кормилицые. ЭУП Кормилицын 2014. Лэти оп. Кормилицын механика конструкций приборостроения электронное учебное пособие СанктПетербург Издательство спбгэту лэти 2014 2
 Скачать 4.82 Mb.
|
|
10.2. Методические рекомендации по расчету элементов конструкций Выполнение расчетной части курсового проекта включает следующие работы – расчет прочности выводов прибора от инерционной нагрузки – расчет прочности выводов прибора при динамическом воздействии, те. когда на систему действуют вынужденные колебания с заданной частотой – расчет напряжений в элементах конструкции корпуса прибора при температурном воздействии. Материал Вариант Деталь 1 Деталь 2 Деталь 3 Припой t, С 8-1 Вольфрам Керамика Вео Ковар ПОС 200 8-2 Никель Тоже М Медь ПСР-72 700 8-3 Медь Тоже 22хс Серебро ПОИН КС 400 8-4 Ковар Тоже А 995 АЛ-2 ПСР-72 600 1 Рис. 10.8 2 3 128 Первый этап выполнения расчетов начинается с составления расчетной схемы, включающей схематизацию геометрии конструкции, ее закрепление, внешнее воздействие и материал, из которого она изготовлена. Расчет прочности выводов прибора от инерционной нагрузки Расчетная схема может быть представлена в виде стержня, жесткозакрепленного с двух сторон, или стержня, жесткозакрепленного с одной стороны и имеющего шарнирно-подвижную опору. Рекомендуется считать паяные соединения шарнирно-неподвижными опорами, а винтовые соединения – жестким закреплением. Нов отдельных случаях возможен выбор комбинированного закрепления (шарнирная и жесткая опоры. Инерционная нагрузка рассчитывается из условия , a p mkg где m – масса корпуса прибора k – коэффициент перегрузки, который задается в исходных данных. Точка приложения инерционной нагрузки выбирается из расчета центра масс элементов конструкции корпуса прибора. Материал выводов считается сплошным, однородным, изотропными абсолютно упругим. Расчетная схема является статически неопределимой стержневой системой, поэтому для определения реакций опор необходимо к уравнениям статического равновесия добавить дополнительные уравнения, пользуясь методом сил. Далее определяются внутренние усилия (в данном случае перерезы- вающую силу и изгибающий момент) и строятся эпюры внутренних усилий. По эпюру изгибающих моментов определяется опасное сечение, в котором и рассчитываются максимальные нормальные напряжения σ x . Согласно условиям прочности определяется запас прочности рассчитываемого элемента конструкции т где т – предел текучести материала, из которого изготовлены выводы прибора n – коэффициент запаса прочности. Коэффициент запаса прочности должен быть не менее 1.5 при статическом внешнем воздействии и не менее 2 при динамическом воздействии. Расчет прочности выводов прибора при динамическом воздействии (колебания упругой механической системы. Динамическая расчетная схема может быть представлена в виде стержневой одномассовой системы, так как массово-инерционные характеристики конструктивных элементов корпусов полупроводниковых приборов и микросхем значительно превышают массо- во-инерционные характеристики элементов (кристаллы, подложки и др, размещенных в корпусе, которыми можно пренебречь. 129 После построения расчетной схемы определяется частота свободных колебаний системы 0 f Из заданного диапазона частот по 0 f выбирается частота вынужденных колебаний f. Далее вычисляется коэффициент динамичности , рассчитываемый для случая кинематического возбуждения, так как на практике возмущающие силы прикладываются к основанию корпуса прибора, перемещение которых передается системе через жесткость и демпфирующие элементы закрепления. Определив динамическую силу g P , переходят к определению динамического изгибающего момента y M , действующего в сечении стержня и построению эпюра y M . В опасном сечении, которое определяется по максимальному значению y M , рассчитываются динамические напряжения и вычисляется запас прочности по условию прочности 1 σ σ , g n где 1 σ – предел усталостной прочности материала (в n > 2. Подробно методика расчета динамических напряжений изложена в гл. 5. Расчет температурных напряжений в корпусе прибора. Температурные напряжения вычисляются для узлов корпусов приборов, включающих детали, изготовленные из материалов, имеющих различные температурные коэффициенты линейного расширения. Вычисление температурных напряжений в заданиях 1–4 на курсовое проектирование может проводиться по расчетной схеме многослойных цилиндров (двух, трехслойные. Это обусловлено тем, что детали узлов корпусов полупроводниковых диодов имеют форму тел вращения и толщину стенки больше (1/20)D. Вводится допущение, что перемещения точек в сечении происходят вдоль радиуса, а осевые перемещения, при условии их существования, распределены так, что сечения цилиндров остаются плоскими. После