzhetőség, átedzhetőség, kritikus átmérő (hővezetés, hőátadás miatt) • edzhetőség: vkrit-nál nagyobb hűtési sebességgel martenzit létrejötte (Jominy próba) • átedzhetőség: teljes keresztmetszet beedződik • kritikus átmérő: olyan hengeres test átmérője, mely tengelyvonalában a keménység 5 %-kal kisebb, mint a felületen olyan hengeres test átmérője, melynek magja 50 % martenzitet tartalmaz

A hőkezelés elsődleges célkitűzéseinek elérése mellett is jelentkeznek mellékkövetkezmények: • oxidáció reveképződés Æ forgácsolást nehezíti karbon kiégés (dekarbonizáció) Æ a felületi réteg szilárdsága csökken • belső feszültségek keletkezése Æ vetemedés, repedés hőfeszültség (hővezető képesség szerepe!) átalakulási feszültség (pl. martenzit képződés) 117


118




A méretek és az anyagminőség (kritikus átmérő) nem megfelelő összhangja esetén repedési veszély!

Acélok anyagminőség választéka, jellemző hőkezelésük: • általános rendeltetésű ötvözetlen szerkezeti acélok (MSZ 500) kis igénybevétel, nem méretezett alkatrészek normalizálás, lágyítás, feszültség mentesítés vagy nincs hőkezelés

A különböző igénybevételek nem egyformán veszik igénybe az adott keresztmetszeteket. (húzás, nyírás Æ teljes keresztmetszet igénybe véve hajlítás, csavarás Æ nincs a teljes keresztmetszet igénybe véve)

• nemesíthető acélok (MSZ 61) közepes és erős igénybevétel, különleges követelmény nincs ötvözetlen, gyengén v. közepesen ötvözött acélok Æ átedzhetőség és szelvényméret alapján választás nemesítés (edzés + megeresztés) 119

120





Acélok anyagminőség választéka, jellemző hőkezelésük:

• revésedés és dekarbonizáció figyelembe vétele (növelt megmunkálási ráhagyás)

• kérgesíthető acélok közepes vagy nagyobb igénybevétel, kopásnak kitett alkatrészek (fogaskerék, tengely, stb.) kérgesítő edzés (+ megeresztés) • betétben edzhető acélok (MSZ 31) erős koptató és egyidejűleg dinamikus hatás cementálás + edzés + megeresztés) • szerszám acélok (edzés + megeresztés) • különleges acélok (hőálló-, korrózióálló-, saválló-, stb.)

• belső feszültségek, vetemedések figyelembe vétele jelentős keresztmetszet változás csak fokozatos átmenettel tervezhető megfelelő lekerekítések alkalmazása (éles sarok – kezdő törés) bonyolult alakú, nagy pontosságú alkatrész több, megmunkálások közötti feszültségcsökkentő hőkezeléssel készíthető Æ megnövelt ráhagyás kisméretű felületi elemek (pl. menet, recézet, stb.) védelméről gondoskodni kell, vagy hőkezelés után készíteni (ha lehet egyáltalán)

121

11. Felületvédelem figyelembe vétele a tervezés során

122


Környezeti hatások káros következményekkel járhatnak, ezek ellen védekezni kell.

Felületvédelem tervezésének alapja: Azoknak a környezeti hatásoknak, korróziós igénybevételeknek ismerete, elemzése, amelyek a szerkezetet: • szerelés • raktározás • szállítás • üzemszerű használat során érik.

