A KIALAKÍTÁS SZABÁLYAI

II.

(2018)

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

Kivágás: kemény lemez Hajlítás: képlékeny lemez

13

(teríték képzés) (hajlítási élek kiképzése)

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

26

A szerszám helyszükségletét már az alkatrészek kialakításánál figyelembe kell

venni :

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 kenőanyag oda- és elvezetésének lehetséges megoldásai:

29

helyi olajkenés helyi zsírkenés

30

központi olajkenés

A kenőanyag oda- és elvezetésének lehetséges megoldásai:

31

Önkenő polimer siklócsapágy-persely beépítések:

32

Önkenő polimer siklócsapágy-persely típusok:

33

Önkenő polimer siklócsapágy-persely típusok:

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:

40

Teljesítmény szerinti sorok:

41

A GÉPKOCSI GYÁRTÁSA SORÁN FELHASZNÁLT

ALKATRÉSZEK ÉS ANYAGOK SOKASÁGA

42

VÉGE