составления расчетной схемы записываются уравнения совместимости перемещений точек цилиндров и граничные условия. Согласно граничным условиям записываются выражения для постоянных интегрирования Си. Полученные выражения для Си подставляются в уравнение совместности перемещений и из их решения определяются неизвестные давления р, действующие между стенками цилиндров. По полученным значениям р определяются значения постоянных интегрирования Си. Затем вычисляются радиальные σ r и окружные φ σ напряжения в точках сечения цилиндров. Число точек, в которых определяются и φ σ , необходимо брать таким, чтобы обеспечить построение эпюров σ r и φ σ с достаточной точностью. По результатам расчета напряжений проводится анализ 130 прочности каждой детали рассчитываемого узла корпуса прибора по соответствующим формулам теории прочности. Для проведения анализа прочности необходимо в сечениях рассчитываемых деталей выбрать такие точки, где главные напряжения ( σ r , φ σ ) имеют максимальные значения или их сумма максимальна (для случая, когда одно напряжение, допустим σ r , соответствует деформации сжатия, а φ σ – деформации растяжения, или наоборот. Рассчитанный коэффициент запаса прочности n должен быть для каждой детали не менее 1.5. Вычисление температурных напряжений в заданиях на курсовое проектирование проводится по расчетной схеме многослойного трехслойного стержня. Неизвестное давление р между слоями, которое возникает в результате действия температурного поля, определяется из совместного решения уравнений совместности перемещений слоев. Затем рассчитываются напряжения в каждом слое стержня в точках, где они принимают максимальные значения. Анализ прочности деталей конструкции проводится аналогично описанному. В данном случае для наиболее полной оценки прочности необходимо определить положение нейтральной линии. Нейтральная линия разделяет зоны сжатия и растяжения, а материал, особенно – хрупкий, реагирует на деформации растяжения и сжатия по-разному. Хрупкий материал разрушается от деформации растяжения при значительных значениях напряжения сильнее иногда на порядок, чем при значениях деформации сжатия. Подробную методику расчета см. в 4.3. 10.3. Методические рекомендации по оформлению чертежно-конструкторской документации В процессе работы над курсовым проектом студенты выполняют сборочный чертеж (или чертеж общего вида) конструкции корпуса прибора и рабочие чертежи двух деталей. Сборочный чертеж вычерчивается на стандартном листе бумаги формата А или А. Сначала определяется целесообразное расположение проекций конструкции корпуса прибора, необходимые виды и разрезы, а затем выбирается масштаб чертежа. Ввиду малости размеров корпусов полупроводниковых приборов рекомендуется выбирать масштаб 5:1, 10:1. На сборочном чертеже представляются габаритные и присоединительные размеры, позиции сборочных единиц, деталей и стандартных изделий. Затем к нему составляется спецификация. 131 Рабочие чертежи деталей выполняются на стандартных листах бумаги формата А (ввиду малых размеров деталей. Рекомендуемый масштаб чертежа. На чертеже каждой детали проставляются все необходимые размеры, предельные отклонения на линейные размеры, на форму и расположение поверхностей и на шероховатость поверхностей детали. Более подробно о точности изготовления деталей и простановки предельных отклонений см. далее в 10.4. На чертеже указываются материал детали, виды защитных покрытий и т. д. При выполнении сборочных чертежей и рабочих чертежей деталей необходимо руководствоваться ЕСКД ГОСТ 2.104–68, ГОСТ 2.108–68, ГОСТ 2.109–73. Расчетно-пояснительная записка, оформленная на листах бумаги формата А 210 297 мм вплотную обложку, с титульным листом по установленной форме и переплетенная должна включать следующие элементы – задание на курсовой проект – описание прибора – расчет прочности выводов прибора от инерционной нагрузки – расчет прочности выводов прибора при динамическом внешнем воздействии расчет температурных напряжений в корпусе прибора – выводы – список использованной литературы – оглавление. 