Környezetállóság megvalósítása: • más anyaggal való helyettesítés (pl. műanyag, korrózióálló acél, olajálló gumi, stb.) Æ egyenértékű helyettesítés szükséges! • károsító környezeti hatások kizárása (pl. teljesen zárt burkolat, műgyantával való kiöntés, stb.) • felületvédelem megfelelő bevonatok, bevonat rendszerek segítségével

A felületvédelem tervezéséhez felhasználható a környezetállóságra vonatkozó szabványok (MSZ EN 60068 szabványok), melyek tartalmazzák a különféle anyagok, bevonatok alkalmazhatóságát (műanyagok, ragasztók, öntőgyanták, szigetelő anyagok, gumi, festékek, fémbevonatok, összeépíthető fémek, stb.). 123

124


11. Felületvédelem figyelembe vétele a tervezés során 11.1. Felületvédő bevonatok csoportosítása

A felületvédő bevonatok nem csak korrózióvédelmet biztosíthatnak, megkülönböztethető: • korrózió ellen védő bevonat • korrózióvédő díszítő bevonat • díszítő bevonat • technikai bevonat (pl. villamos vezetőképesség, optikai tulajdonság, stb.)

Fémes felületvédő bevonatok • Kémiai, elektrokémiai úton létrehozott bevonatok egynemű ötvözet • Termomechanikai bevonatok (fémszórás) • Diffúziós bevonatok folyékony közegben (tűzi bevonás) szilárd közegben (por) gáz közegben • Vákuumtechnikai bevonatok nemesfém bevonat nem nemesfém bevonat 125


126


11.1. Felületvédő bevonatok csoportosítása

11.1. Felületvédő bevonatok csoportosítása

Nemfémes felületvédő bevonatok • Kémiai, elektrokémiai úton létrehozott bevonatok • Szerves bevonatok, bevonatrendszerek (festékek, műanyagok) felvitel módja szerint (ecsetelés, mártás, hengerlés, szórás, elektrosztatikus, elektroforetikus) kötőanyag (természetes, mesterséges, kombinált) • Zománcok (szilikát bevonatok) felvitel módja szerint (mártás, szórás, elektrosztatikus, elektroforetikus) alkalmazás (lemez zománc, öntöttvas zománc, Al zománc, sav-, lúg- ill. hőálló zománc, stb.) • Átmeneti védelmet nyújtó bevonatok (emulzió, zsír, olaj, viasz, műanyag, lakk, stb.)

A megfelelő bevonat létrehozásának alapvető feltétele a megfelelően előkészített felület (fémtiszta, zsír- ill. olajmentes, megfelelő érdesség). Előkészítő eljárások: • korongos csiszolás, fényesítés kézi félautomata, automata • tömegáruk csiszolása, sorjátlanítása, fényesítése forgódobos vibrációs • szemcseszórás • kémiai, elektrokémiai fényesítés 127

128



11.2. Anyagminőség választás felületvédelmi szempontjai Elsődleges a megfelelő környezetállóság biztosítása. Az igénybevételek alapján dönthető el, hogy: • milyen bevonatra (fémes, nem fémes) • mekkora legyen a bevonat vastagsága, és ez hány rétegből alakítható ki 11.3. A szerkesztés irányelvei Kémiai, elektrokémiai bevonatok • az élek lekerekítettek legyenek • kerülni kell a keskeny réseket, bemélyedéseket • üreges testeknél a bevonó oldat kiönthetőségét, ill. a keletkező gázok eltávozását biztosítani kell megfelelő kialakítással • egyes alapanyag és bevonat párosítás esetén szükség lehet közbenső bevonatra is( pl. Ni bevonat csak Cu bevonatra tapad) • folyadékfilm megmaradását kerülni kell

11.3. A szerkesztés irányelvei Horganyozás (folyékony közegű diffúziós bevonat) • erősen ötvözött acélok nem horganyozhatók • színesfémek és ötvözeteik csak külön technológiai soron horganyozhatók • legalább két tengelyre szimmetrikus termékkeresztmetszetek tervezése (vetemedés elkerülése) áttervezés szerelt kivitelre! • ponthegesztett, szegecselt szerkezet tűzi horganyozása nem ajánlott

129

130





Horganyozás (folyékony közegű diffúziós bevonat) • légzsákok és folyadékzsebek kialakulásának megelőzése (technológia nyílások tervezése)

Horganyozás (folyékony közegű diffúziós bevonat) • üreges testek horganyozásánál az olvadék kiönthetőségét, a levegő távozását biztosítani kell (technológia nyílások)

