KURZUS: Finommechanika és optika a járműtechnikában

MODUL: II. modul

5. lecke: Darabtervezés, alaktűrések és vizsgálati módok

| A lecke tanulásának a célja: Gyártáshelyes tervezéshez alapgondolatok ismertetése. A tervezett darabra definiálható alaktűrések és ellenőrzési módjainak ismertetése.
Szükségesen elsajátítandó: Kiviteli rajzkészítés szabályok és a darabra jellemző alaktűrések és vizsgálati lehetőségük.
Lecke elsajátításának időtartama: A lecke elsajátításához kb. 45 perc szükséges.
2. CAD-es szoftverben tudok rajzolni, méretezni-elég ennyi?
A tervezőszoftverek nagy segítséget nyújtanak a felhasználó számára. 3D-s tervezésben, kiviteli rajzok elkészítésében, szilárdságtani ellenőrzésekben támogatja a felhasználót, azonban az INPUT adatokat a felhasználó viszi be a szoftverbe. Rossz bevitel esetén rossz eredményt kapunk, illetve a kiviteli rajzok esetében sem biztos, hogy az adott megmunkálási / felhasználási területnek megfelelően készítik azt el.
A 3D-s tervezésre, modellezésre jellemző, hogy egy alkatrészt számtalan módon tudunk elkészíteni. Főbb szabályként elmondható, hogy célszerűen úgy kell a tervezés lépéseit elkészíteni, ahogy az alkatrész gyártása történik.
Példaként egy biztosítógyűrű beszúrással rendelkező lépcsős tengelyt az alábbi módon célszerű létrehozni:
tengely profilját megrajzolva forgáskihúzással 3D-s test elkészítése, forgáskivágással biztosítógyűrű kimunkálását elkészíteni, lekerekítéseket és letöréseket elhelyezni a darabon.
A rajzolásnál fontos szem előtt tartani a koordinátarendszer által meghatározott síkok használatának fontosságát. A síkok segítenek további műveletekhez, mint például kiosztás, tükrözés, illetve 3D-s szerelésnél is nagyságrenddel megkönnyíti dolgunkat. A modellezésre 3D-s környezetben jellemző a tetszőleges méretezés, ez azonban a kiviteli rajzon helytelen és túlhatározottságot is jelenthet. A megfelelő méretezés a mérnök feladata.
A 3D-s tervezésben általánosan elmondható, hogy a megmunkáló központok függőleges tengelyének pozitív előjellel a felfelé mutató "z" tengely bír. Ehhez azonban nem feltétlenül kell tartanunk magunkat alkatrészmodellezés esetén, hiszen 3D-s szerelésbe a darabot behívva a szerelés koordinátarendszere lesz az alapkoordináta rendszer, melyet exportálunk a CAM-es szoftverbe.
Megmunkálógépekhez alkalmazandó méretezés
A főbb megmunkálógépek közé az alábbi gépek tartoznak:
esztergagép, fúró-marógép, palást és síkköszörűgép.
Ezekre a gépekre is jellemző a koordinátarendszer használata.
Esztergagép
Jellemzően forgástestek megmunkálására kifejlesztett gép. Esztergagép esetében a megmunkálás - 0 pont felvétel - egy adott síktól történik, és az értékek mindig innen indulnak. Ez a felület a bázisfelület.
Tengely kiviteli rajza
1. ábra
Az 1. ábra elölnézete (bal oldali ábra) alapján a tengely olyan pozícióban került a kiviteli rajzon elhelyezve, mint ahogy a megmunkálás során is befogásra kerül, ezzel támogatva a gyártós munkáját. Az elölnézeten a tengely jobb oldaláról indul a méretezés. Ennek a méretezésnek azért van jelentősége, mert az általános tűrés ±0,2mm alapján a hosszméretek csak ebbe a határeltérésbe tartozhatnak. Helytelen méretezés esetén a méretek egymás után történő elhelyezésével (5 db) akár 1mm-rel is hosszabb lenne a késztermék.