10.4. Точность изготовления деталей радиоэлектронной аппаратуры Размеры реального изделия всегда имеют отклонения от реальных (номинальных) параметров. В настоящее время допускаемые отклонения линейных размеров, формы и взаимного расположения поверхностей, а также шероховатость поверхности детали регламентированы соответствующими стандартами. Параметры и их допустимые отклонения указываются в технических документах по правилам, также оговоренным в стандартах. Соблюдение требований стандартов при оформлении технических документов является обязательным. Допустимые отклонения размеров гладких элементов деталей и посадки, образуемые присоединении этих элементов. Необходимо, чтобы действительные размеры деталей изделия выдерживались между двумя допустимыми предельными значениями размеров, разность которых образует допуск. Для удобства указывают номинальный размера каждый из двух предельных размеров определяют по его отклонению от этого номинального 132 размера. Абсолютное значение и знак отклонения получают вычитанием номинального размера из соответствующего предельного размера (рис. 10.9). В приведенном на рис. 10.9 примере оба отклонения вала имеют отрицательный знак (поле допуска вала расположено под нулевой линией и на некотором расстоянии от нее, а оба отклонения отверстия – положительный (поле допуска отверстия расположено над нулевой линией и на некотором расстоянии от нее. ГОСТ 25347–82 предусматривает определенное положение полей допусков отверстий и валов относительно нулевой линии. На рис. 10.10 изображены такие относительные положения и некоторые поля допусков для любого размера в пределах одного интервала номинальных размеров (свыше 6 до 10 мм) го иго квалитетов. На этом рисунке сплошными линиями изображены поля, приведенные в ГОСТ 25347–82, пунктирными – неуказанные в таблицах ГОСТ 25347–82 (они не рекомендуются для применения, но вычисленные по правилам ГОСТ 25347–82. 133 Действительный размер – размер, установленный измерением с допустимой погрешностью. Предельные размеры – два предельно допустимых размера, между которыми должен находиться или которым может быть равен действительный размер. Номинальный размер – размер, относительно которого определяются предельные размеры и который служит также началом отсчета отклонений. При проектировании изделий номинальные размеры рассчитываются или выбираются конструктором. Как правило, они должны лежать в ряду нормативных линейных размеров ГОСТ 6636–69*. Верхнее отклонение – алгебраическая разность между наибольшим предельными номинальным размерами. Нижнее отклонение – алгебраическая разность между наименьшим предельными номинальным размерами. Допуск (IT) – абсолютное значение алгебраической разности между верхними нижним отклонениями. Для отверстия ТЕ для вала IT = es – ei, где Е и EI – верхнее и нижнее отклонения отверстия е и ei – верхнее и нижнее отклонения вала. Поле допуска – поле, ограниченное верхними нижним отклонениями. Оно определяется размером допуска и основным отклонением, указывающим 134 положение допуска относительно нулевой линии. Стандартные поля допусков валов и отверстий указаны в таблицах ГОСТ 25347–83. Основное отклонение – отклонение, ближайшее к нулевой линии. Его значение зависит от номинального размера и расположения поля допуска и не зависит от квалитета (см. рис. 10.10). Квалитет – совокупность допусков, соответствующих одинаковой степени точности для всех номинальных размеров. Вал – термин, применяемый для обозначения наружных (охватываемых) элементов деталей. Отверстие – термин, применяемый для обозначения внутренних (охватывающих) элементов деталей. Основной вал – вал, верхнее отклонение которого равно нулю (полена рис. 10.10). Основное отверстие – отверстие, нижнее отклонение которого равно нулю (поле Н на рис. 10.10). Термины вали отверстие относятся не только к цилиндрическим поверхностям, но и к элементам деталей другой формы (например, к ограниченным двумя плоскими или криволинейными поверхностями. Посадка – характер соединения деталей, определяемый размерами получающихся в нем зазоров или натягов, которые являются разностью размеров отверстия и вала до соединения. Посадкой определяется свобода относительного перемещения соединяемых деталей или степень сопротивления их взаимному перемещению, а также точность взаимного расположения соединенных деталей. В зависимости от расположения полей допусков отверстия и вала образуются посадки – с зазором (при которых обеспечивается зазор в соединении – (поле допуска отверстия расположено над полем допуска вала, например, как на рис. 10.9); – с натягом (при которых обеспечивается натяг в соединении – поле допуска отверстия расположено под полем допуска вала – переходные (при которых возможно получение как зазора, таки натяга – поля допусков отверстия и вала перекрываются частично или полностью. В системах отверстия и вала, как правило, применяются посадки. Посадки в системе отверстия – посадки, в которых различные зазоры и натяги образуются соединением различных валов с основным отверстием. Посадки в системе вала – посадки, в которых различные зазоры и натя- ги получаются соединением различных отверстий с основным валом. 