131

132

12. Porkohászati termékek tervezésének technológiai szempontjai


Porkohászat: • fémek, fémötvözetek és fémvegyületek porainak előállítása, és • ezen porok (és egyéb nem fémes porok) keverékéből tömörítéssel (sajtolással) és a fő összetevő olvadáspontja alatti izzítással (zsugorítás, szinterezés) való termék előállítás

12.1. Porkohászati eljárások Csak a szinterezés végrehajtásában különböznek: • szinterezés szabadon elhelyezett alkatrészekkel • szinterezés az alkatrészek sajtolása mellett (izosztatikus szinterezés) Æ pontosabb eljárás, de drágább!

Előnye: • olyan alkatrészek is előállíthatók, amelyeket másként nem, vagy igen gazdaságtalanul lehetne gyártani • kész méretű alkatrész is gyártható

12.2. Fémporkohászati anyagok Különböző csoportba sorolt, az egyes csoportokon belül számmal jelölt anyagfajták közül a felhasználás körülményeinek ismeretében lehet választani. Az alkalmazható csoportokat az alkalmazási lehetőségeikkel a következőkben foglalható össze:

Hátránya: • igen magas költség (szerszám, hőkezelés, ill. maga az alapanyag) 133

134



12.2. Fémporkohászati anyagok


jel

térkitöltés

Fémszűrők • egyszerű alakképzés (henger, tárcsa, sík, tányér, stb.) • ajánlott falvastagság betartása s=2 mm, ha dszemcse=0,1...0,25 mm s=3 mm, ha dszemcse=0,25...1,0 mm

alkalmazás

SINT-A

40 %

fémszűrő

SINT-B

70 %

önkenő csapágy

SINT-C

80 %

gépalkatrészek

SINT-D

85 %

gépalkatrészek (nagy szilárdság)

SINT-E

90 %

gépalkatrészek (igen nagy szilárdság)

SINT-F

93 %

gépalkatrészek (igen nagy szilárdság)

SINT-H

90 %

nagy üzemi hőmérsékletű, nagy igénybevételű önkenő csapágy

Önkenő csapágyak • általános szempontok kisebb szilárdság érzékeny a dinamikus terhelésre kis kerületi sebességnél alkalmazható (v≤2 m/s, pótkenéssel v≤4 m/s) 135

136





Önkenő csapágyak • általános szempontok üzemi hőfok Tü≤100 °C szilárd kenőanyag esetén Tü≤200 °C élettartam Lü=3000...5000 óra • szabványosított csapágyak előnyben részesítése (esetleg átalakítása forgácsolással) • nem szabványos csapágyaknál: méretviszonyok betartása

Önkenő csapágyak • nem szabványos csapágyaknál: technológiai sajátosságok figyelembe vétele: − gömbfelület csak hengeres szalaggal készíthető − sajtolási irányú élek lekerekítettek legyenek − alámetszett felületek ne legyenek

Gépalkatrészek • lekerekítések és hegyes szögek ne legyenek (szerszámtörés)

ℓ/d=0,8...1,0 s=(0,2...0,3)d; smin=2 mm d=6...130 mm db=2...100 mm ℓ=3...70 mm 137

138





Gépalkatrészek • ne legyenek éles peremek, hegyes szögek és érintőleges csatlakozások

Gépalkatrészek • túl kisméretű fogazatok, recézetek kerülendők

• IT6-tól szigorúbb tűrések előírását kerülni kell • méretarányok és határok betartása H/D<2,5...3 s≥2 mm db ≥2 mm

139

140

13. Forrasztott alkatrészek tervezésének technológiai szempontjai


Forrasztás: kötés létrehozása a forraszanyag segítségével, a kötés diffúziós jellegű (a forrasz olvadáspontja kisebb, mint az összekötendő anyagoké). Folyatószerek alkalmazásával segítik elő.