Fontos kihangsúlyozni, hogy egyes gépelemek esetén ez a méretezési metódus változhat. Ilyen jellegű gépelem pl. a tárcsa tengelyre történő biztosítása zégergyűrű alkalmazásával.
Fúró-marógép
Egy tárcsán az osztókörön kialakított furatokat szintén egy bázistól készítjük el. Ez a bázis általában a tárcsa szimmetriatengelye. Mivel fúró-marógépen x,y,z-ben történik az elmozdulás, így a rajzon megadott osztókörnek nem az átmérőjét, hanem a sugarát kell a rajzon feltüntetni. Az ilyen jellegű alkatrészt körasztal tokmányába szokás rögzíteni. A furást a 0°-ra kiállított körasztallal kell kezdeni. Az adott szögértékre való beállítást mindig azonos irányból kell elérni.
Körasztal
2. ábra
Tárcsán osztókör méretezése
3. ábra
A szögelfordulás mértékét fok, perc, másodperc formában kell a rajzon feltüntetni.
Kiviteli rajz adatai
Bár a gépész világban szokásos mondani, hogy "amelyik rajz szöveget tartalmaz, az nem szakrajz". A mai világban azonban a gyártás felgyorsult. Amit eddig több tíz perc alatt végeztek el azt a mai világban szeretnék 1 perc alatt elvégezni. A sietés azonban hibához vezet. Mérnöki munkám során a tapasztalataim alapján célszerű minden olyan részletre felhívni a kivitelező figyelmét, mely "normális" körülmények között egyértelmű lenne.
Kiviteli rajz kiegészítő szöveggel
4. ábra
Amennyiben célszerűnek tartjuk a kiviteli rajzot további szöveges kiegészítésekkel ellátni, úgy azt csak oly mértékben tegyük amennyire szükséges. Ahogy a jogban, úgy itt is érvényes, hogy ami nincs a rajzon jelezve azt nem kell tartania a gyártónak.
3. A megtervezett és legyártott darab nem illeszkedik, nem működik tökéletesen- alak- és mérethelyességét ellenőriznem kell?
CAD szoftverben megtervezett alkatrész 100%-os pontossággal illeszkedik - igen, ezt a 100%-os pontosságot azonban nem lehet kivitelezni. A gyártás során a darabra jellemző az alak-, és mérethelyesség, melyek tűréssel kerülnek ellátásra. A tűrések szűkítésével érhetjük el a darab illeszkedési "biztonságának növelését". Az alak-, és mérethelyességek ellenőrzéséhez is mérési ismeretekre van szükségem.
Alaktűrés:
egyenesség, síklapúság, köralakúság, hengeresség.
Egyenesség
Egyenesség definíciójának szemléltetése
5. ábra
A henger valóságos tengelyének egy t=0,01 mm átmérőjű tűréshengeren belül kell elhelyezkednie.
Az egyenesség legalapvetőbb vizsgálata az, hogy az adott alkatrész oldalát/élét a szemünk felé tartjuk és tekintetünkkel megvizsgáljuk az egyenességét.
További mérési lehetőség élvonalzó használatával történhet.
Acél élvonalzók szokásos kialakítása
6. ábra
Élvonalzó használata
Élvonalzó használata
7. ábra
Az acél élvonalzót a vizsgált darabra helyezzük, majd fényforrás felé tartjuk. Ahol a fény látható a vizsgált darab és az élvonalzó között, ott hézag detektálható.
Síklapúság
Síklapuság definíciójának szemléltetése
8. ábra
A valóságos felületnek egymástól t=0,01 mm távolságban lévő két párhuzamos sík között kell elhelyezkednie.
A síklapúság egyszerű mérési módja az, hogy a felületet bekenjük valamilyen festékkel (pl. alkoholos filctollal) és egy sík testet kezdünk mozgatni a felületén. Ahol a festék nem kopik le ott mélyedés található a vizsgált darabon.