135 Если между собой соединяются элементы деталей с полями допусков основного отверстия и основного вала, посадка может быть отнесена к любой из этих систем. Ввиду того, что при применении системы вала требуется большее количество специальных режущих и измерительных инструментов для изготовления и контроля точных отверстий, в подавляющем большинстве случаев применяются посадки в системе отверстия. При этом для всех посадок поданному номинальному размеру изготавливаются одинаковые отверстия и разные валы, имеющие определенные допустимые отклонения для каждой посадки. Посадки в системе вала приходится обычно применять в двух случаях 1) когда при одном диаметре вала требуется получить различные посадки для нескольких деталей стем же номинальным размером отверстий 2) когда навале или в гнезде устанавливается деталь, уже изготовленная для посадки в системе вала. При этом в системе вала должны выполняться и посадки всех других деталей, устанавливаемых навале того же диаметра. В любом соединении возможно получение разных зазоров или натягов в зависимости от случайных действительных размеров вала и отверстия в пределах допуска. Чем выше требования к точности соединения и к определенности характера сопряжения, тем точнее должны быть изготовлены входящие в него детали, те. тем меньше должны быть допуски размеров отверстия и вала. Допуски для размеров до 500 мм определяются по ГОСТ 25346–82 следующим образом 1. Весь диапазон размеров разбивается на интервалы до 3 мм, свыше 3 до 6 мм, свыше 6 до 10 мм, и т. д. 2. Допуск устанавливается одинаковым для любого номинального размера внутри интервала и зависит от точности (квалитета). Принято 19 квалитетов (01; 0; 1; 2, …, 16, 17). Для образования разных посадок (соединений с определенным характером сопряжения деталей) в машиностроении и приборостроении используются квалитеты с го пой. Квалитеты 14–17 применяются для ограничения отклонений не сопрягаемых свободных) размеров, квалитеты й – для изготовления калибров. В ГОСТ 25346–82 предусмотрено 28 видов основных отклонений (положений поля допуска относительно нулевой линии) для валов и отверстий. Значение основных отклонений зависит от номинального размера и не зависит от квалитета (величины допуска. Основные отклонения обозначаются буквами латинского алфавита 136 – для отверстий A, B, C, CD, D, E, EF, FG, G, H, J, Js, K, M, N, P, R, S, T, U, V, X, Y, Z, ZA, ZB, ZC; – для валов a, b, c, cd, d, e, ef, f, fg, g, h, j, js, k, m, n, p, r, s, t, u, v, x, y, z, za, zb, zc. Часть этих основных отклонений при одном номинальном размере для го иго квалитетов изображена на рис. 10.10. Основные отклонения вычисляются по методике, изложенной в ГОСТ 25346–82, по двум правилам 1) общее правило – основные отклонения отверстия и вала, обозначенные одной и той же буквой, должны быть симметричны относительно нулевой линии, например G и g (см. рис. 10.10); 2) специальное правило – две соответствующие друг другу посадки в системах отверстия и вала, в которых отверстие данного квалитета соединяется с валом ближайшего более точного квалитета (например, Ни, должны иметь одинаковые зазоры и натяги. Правило действительно для интервалов размеров свыше 3 мм. На любом рабочем чертеже все размеры, подлежащие выполнению поэтому документу, должны иметь указания о допустимых отклонениях. Предельные отклонения размеров могут быть указаны одним из трех способов (ГОСТ 2.307–68): 1) в условных обозначенных полей допусков по ГОСТ 25347–82 (например, Н 5f8; 12Js7); 2) числовыми значениями предельных отклонений в миллиметрах. При несимметричных отклонениях они указываются так верхнее – вверху, нижнее внизу непосредственно после номинального размера шрифтом, меньшим основного (например 0.03 5 ; 0.032 0.023 8 ). При симметричном отклонении оно указывается основным шрифтом например, 8 ± 0.007). Обозначения отклонений должны заканчиваться значащей цифрой, за исключением случаев, когда верхнее и нижнее отклонения имеют разное число знаков после запятой (например 0.005 0.010 7 ); 3) объединением первого и второго способов, причем числовые значения отклонений записываются в скобках после условных обозначений например Н 0.028 5 8 ; f 0.009 12 7 Js ). В необходимых случаях на сборочных чертежах указывается, какая посадка должна быть реализована в томили ином сопряжении. В этом случае проставляется номинальный размер сопряжения, одинаковый для обоих сопрягаемых элементов (отверстия и вала, а непосредственно после него следуют обозначения полей допусков для каждого элемента начиная с отверстия, например 8 7 6 H g , или Н, или 8 7 Н . В чертежах учебных проектов рекомендуется указывать допустимые отклонения в соответствии с ГОСТ 2.307–68, например – на чертежах деталей Н 18 7; f – сборочных чертежах 18 8 7. Н f Дополнительно давать числовые значения допустимых отклонений следует в случаях – если номинальный размер не лежит в ряду предпочтительных чисел ГОСТ 6636–69* (например, 0.025 39 Н – для всех основных отклонений отверстия, кроме Н (например, при посадках не в системе отверстия. На рабочем чертеже детали могут указываться без допустимых отклонений размеры фасок, радиусов скруглений и гибки ширины и глубины канавок для выхода инструмента зоны разной шероховатости одной и той же поверхности зоны термообработки, покрытия, отделки, рифления, насечки, диаметров рифленых и насеченных поверхностей, а также справочные размеры (например, размер заготовки, если он не изменяется поданному чертежу. Для нескольких размеров одинаковой относительно низкой точности около каждого из них допустимые отклонения не ставятся, а дается общая надпись на поле чертежа (см. далее. На сборочных чертежах следует указывать номинальные значения и допустимые отклонения размеров, выполненных поэтому документу (например, размеров, определяющих взаимное положение свариваемых деталей, или размеров, получаемых регулировкой, а также всех присоединительных размеров. Габаритные размеры на сборочных чертежах даются без предельных отклонений. Предельные отклонения размеров с неуказанными допусками устанавливаются стандартом ГОСТ 25670–83, который распространяется на гладкие элементы металлических деталей, обработанных резанием, и рекомендуется для металлических деталей, обработанных другими способами, если допустимые отклонения оговариваются общей записью. 138 Неуказанные предельные отклонения линейных размеров, кроме радиусов закруглений и фасок, могут назначаться либо по квалитетам ГОСТ 25346–82, либо по классам точности ГОСТ 25670–83. Числовые значения предельных отклонений по классам точности установлены грубым округлением числовых значений отклонений по квалитетам. В табл. 10.42 приведено примерное соответствие классов точности и квалитетов. Неуказанные предельные отклонения радиусов закруглений, фасок и углов устанавливаются в зависимости от квалитета или от класса точности неуказанных предельных отклонений линейных размеров. В учебных проектах рекомендуется назначать неуказанные предельные отклонения размеров для валов и отверстий по квалитетам ГОСТа для размеров, не относящихся к валами отверстиям, – по классам точности ГОСТ 25670–83. В табл. 10.43 приведены значения предельных отклонений размеров по классу точности средний ГОСТ 25670–83. Таблица 10.43 Линейные размеры, радиусы закруглений и фаски Углы Предельные отклонения, мм Предельные отклонения линейных размеров Интервал размеров, мм ± 2 радиусов закруглений и фасок Интервал длин меньшей стороны угла угл. ед. мм на 100 мм длины От 0.3 до 0.5 – – – Свыше 0.5 до 1 ±0.1 Свыше 1 до 3 ±0.1 –0.2 +0.2 ±0.2 Свыше 3 до 6 ±0.1 –0.2 +0.2 ±0.3 До 10 ±1º ±1.8 Свыше 6 до 10 Свыше 10 до 18 Свыше 18 до 30 ±0.2 –0.4 +0.4 ±0.5 Свыше 10 до 40 ±30 ′ ±0.9 Свыше 30 до 50 Свыше 50 до 80 Свыше 80 до 120 ±0.3 –0.6 +0.6 ±1 Свыше 40 до 160 ±20 ′ ±0.6 Свыше 120 до 180 Свыше 180 до 250 Свыше 250 до 350 ±0.5 –1 +1 ±2 Свыше 350 до 400 Свыше 400 до 500 ±0.8 –1.6 +1.6 ±1 Свыше 160 до 500 ±10 ′ ±0.3 Таблица Класс точности Квалитет Точный 12 Средний 14 Грубый 16 Очень грубый 17 139 Пример рекомендуемой общей надписи в чертежах учебных проектов неуказанные предельные отклонения размеров – по H14, n14, ±t 2 /2. Следует иметь ввиду, что такое решение наиболее оправдано для линейных размеров элементов, получаемых обработкой резанием. Для большинства свободных размеров, получаемых методами литья, штамповки, прессования, может оказаться более приемлемым симметричное расположение поля допуска всех размеров. После номинального размера на чертежах условные обозначения +t, –t и ±t/2 не ставятся. Если общей надписи для больших допустимых отклонений не делается, то после номинального размера следует указывать поле допуска по квалитету (например, Н. Для размеров, не относящихся ник валам, ник отверстиям, в этом случае ставится только числовое значение поля допуска квалитета или класса точности с симметричным расположением (например, 8 ± 0.18 или 8 ± 0.2). Допуски формы и расположения поверхностей. Основные термины и определения приведены в ГОСТ 24642–81. Представим некоторые из них. Отклонение формы – наибольшее расстояние от точек реальной поверхности (профиля) до прилегающей поверхности (профиля) по нормали к прилежащей поверхности (профилю. Допуск формы – наибольшее допустимое значение отклонения формы. Общая ось – прямая, относительно которой наибольшее отклонение осей нескольких рассматриваемых поверхностей вращения в пределах длины этих поверхностей имеет минимальное значение. Отклонение от параллельности плоскостей – разность ∆ наибольшего и наименьшего расстояний между плоскостями в пределах нормируемого участка. Отклонение от плоскости – наибольшее расстояние ∆ от точек реальной поверхности до прилегающей плоскости в пределах нормируемого участка. Радиальное биение – разность наибольшего и наименьшего расстояний от точек реального профиля поверхности вращения до базовой оси в сечении плоскостью, перпендикулярной базовой оси. Торцевое биение – разность ∆ наибольшего и наименьшего расстояний от точек реального профиля торцевой поверхности до плоскости, перпендикулярной базовой оси. Позиционное отклонение – наибольшее расстояние ∆ между реальным расположением элемента (его центра, оси или плоскости симметрии) и его номинальным расположением в пределах нормируемого участка. 