Как сделать ребро жесткости

Правила конструирования отливок

Для одновременного затвердевания толщину внутренних стенок рекомендуется делать равной примерно 0,8S (где S — толщина наружных стенок).

Переходы от стенки к стенке следует выполнять с галтелями (рис. 465, б). При сопряжении стенок под углом (вид а) вследствие встречи линий теплового потока во внутреннем угле соединения образуется горячий узел, замедляющий остывание. Кроме того, такое соединение затрудняет заполнение формы металлом и препятствует усадке.

На рис. 466, а—г показаны типовые формы углового сопряжения стенок. При обычном сопряжении радиусами R = (1,5—2)·s описанными из одного центра (вид а), возможно утонение стенки на участке перехода вследствие смещения стержни.

Лучше сопряжение радиусами, описанными из разных центров. Наружный радиус делают равным от 1 (вид б) до 0,7 (вид в) внутреннего радиуса. Для улучшения теплоотдачи, повышения жесткости и предупреждения усадочных трещин на сопряжениях малого радиуса полезно делать внутренние ребра (вид г).

Во всех случаях, когда позволяет конструкция, целесообразно применять максимальные радиусы переходов, допускаемые конфигурацией детали (вид д).

Стенки, сходящиеся под тупым углом (вид е), соединяют радиусами R = (50—100)·s. Лучше в таких случаях применять криволинейные стенки, описанные одним большим радиусом (вид ж).

При определении минимальных радиусов сопряжения стенок различной толщины можно пользоваться приведенными выше соотношениями, заменив s средним арифметическим s₀ = 0,5(S + s) толщин сопрягаемых стенок (виды з, и). При небольшой разнице можно принимать s₀ = S.

Стенки с большой разницей сечений целесообразно соединять клиновидным переходным участком длиной l ≥ 5 (S—s) (вид к).

Следует избегать соединения стенок под острым углом (вид л). Если это неизбежно, то радиус сопряжения принимают не менее (0,5—1)·s₀.

На видах м, н показаны рекомендуемые соотношения для Т-образных сопряжений, на видах о, п — для сопряжений стенок с фланцами.

Стенки различной толщины (рис. 467, а) следует соединять клиновыми переходами с уклоном от 1:5 до 1:10 (виды б, в). Целесообразно усиливать участок перехода ребрами (вид г).

На видах д—р показаны формы сопряжения стенок с бобышками. В профильной проекции бобышки соединяют со стенками радиусами R = 2s (виды д, и) или уклонами от 1:1 до 1:5 (виды е, ж, к, л) с усилением ребрами (виды з, м). В плановой проекции сопряжения выполняют радиусами R = (3—5)·s (виды н—р).

Найденные из приведенных ориентировочных соотношений радиусы округляют до ближайших стандартных размеров (R = 1, 2, 3, 5, 8, 10, 15, 25, 30, 40 мм). Так как небольшое изменение радиусов сопряжений мало влияет на качество отливки, то рекомендуется унифицировать радиусы.

Преобладающий радиус переходов на чертеже детали обычно не проставляют, указывая его на поле чертежа (в технических требованиях) надписью (Неуказанные радиусы 6 мм).

Для закругленных внешних углов преобладающий радиус указывают надписью (Неуказанные наружные гантели R3).

Ребра жесткости на металлоизделиях: понятие, нанесение, применение

Тонколистовой металл используется для изготовления различной продукции: воздуховодов, элементов кровли, фасадных панелей, корпусов, тары и пр. Такой металл отличается множеством преимуществ, среди которых: простая и легкая обработка, малый вес, коррозийная стойкость, доступная цена. Но помимо достоинств, тонколистовой металл обладает и недостатками, в частности, ему свойственна низкая сопротивляемость деформирующим нагрузкам. Для получения изделий с достаточным уровнем прочности необходимо либо приобрести более толстый и дорогостоящий металл, либо воспользоваться другим технологическим решением.

Распространенный способ улучшить сопротивляемость металлоизделий деформациям – включить в конструкцию ребра жесткости. Чтобы сделать обработку тонколистового металла максимально эффективной, промышленные предприятия используют станки для накатки ребер жесткости.