13.1. Forrasztási eljárások • keményforrasztás a forraszanyag olvadáspontja Top>325 °C (Pb olv. pontja) szúróláng forrasztó kemence közvetlen villamos energia (pl. ellenállás hevítés)

13.1. Forrasztási eljárások • lágyforrasztás (elsősorban elektronika, elektrotechnika) a forraszanyag olvadáspontja Top<325 °C (Pb olv. pontja) forrasztó páka finom szúróláng mártó forrasztás hullámfürdős forrasztás

13.2. Forraszanyag megválasztása Figyelembe veendő követelmények, körülmények: megkívánt szilárdság üzemi hőmérséklet környezeti hatások (pl. savas közeg) alapanyag(ok) olvadáspontja(i) 141

142



13.2. Forraszanyag megválasztása

13.2. Forraszanyag megválasztása

Figyelembe veendő követelmények, körülmények: követi-e megmunkálás a forrasztást? (ha igen, akkor keményforrasztás kell) szín (pl. ékszergyártás)

• keményforrasztáshoz használható forraszanyagok ezüst forraszok 630°...780° C (Ag, Cu, Cd) hőálló forraszok 930°...1200° C (Ni, Mn, Cr, Si)

• lágyforrasztáshoz használható forraszanyagok alacsony olvadáspontú forraszanyag: OP 46...OP 200 (MSZ 2678-72, Sn, Pb, Bi, Cd) lágyforraszok 145°...310° C (MSZ 714-71, Sn, Pb)

A forraszanyag olvadáspontja min. 50 °C-kal legyen kisebb a legalacsonyabb olvadáspontú forrasztandó alkatrész anyagénál.

143

144


14. Ragasztott kötések tervezésének technológiai szempontjai


A ragasztott kötések kialakítása általában merően eltér a hagyományos kialakításoktól Æ előny, hátrány!

• lágyforrasztás Törekedni kell a tehermentesített forrasztási helyre.

Előnyök: • feszültségmentes kötés • különféle anyagok összeköthetők egymással • a ragasztóréteg könnyű • nagyon vékony anyagok is összeköthetők • tetszés szerinti nagyságú felületek is összeköthetők • stb.

• keményforrasztás Több lépcsőben végzett forrasztásnál több, különböző olvadáspontú forrasz szükséges (ΔTop≥50 C). A forraszt a kötés közelében lehessen elhelyezni, helyzete ne változhasson, folyása egyértelmű legyen. Párhuzamos réskialakítás eredményez megfelelő kötést.

146

145



A ragasztott kötések kialakítása általában merően eltér a hagyományos kialakításoktól Æ előny, hátrány!

14.1. Ragasztó anyagok • fizikai tulajdonság szerint folyékony ragasztók (oldószeres ragasztók) szilárd ragasztók ragasztó paszták

Hátrányok: • a felületkezelés költséges lehet • magasabb hőmérsékleten a kötés szilárdsága csökken • a kikeményedés időtartama az átfutási időt túlságosan megnövelheti • lefejtő igénybevétellel szembeni ellenálló képesség kicsi • esetenként melegítés, sajtolás, készülék szükséges • stb.

• kötési mód szerint kémiai reakció nélkül, fizikai változással kötő ragasztók − hidegen kötő, tartósan tapadó ragasztók − száradással kötő ragasztók − vízfelvétellel kötő ragasztók − melegen kötő ragasztók 147

148



14.1. Ragasztó anyagok


• kötési mód szerint kémiai reakcióval kötő ragasztók − polimerizációs ragasztók ▫ egykomponensű ragasztók (hőközlés, levegő kizárás, stb.) ▫ többkomponensű ragasztók − polikondenzációs ragasztók Æ melléktermék eltávolítás

• a kötést nyírásra kell igénybe venni leélezett átlapolt jó

hajlított átlapolt

használható

húzás

nyírás

149


150




• lefejtő igénybevétel egyáltalán ne terhelje a kötést

• csövek ragasztásánál alkalmazható megoldások homlokkötés (vastag csövek)

hevederes (igen jó)

leélezett átlapolt

átlapolt süllyesztett átlapolt (nehézkes)

leélezett süllyesztett átlapolt tágított átlapolt

süllyesztett hevederes (nehézkes)

151

152


15. Műanyag alkatrészek tervezésének technológiai szempontjai Egyre nagyobb jelentőséggel bír a műanyagok alkalmazása (súlycsökkentés, jó környezetállóság, stb.)