140 Позиционный допуск 1) допуск в диаметральном положении – удвоенное наибольшее допускаемое значение позиционного отклонения элемента 2) допуск в радиусном выражении – наибольшее допускаемое значение позиционного отклонения элемента. Позиционный допуск рекомендуется указывать в диаметральном выражении. Зависимый допуск расположения гладких отверстий – для крепежных деталей – минимальное значение допуска, которое допускается превышать при изготовлении изделий назначение, соответствующее отклонению действительного размера элемента в сторону уменьшения от наибольшего предельного размера стержня ив сторону увеличения от наименьшего предельного размера отверстия. Допуски формы и расположения поверхности назначаются, как правило, только в том случае, если эти отклонения должны быть меньше допуска на линейный размер. Когда допуски формы и расположения не оговорены, предполагается, что отклонения могут лежать в пределах допуска на линейный размер. Способы условного обозначения допусков формы и расположения поверхностей учтены стандартами СТ СЭВ 368–76 и ГОСТ 2.308–79. Знаки некоторых видов допуска — прямолинейности ┴ перпендикулярности плоскостности Х пересечения осей ○ округлости соосности /○/ цилиндричности; торцевого биения // параллельности радиального биения позиционный ÷ симметричности. Знаки числовое значение допуска, а также обозначение базы, от которой производится измерение, вписывают в рамку, выполненную сплошными тонкими линиями или линиями одинаковой толщины с цифрами. Рамка разделяется на два или натри поля. В первом из них приводится знак допуска, во втором – величина допуска в миллиметрах, в третьем (при необходимости) – буквенное обозначение базы (баз, если рамка не соединена с зачерненным треугольником, прилегающим к базе. На рис. 10.11 приведены простейшие случаи обозначения допусков. Знак α указывает, что допуск является зависимым. Высота знаков в рамках и равносторонних зачерненных треугольников равна высоте размерных чисел, ширина рамки в 2 раза больше высоты штифта. 141 А Рис. 10.11 Б 0.05 а А А 0.05 S ± 0.05 B – 0. 1 R z б 0.125 M Ø 5 ± 0.05 в При изготовлении отверстий для крепежных деталей расстояние между осями реальных отверстий в соединяемых деталях, как и любой другой линейный размер невозможно выполнить равным номинальному размеру. При сборке деталей эти отверстия совмещаются не полностью. Если отклонение межосевого расстояния от номинального значения минимальное, то получается наиболее близкое совпадение соединяемых отверстий ив образовавшийся просвет помещается стержень крепежной детали (винта, шпильки, заклепки и т. пс требуемым зазором. В ГОСТ 14140–81 изложена методика определения позиционного допуска Т в диаметральном выражении, те. удвоенного наибольшего допускаемого расстояния между реальным расположением оси отверстия и его номинальным расположением. В нем приведены таблицы, по которым на основании значения этого допуска можно задавать допустимые отклонения размеров, координирующих оси отверстий. Шероховатость поверхностей. Любая поверхность твердого тела, как бы тщательно и каким бы методом она ни была выполнена, имеет микроне- ровности. Эти неровности не следует смешивать с макронеровностями, образующими волнистость и искажение формы поверхностей (например, отклонение от плоскостности, цилиндричности и т. д. При увеличении в десятки и сотни раз профиль сечения (например, нормального к номинальной поверхности, заданной в технической документации) представляется в виде, подобном изображенному на рис. 10.12. Базовая длина L используется для выделения неровностей, характеризующих шероховатость поверхности. В пределах базовой длины L среднее квадра- тическое отклонение профиля до средней линии минимально y – отклонение профиля p y – высота выступа профиля, V y – глубина впадины профиля. О шероховатости поверхности судят по размеру и форме микронеровно- стей в нормальном сечении (ГОСТ 25142–82). 