Как обеспечить прочность мебели: не забываем про ребра жесткости при проектировании

Формально методы испытания на прочность корпусной мебели регламентируются ГОСТом 19882-91. Если начать изучать его более подробно, то можно прийти к выводу, что прочность мебели определяется несколькими характеристиками: устойчивостью к влажности (45-70%), температуре (15-30С), деформируемость, устойчивость к нагрузкам, прогиб и долговечность. Часть методов испытания мебели больше направлены на тестирование характеристик материалов и фурнитуры. И соответствие ГОСТам зависит от производителей этих комплектующих. И мебельные мастера никак на них повлиять не могут – разве что изначально при выборе отдавать предпочтение сертифицированным качественным материалам и фурнитуре. Но есть и такие характеристики, которые определяют прочность мебели на этапе конструирования. И тут важно знать, как сделать корпус того или иного изделия более прочным и жестким.

Урок 10. Соединение части вида и части разреза. Фронтальный разрез детали

3 февраля, 2014 Анна Веселова

Здравствуйте! Сегодня мы немного расширим задание предыдущего урока по 3d моделированию и построим не только аксонометрию с вырезом четверти , но и комплексный чертеж модели с соединением части вида и части разреза. Будем выполнять фронтальный разрез детали.

Для работы возьмем деталь из задачника Мироновых, 2001 год, стр. 127, вариант 5.

Устранение массивов

В конструкции литых деталей следует избегать местных скоплений металла, утолщений, массивов, образующих горячие узлы. Проектируя отливку, нужно тщательно просмотреть все места скопления материала с учетом припусков на механическую обработку, которые существенно влияют на распределение металла.

На рис. 468 представлены примеры устранения массивов (обозначены буквой m) на крепежных фланцах (виды а—в), платиках (виды г—е), в корпусной детали (виды ж—и), в отливке блочной рубашки двигателя (виды к, л).

На участках, где массивы неизбежны, следует технологически обеспечивать ускоренное охлаждение.

Полезно развивать поверхность соприкосновения с формовочной смесью путем оребрения стенок. Для улучшения заполнения формы следует усиливать связь массивных элементов с ближайшими стенками с помощью галтелей (рис. 469, а) клиновых переходов (вид б), раструбов (вид в) и ребер (виды г, д). Целесообразно применять гофрированные (вид е) и коробчатые (вид ж) стенки.

Помимо улучшения условий литья, эти сопряжения увеличивают жесткость и прочность отливки.

Понятие и виды

Ребро жесткости – поперечное уплотнение на изделии, обеспечивающие сохранение изначальной геометрических параметров отдельной детали или целой металлоконструкции. Ребра жесткости принимают на себя основную нагрузку, благодаря чему изделия из тонколистового металла могут выдерживать больший вес в статике и значительные динамические усилия. Эти элементы могут быть как неотъемлемой частью изделия (в таком случае для обработки листового металла применяется станок для нанесения ребер жесткости) так и самостоятельными деталями, закрепленными на конструкции.

Самый простой способ сделать деталь прочной – включить в конструкцию несколько граней, стыки которых и образуют ребра жесткости. Вторым по популярности решением служит оснащение конструкций дополнительными ребрами жесткости в виде уголков и швеллеров, которые изготавливаются отдельно и закрепляются на внутренней стороне изделия. Также применяется способ проектировки соединительного узла таким образом, чтобы место стыковки отдельных конструктивных элементов образовывало ребро жесткости. Для этого местам зацепления деталей придают особую форму.

Построение аксонометрии

1. На плоскости zx (горизонтальной) создаем эскиз и выдавливаем его на 15 мм.

2. На верхней грани основания создаем эскиз – прямоугольник по центру и вершине размерами 30*40 мм, выдавливаем его на 65 мм.

3. На верхней грани полученной призмы создаем эскиз призматического отверстия, вырезаем его через все.

4. В дереве модели выбираем плоскость xy (фронтальную) и создаем эскиз ребра жесткости.

5. Операцией «Ребро жесткости» создаем ребро толщиной 20 мм.

6. Повторяем те же действия для второго ребра жесткости.

3d модель детали «Корпус» готова.