A síklapúság további vizsgálati lehetősége közé a mérőórás vizsgálat tartozik, mely során
mérőóra állvány kerül alkalmazásra, a munkadarabot lefektetjük, a darabot mozgatva a mérőóra mutatójának elfordulását figyeljük.
Síklapuság mérése mérőóra segítségével
9. ábra
A vizsgálat előtt célszerű a vizsgálandó darab felfekvő és a mért felület párhuzamosságának vizsgálata, melyet három legtávolabb eső helyen mikrométer segítségével végezhetjük el. További párhuzamossági vizsgálat mérőóra segítségével is történhet úgy, hogy a mérendő darab három legtávolabbi pontján leolvasásra kerül a mérőóra és az eltérésekből lehet következtetni a darab párhuzamosságáról.
Köralak
Köralak definíciójának szemléltetése
10. ábra
Bármely keresztmetszet valóságos körvonalának egymástól t=0,1mm távolságban lévő két koncentrikus kör között kell elhelyezkednie.
A köralak vizsgálata hengeres testen tolómérő, de inkább mikrométer segítségével történik. Lehetőség nyílik mérőórás vizsgálatra is, ebben az esetben azonban meg kell győződni, hogy a vizsgált darab tengelye körül történik a forgatás illetve, hogy nem a tengely alaktűrése megfelelő-e.
Köralakhiba - ovalitás
Az ovalitás két egymásra merőleges méret eltérését jelenti.
Ovalitás szemléltetése
11. ábra
Köralakhiba- sokszögűség
Hárompontos műszerrel mérhetjük, vagy prizmába, illetve csúcsok közé fogva mérőóra segítségével.
Sokszögűség szemléltetése
12. ábra
Sokszögűség mérése mérőóra segítségével
Sokszögűség mérése mérőóra segítségével
13. ábra
Mérés lépései:
központfurattal rendelkező tengelyt csúcsok közé fogva vizsgálunk, központfurat nélküli tengelyt prizmára helyezve mérünk, itt fontos az, hogy azonos átmérőjű részekre fektessük fel a tengelyt, mert különböző átmérő esetén "lejtős" lesz a tengely helyzete, és a prizmán történő elmozdítása esetén a mérésbe pontatlanságot viszünk be, a mérőórát merőlegesen helyezzük rá a mért felületre, a tengelyt más helyen is mérjük, ezzel kiküszöbölve a tengely deformációját (görbeségét), a kopás helyét mérve leolvassuk a mérőórát, miközben jelöljük a min. / max. helyeket.
A központfurattal rendelkező tengely központfuratai üzemelés közben nem szenvednek koptató igénybevételt, ezért bázis felületként teljesen jól használható. Ha a tengelyt csapágyhelyen prizmákba fektetünk fel, akkor előbb alakhűséget kell vizsgálni a csapágyhelyen.
Hengeresség
Hengeresség definíciójának szemléltetése
14. ábra
A valóságos hengerpalástnak egymástól t=0,1 mm távolságban lévő két koaxiális henger között kell elhelyezkednie.
Mérésére a legjobb választás a mérőórás vizsgálat.
Önellenőrző kérdések
1. Fontos-e az alkatrész kiviteli rajzánál tudni az elkészítés módját a méretezés miatt?
2. A darab furatkörén lévő furatok körasztalon készülnek el. A furatkörre átmérőként vagy rádiuszként adná meg a méretet? A szögeket milyen módon adná meg?
3. Melyek az egyenesség vizsgálati módszerei?
4. Tudunk-e alkatész felületei között párhuzamossági vizsgálatot végrehajtani mérőóra segítségével?
5. Csúcspadba milyen módon helyezhetjük el a tengelyt?
6. Miért célszerű központfuratokat használni tengelyek esetén?