142 Измерения производятся на базовой длине L, выбранной по определенной методике. ГОСТ 2789–73* устанавливает несколько параметров шероховатости, из которых чаще всего используются z R и a R Высота неровностей профиля по десяти точкам z R – среднее абсолютное значение сумм высот пяти наибольших выступов профиля и глубин пяти наибольших впадин профиля в пределах базовой длины (рис. 10.12): 5 5 1 1 z pi Vi i i R y y 1 y y x n y l Средняя линия профиля Рис. 10.12 Среднее арифметическое отклонение профиля a R – среднее арифметическое абсолютных значений отклонений профиля в пределах базовой длины 1 0 1 1 l n a i i R y x В учебных проектах, если к ним нет особых требований, рекомендуется ограничиваться указаниями только одного из этих двух параметров шероховатости поверхности и только их максимальных значений для каждого из 14 классов шероховатости по ГОСТ 2789–73*. В табл. 10.44 приведены рекомендации по выбору классов шероховатостей (символ a R в обозначениях опускается. Шероховатость назначается в зависимости от требований к соединению или к внешнему виду деталей либо от выбранного технологического процесса образования поверхности. Шероховатость обязательно указывается для всех поверхностей, выполняемых поданному чертежу. В обозначениях шероховатостей поверхностей применяют знаки трех видов √ – когда способ получения поверхности не оговаривается (предпочтительный знак 143 √ – когда поверхность формируется снятием слоя материала √ – когда поверхность получается без удаления слоя материала или когда она поданному чертежу не образуется. Размеры знака обозначаются так, как показано на рис. 10.13, где h – высота цифр размерных чисел на чертеже, Н = 1.5 h. Знак ставится острием на обозначаемую поверхность снаружи на материал или (также) навынос- ную линию от этой поверхности. Параметр и его значение указываются в соответствии с риса, б. Если большое число поверхностей имеет одинаковую шероховатость, тов правом верхнем углу чертежа приводится обозначение, подобное изображенному на рис. 10.14, в. Это означает, что поверхности, для которых на чертеже шероховатость не указана, должны иметь ее не грубее z R 40. в 2.5 2.5 5…10 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 30 а б Рис. 10.14 Ø Для малых отверстий шероховатость проставляется на мерной линии рис. 10.14). Подробно обозначение шероховатости оговорено в ГОСТ 2.309–85. Рекомендации по выбору посадок, полей допусков и шероховатости поверхности. Высокие качество и надежность работы всего изделия и каждой его части в значительной мере обеспечиваются правильным выбором допусков на изготовление и шероховатости поверхностей деталей. Для получения того или иного качества поверхностей, обеспечивающего, например, необходимые свойства сопряжения деталей, применяются различные технологические процессы. В табл. 10.44 приведены возможности процессов формообразования как несопрягаемых, таки сопрягаемых поверхностей металлических деталей. При сопряжении двух деталей использование основных отклонений от А(а) до G(g) дает возможность осуществить посадку 60° h H Рис. 10.13 144 с зазором, от J(j) до N(n) – переходную от P(p) до Z(x) с натягом. В целях снижения трудоемкости и стоимости изделий на предприятиях ограничивается число применяемых посадок. При изготовлении металлических деталей радиоэлектронной аппаратуры для неподвижных соединений могут быть рекомендованы посадки с натягом типа Н, Н, для деталей из стеклопла- стов – Н. Для неподвижных соединений деталей из пластмасс рекомендуется использовать только переходные посадки типа Н, Н, Н. Посадки грубее го квалитета применять не рекомендуется. Таблица 10.44 Точность линейных размеров, квалитеты Технологический процесс обычная повышенная Шероховатость В песчаные формы 16 14 R z 160 По выплавляемым моделям 14 11 R z 20 В кокиль 14 11 R z 40 Литье Под давлением 12 10 R z 20 Диаметры 14 11 Длины 16 13 Уступы 16 13 R z 40 Вырубка С зачисткой 11 6 2.5 Холодная штамповка Гибка ±t3*/2 ±t2*/2 – Токарная 12…14 6 R z 20…0.63 Фрезерная 12…14 8 R z 40…0.63 Шлифование 10 6 2.5…0.16 Сверление 14 11 R z 40 Развертывание 9 7 Растачивание отверстий 7 6 0.63 Допуск формы и расположения, мм на 100 мм – Обработка резаньем Плоские базовые поверхности 0.05…0.03 // 0.1…0.02 ┴ 0.1…0.05 2.5 * На чертеже указывать числовое значение. Все сопрягаемые металлические поверхности должны иметь шероховатость не грубее го класса ( a R 2.5); несопрягаемые в корпусах микросхем и других полупроводниковых изделий обычно имеют й класс ( x R 20). Вместе контакта со стеклом поверхность металла должна иметь й класс чистоты ( z R 20…– a R 1.25). 