Уменьшение усадочных напряжений

Форма отливки должна облегчать усадку. На рис. 470 показано зубчатое колесо большого диаметра, обод которого соединен со ступицей спицами. Конструкция (а) с прямыми спицами неправильна: спицы, остывающие раньше, тормозят усадку обода, который вследствие этого подвергается волнообразной деформации (штриховая линия). Внутренние напряжения в таких конструкциях нередко вызывают поломку обода.

Целесообразно применять податливые спицы; тангенциальные (вид б), спиральные (вид в), расположенные по конусу (вид г).

В дисковом шкиве с массивным ободом (рис. 471, а) диск застывает раньше обода и тормозит усадку обода; в диске развивают напряжения сжатия, в ободе — напряжения растяжения. Если раньше остывает обод (вид в), то диск при усадке подвергается растяжению, а в ободе возникают напряжения сжатия. Для уменьшения усадочных напряжений целесообразно в том и другом случае придать диску коническую форму (виды б, г).

В литой корпусной детали (вид д) перегородки m, расположенные в одной плоскости с массивными фланцами, тормозят усадку последних. Смещение перегородок с плоскости расположения фланцев (вид е) несколько улучшает условия усадки. Целесообразнее всего придать перегородкам коническую (вид ж) или сферическую форму.

Сводчатые, арочные, выпуклые, скорлупные формы уменьшают усадочные напряжения, улучшают условия отливки и увеличивают прочность деталей вследствие увеличения моментов сопротивления сечений. Повышается жесткость конструкций, что особенно важно для отливки из сплавов с низким модулем упругости (серые чугуны, легкие сплавы).

Назначение ребер жесткости

Главная задача ребер жесткости – обеспечение стойкости тонкого металла к статическим и динамическим нагрузкам. Формирование ребер жесткости делает металл прочным и долговечным. Благодаря применению металлоизделий с ребрами жесткости конструкции не утрачивают своих эксплуатационных качеств, их внешний вид не изменяется под деформирующими нагрузками. К главным особенностям этих элементов можно отнести:

• незначительное увеличение массы готового изделия;
• усиление конструкции, защиту металла от прогиба или перекоса;
• выполнение декоративных функций (для ребер, наносимых на лицевую сторону изделий).

Аксонометрия с вырезом четверти

Для создания аксонометрии с вырезом четверти создаем эскиз на плоскости zx, как показано на рисунке.

Командой «Сечение по эскизу» создаем вырез четверти.

Выбираем подходящий цвет модели, окрашиваем грани .

Предупреждение газовых раковин

Форма отливки должна обеспечивать всплывание неметаллических включений и выход газов, выделяющихся при остывании отливки в результате понижения растворимости газов в металле с уменьшением его температуры.

При отливке литого поддона днищем вверх (рис. 472, а) газовые пузырьки скопляются в верхушках ребер, что резко ослабляет их прочность. Лучше придать днищу конструктивный уклон и перенести ребра на внутреннюю поверхность (вид б). Рекомендуется отливать такие детали ребрами вниз (вид в). В этом случае газовая пористость сосредоточивается в прибыли на фланце, удаляемой при последующей механической обработке. Применяют также отливку с наклоном формы.

У цилиндрических деталей (вид г) целесообразно делать верхние стенки коническими (вид д) или слабосферическими (вид е).

В дисковых деталях (вид ж) диски и ребра следует выполнять по конусу (вилы з, и).

Внутренние перегородки (вид к) рекомендуется делать сводчатыми. Для отвода газовых пузырьков и неметаллических включений целесообразно предусматривать в верхней части перегородок бобышки (вид л) или бонки (вид м) или устанавливать выпоры (штриховые линии).

К технологическим способам предупреждения газовой пористости и раковин относятся отливка под вакуумом и присадка в металл газопоглощающих веществ (церий).

Как создают ребра жесткости?

Ребро жесткости на станке получается в результате изгибания металлической заготовки под определенным углом. Ребра жесткости наносятся по всей поверхности листа с фиксированным шагом. Формирование ребер жесткости на изделии осуществляется за одну технологическую операцию.