14.2. A szerkesztés irányelvei • a kötést úgy kell méretezni, hogy a kötés szakadásához szükséges erő a darab folyáshatárának megfelelő feszültséget eredményezzen (ne a kötés szakadjon, hanem az alapanyag)

15.1. Műanyag feldolgozó eljárások (csak a legfontosabbak)

• környezeti hatások figyelembe vétele

Sajtolás

Hőállapot

Eljárás

anyag hideg

Fröccssajtolás kissé előmelegített

• fárasztó igénybevétel esetén a statikus szilárdság 10...15 %-t vehetjük alapul (ha nincs megadott vagy mért érték)

szerszám meleg

műanyag fajta hőre keményedő

Fröccsöntés Extrudálás

formatest formatest , szűk tűrésű formatest

meleg

idomok, csövek, szalagok, táblák, stb.

hideg

Fúvás

153

alkalmazás

hőre lágyuló

Öntés

olvadék

Hegesztés

hideg

üreges idomok formatestek, tömbök

meleg + nyomás

csövek, összetett idomok

15. Műanyag alkatrészek tervezésének technológiai szempontjai


15.2. Anyagminőségek műanyag alkatrészekhez


• természetes alapú műanyagok • szintetikus műanyagok polimerizátumok n·A Æ (A)n polikondenzátumok n·(A+x)+n·(B+y) Æ (AB)n+n·xy poliaddítumok n·A+ m·B Æ (AB)n+m

154

Sajtolt alkatrészek • az osztósíkbeli metszet lehetőleg egyszerű alakú, jól illeszthető legyen • az osztósík lehetőleg a darab élein menjen keresztül (sorja eltávolítás!)

Mindegyik csoporton belül létezik • hőre lágyuló, és • hőre keményedő műanyag

• egyenletes falvastagságot kell alkalmazni, anyaghalmozódásokat kerülni kell (kikeményedési idő!) • élek, sarkak lekerekítettek legyenek 155

156





Sajtolt alkatrészek • alámetszéseket lehetőleg kerülni kell (egyébként többrészes, bonyolult szerszám szükséges!)

Fröccsöntött alkatrészek • a beömlés alakjának ill. helyének megválasztása a darab alakjának függvényében (pl. szimmetrikus alkatrész Æ ernyőbeömlés)

• nagy kiterjedésű felületeknél merevítő borda szükséges

• több beömlő hely esetén azonos folyási úthosszra törekedjünk

• meneteket célszerű sajtolással előállítani

• kisebb méretű lekerekítés is elegendő (0,5≤r ≤0,25·s)

• méretek pontossága IT12-15 (MSZ 10156-85, visszavont)

• alámetszéseket lehetőleg kerüljük • méretek pontossága ≈IT13 (MSZ 10156-85, visszavont) 157


158

16. Szereléstechnológia figyelembevétele a tervezés során Szerelés • összeépítési tevékenység AR gyártás során AR gyártást követően a beépítés helyén • kiegészítő művelet (ellenőrzés, próbák, megmunkálások, tisztítások, kenés, stb.)

15.2. A szerkesztés irányelvei Extrudált szelvények • egyenletes falvastagságra törekvés • nagy kiterjedésű felületnél merevítő borda szükséges (sb ≈2/3·s) Hegesztett műanyag szerkezetek • hasonló előkészítési követelmények, mint a fémek hegesztésénél • ultrahangos hegesztésnél különleges élkialakítás szükséges (energiakoncentráció növelés!) 159

Szerelés műveletei: • AR tárolás (általában rendezett formában), aut. szerelésnél adagolás is • AR, munkadarab kezelés felismerés megfogás (+szétválasztás, adagolás) mozgatás (válogatás, elkülönítés, helyzetváltoztatás, stb.)