145 Шероховатость стекла составляет, как правило, 25 мкм (й класс и точнее, шероховатость пластмассовых деталей – й классы. Керамические и металлокерамические детали после спекания имеют размеры с допусками го квалитетов и шероховатость поверхности a R 2.5. При изготовлении полупроводниковых приборов и микросхем высокие требования предъявляются к чистоте поверхностей контактных площадок для присоединения выводов (она должна быть не ниже го классов ( a R 0.63…0.32) и особенно высокие – к чистоте поверхности подложек, которая после полировки должна соответствовать 14-му классу ( z R 0.05). В случаях производственной необходимости на чертежах оговариваются допуски формы и расположения поверхности, которые составляют часть допуска размера в соединениях нормальной точности 60 ; в соединениях повышенной точности 40 ; в соединениях высокой точности 25 . Для цилиндрических поверхностей допуск формы ограничивает отклонения радиуса и потому составляет, соответственно, 30, 20 и 12 допуска размера. 146 Список рекомендуемой литературы Бегун ПИ, Кормилицын ОП. Прикладная механика учеб. СПб.: По- литехника, 2006. 464 с. Кормилицын ОП. Прочность конструкций электронной техники электрон. учеб. пособие. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2013. 128 с. Кормилицын ОП. Расчет температурных и динамических напряжений в конструкциях полупроводниковых приборов учеб. пособие. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2005. 100 с. Соляник-Красса КВ. Введение в механику деформированного твердого тела. Л Изд-во ЛГУ, 1976. 408 с. 147 ПРИЛОЖЕНИЕ Таблица П Механические характеристики конструкционных материалов Номер Материалы Плотность, г/см 3 α * , Е · 10 Т, МПа [σ], МПа σ вр , МПа σ вс , МПа Е, МПа, Е · 10 5 ν ГОСТ 1 Медь ММ, М 8.96 16.5 380 100 400 – 1.2 0.35 859–78 2 Ковар 29 НК 8.35 4.7…5.2 350 200 600 – 1.42 0.32 Лента 19241–80 10994–74 3 Никель НП-2 8.9 13 590… 740 – 630… 770 – 2.1 0.3 492–73 4 Сталь 10 7.86 11.9 250 130 400 – 2.1 0.28 1050–74 5 Сталь СТ 7.8 12.5 290 120 – – 2.1 0.27 380–71 6 ЗИ-693 8.1 12 500 – – – 2 0.3 3836–83 7 47НД 3 9.5 500 – – – 2 0.3 – 8 Латунь Л, ДС59-1 8.4 18 160 – 400 – 0.9 0.4 2060–80 9 Молибден МО 10.2 5.5 590 300 1400 – 3.2 0.31 10 Вольфрам 19.1 4.4 400… 560 – 800 – 4 0.17 3718–75 11 Золото 19.3 14.4 – – 122 – 0.84 0.38 6835–80 12 Серебро 10.5 18.9 – – 138 – 0.77 0.49 6836–80 13 Платина 21.45 7.8 – – 143 – 1.47 0.21 13498–79 14 Свинец 11.36 28.9 50… 100 – 150… 180 – 0.18 – 3778–77 15 Алюминий АЛ2, АЛ4 2.7 23.8 100 – 200 – 0.7 0.33 2685–75 16 Псевдосплав 9 7 500 – – – 1.9 0.3 – 17 Ситалл АС 2.5 3 – – – 690 0.67 0.25 – 18 Ситалл СТ 7.49 7.6 – – – 630 0.77 0.3 – 19 Кремний 2.33 2.5…4.1 – – 24 62 1.13 0.3 – 20 Германий GE 5.33 5.75 – – – – – – 16153–80 Керамика 1 Алюмоксид 22хС 3.6 6.1 – – 130 1100 2.2 0.25 – 2 М 3.65 7.9 – – 83 600 2.04 0.22 3248–72 3 Берилливая Вео 2.85 5.3…8.9 – – 100 800 2.4 0.2 – 4 Поликор 3.96 7.8 – – 250 – 3.92 3.92 – 5 А 3.5 7.5 – – 100 980 3.8 3.8 – Стекло 1 Кварцевое 2.21 0.4…0.6 – – 40 500 0.75 0.26 2 Молибденовое – 4.1 – – 60 600 0.5 0.25 3 Электровакуумное – 5.2 – – – – 0.66 0.22 4 С 2.1 4.85 – – 77 700 0.58 0.3 5 С 2.3 4.8 – – 20 300 0.58 0.29 6 С 2.29 4.7 – – 40 400 0.58 0.28 Припой 1 Оксид олова 7.3 23.4 11.7 – 16 – 0.42 0.3 2 ПОИ и КС 8.2 29.7 – 30 23.9 – 0.3 0.29 3 ПОС 8.1 19 – 30… 40* 43 – 0.35 0.29 4 ПСР-72 10 16.1 – 60 46 – 0.3 0.3 В изделиях пайка 148 Таблица П Предельные отклонения валов (ч. 1) Поля допусков валов (ГОСТ Интервал размеров, мм g6 h6 j6 k6 n6 p6 r6 s6 f7 h7 s7 e8 свыше до Предельные отклонения, мм 0 + 3 +6 +10 + 12 +16 +20 –6 0 +24 –14 – 3 –8 6 –3 0 +4 +6 +10 +14 –16 –10 +14 –28 –4 0 +4 +9 +16 +20 +23 +27 –10 0 +31 –20 3 6 –12 8 –4 +1 +8 +12 +15 +19 –22 –12 +19 –38 –5 0 +4.5 +10 +19 +24 +28 +32 –13 0 +38 –25 6 10 14 –9 –4.5 +1 +10 +15 +19 +23 –28 –15 +23 –47 –6 0 +5.5 +12 +23 +29 +34 +39 –16 0 +46 –32 10 18 –17 –11 –5.5 +1 +12 +18 +23 +28 –34 –18 +28 –59 –7 0 +6.5 +15 +28 +35 +41 +48 –20 0 +56 –40 18 30 –20 –13 –6.5 +2 +15 +22 +28 +35 –41 –21 +35 –73 –9 0 +8 +18 +33 +42 +50 +59 –25 0 +68 –50 30 50 –25 –16 –8 +2 +17 +26 +34 +43 –50 –25 +43 –89 50 65 +60 +41 +72 +53 +83 +53 65 80 –10 –29 0 –19 +9,5 –9,5 +21 +2 +39 +20 +51 +32 +62 +43 +78 +59 –30 –60 0 –30 +89 +59 –60 –106 80 100 +73 +51 +93 +71 +106 +71 100 120 –12 –34 0 –22 +11 –11 +25 +3 +45 +23 +59 +37 +76 +54 +101 +79 –36 –71 0 –35 +114 +79 –72 –126 120 140 +88 +63 +117 +92 +132 +92 140 160 +90 +65 +125 +100 +140 +100 160 180 –14 –39 0 –25 +12,5 –12,5 +28 +3 +52 +27 +68 +43 +93 +68 +133 +108 –43 –83 0 –40 +148 +108 –85 –148 180 200 +106 +77 +151 +122 +168 +122 200 225 +109 +80 +159 +130 +176 +130 225 250 –15 –44 0 –29 +14,5 –14.5 +33 +4 +60 +31 +79 +50 +113 +84 +169 +140 –50 –96 0 –46 +186 +140 –100 –172 +210 250 280 +126 +94 +190 +158 +158 +222 280 315 –17 –49 0 –32 +16 –16 +36 +4 +66 +34 +88 +56 +130 +98 +202 +170 –56 –108 0 –52 +170 –110 –191 315 355 +144 +108 +226 +190 +247 +190 355 400 –18 –54 0 –36 +18 –18 +40 +4 +73 +37 +98 +62 +150 +114 +244 +208 –62 –119 0 –57 +265 +208 –125 –214 400 450 +166 +126 +272 +232 +295 +252 450 500 –20 –60 0 –40 +20 –20 +45 +5 +80 +40 +108 +68 +172 +132 +292 +252 –6 –131 0 –63 +315 +252 –135 –232 |