160

16. Szereléstechnológia figyelembevétele a tervezés során


Szerelés műveletei: • helyzetmeghatározás irányadás (helyes szerelési helyzetbe hozás) kiigazítás (szerelés előtt-közben az AR végleges helyzetének biztosítása) • összefűzés, összeillesztés összefűzés (pl. be-, felrakás, beigazítás, stb.) töltés (pl. átitatás) rá- és besajtolás v. rázsugorítás alakmegváltoztatással végzett művelet • beállítás (jusztírozás) • biztosítás (az AR szerelési, beállítási helyzetének rögzítése) • ellenőrzés

Általános tervezési irányelvek a szerelés figyelembevételére: • szerelési egységekre bonthatóság (párhuzamos szerelés)

• a szerelési műveletek és szerelendő alkatrészek egyszerűsítése

161


162


Általános tervezési irányelvek a szerelés figyelembevételére: • a szerelési műveletek egységesítése

Általános tervezési irányelvek a szerelés figyelembevételére: • a szerelési műveletek számának csökkentése több kisebb darab egyesítése

• a szerelési műveletek számának csökkentése azonos AR számának csökkentése

előszerelt (vásárolt) AR-csoportok, egységek alkalmazása 163

164


16. Szereléstechnológia figyelembevétele a tervezés során Szerelési műveletek javításának irányelvei

Általános tervezési irányelvek a szerelés figyelembevételére: • a szerelési műveletek számának csökkentése szerelési műveletek összevonása, azonos szerelési irány megvalósítása

Tárolás • elegendő számú felfekvő felület (máglyázhatóság)

• nem szimmetrikus AR egyértelmű helyzetmeghatározáshoz szükséges alak kialakítása (pl. furat, csap, rovátka, stb.)

165


166


Szerelési műveletek javításának irányelvei


Munkadarab kezelés • felismerés (hasonló AR felcserélése ne következhessen be) körvonalak, méretek, felületek tudatos megváltoztatása!

Munkadarab kezelés • megfogás o biztos megfogási lehetőség

• mozgatás o csúsztathatóság, gördíthetőség

• megfogás o ne akadhassanak össze o ne szorulhassanak egymásba 167

168





Munkadarab kezelés • mozgatás o egyszerű kezelhetőség, manipulálhatóság

Helyzetmeghatározás • ha van kitüntetett helyzet, az felületi jelölés v. a felület formája jelezze

• az AR önmagát vezesse, saját helyzetmeghatározás Helyzetmeghatározás • szimmetria, ha nincs kitüntetett helyzet

169


170




Helyzetmeghatározás • beállítható kapcsolat

Összeillesztés • csatlakozó és összeerősítési felületekhez könnyű hozzáférhetőség

Összefűzés (legmegfelelőbb kötési mód és kötőelem választás) • gyakori bontás Æ könnyen oldható kötés • ritkán v. nem bontott kötés Æ zsugor- v. hegesztett kötés • rugalmas közdarabok v. kiegyenlítő darabok alkalmazása (gazdaságos tűrés!) • kevés és egyszerű műveletet, kevés szerszámot igénylő kötési mód tervezése

• az összeillesztés, bevezetés megkönnyítése

171

172





Összeillesztés • egyidejűleg csak egy illesztési műveletet kelljen végezni

Összeillesztés • egyszerűbben, ha a funkció megengedi

• ismételt szerelési műveletek figyelembevétele

• egyidejű helyzetmeghatározás és illesztés alkalmazása

173


174




Beállítás • finom, megismételhető legyen • a beállítási műveletek ne befolyásolják egymást • mérhető és ellenőrizhető legyen

Ellenőrzés • megfelelő ellenőrzési lehetőség tervezése • a szerelt AR, részegység ill. egység ellenőrzése és további beállítása szétszerelés nélkül

Biztosítás • egyszerű módon, lehetőleg járulékos kötőelem nélkül

175

176

Technológiailag helyes tervezés

Recommend Documents