Станки для накатки применятся для работы с разными видами тонколистового металлопроката: гальванизированной сталью, нержавейкой, оцинковкой и др. Кроме формирования ребер жесткости, некоторые модели станков могут осуществлять прессовку металла для улучшения его прочностных показателей и устойчивости к нагрузкам. Подобное оборудование востребовано при создании и обслуживании систем ОВК, в гражданском и промышленном строительстве, приборостроении и автомобильном производстве.

Соединение части вида и части разреза

По заданию нам требуется соединить часть вида и часть разреза. Лучше всего соединить часть вида спереди с частью фронтального разреза детали.

1. Создаем ассоциативный чертеж детали.

2. Удаляем вид спереди. В панели «Обозначения» выбираем команду «Линия сечения/разреза» выбираем команду «Линия сечения/разреза» и на активном виде сверху проводим линию разреза.

Компас построил нам полный фронтальный разрез детали.

Ребра жесткости в этом случае не штрихуются ,

если при соединении части вида и части разреза с осевой совпадает проекция ребра, то эту линию показывают, увеличивая или уменьшая разрез тонкой сплошной линией .

Если разрез проходит вдоль оси симметрии детали, то буквенное обозначение его отсутствует.

3. Разрушаем фронтальный разрез. Удаляем штриховку, кликнув по ней левой кнопкой мыши.

4. Удаляем ненужные линии внутреннего контура с левой стороны детали.

5. Очерчиваем ребра жесткости.

6. Левее ребра отверстия кривой Безье проводим сплошную тонкую линию (в Компасе – для линии обрыва). Штрихуем часть детали, попавшей в разрез.

Итак, мы откорректировали наш чертеж и получили соединение части вида и части фронтального разреза детали.

Теперь вставляем рисунок аксонометрии с вырезом четверти в чертеж, предварительно включив в расчет операцию сечения по эскизу. Проводим осевые, проставляем размеры, корректируем основную надпись .

Подробный видеоурок ждет, когда вы его посмотрите.

Небольшое дополнение к уроку: видео на тему — "Как сделать штриховку на изометрии в чертеже". Т. е. вместо картинки вставим произвольный вид, выберем изометрию и отредактируем изображение.

После просмотра, смею надеяться, у вас не возникнет затруднений с соединением части вида и части разреза и созданием фронтального разреза детали в Компасе.

Ранты

Внешние обводы литых деталей рекомендуется снабжать рантами (рис. 473, а, б) с целью увеличения жесткости, повышения равномерности застывания и (у чугунных отливок) предотвращения отбела чугуна.

У стыкуемых по торцам деталей (вид в) ранты способствуют равномерному распределению сил затяжки. При наличии рантов легче зачистить неровности и уступы, образующиеся на стыках вследствие неточности литья, и добиться совпадения наружных контуров стыков.

Как правило, следует снабжать окантовками облегчающие и технологические отверстия в стенках (виды г, д) для повышения прочности и улучшения условий охлаждения отливки. Ориентировочные размеры рантов приведены на видах а, г.

Фланцы

Толщину фланцев, обрабатываемых с одной стороны (рис. 474, а), делают в среднем равной (1,5—1,8)·s; толщину фланцев, обрабатываемых с двух сторон (вид б),—(1,8—2)·s, где s — толщина прилегающей стенки.

Для повышения прочности и жесткости фланцы соединяют со стенками ребрами (вид в) или придают фланцам коробчатые формы.

Способы устранения массивов во фланцах увеличенной высоты показаны на рис. 475, а—в.

Отверстия

Следует избегать выполнения в отливках отверстий малого диаметра и большой длины.

Для ориентировочного определения минимального диаметра отверстий можно пользоваться формулой d = d₀ + 0,1l, где l — длина отверстия, мм (рис. 476). Для алюминиевых сплавов и бронз d₀ = 5; для чугунов d₀ = 7; для сталей d₀ = 10 мм. Отверстия меньшего диаметра следует сверлить. Длинные отверстия (типа масляных каналов) лучше выполнять сверлением, заливкой трубок или заменять их трубчатыми съемными магистралями.

Конфигурация литых масляных каналов и маслосодержащих полостей должна допускать полную очистку поверхностей от литейного пригара, песка и прочих засорений. После тщательной зачистки поверхности необходимо покрывать маслом и температуростойкими составами (бакелитом, силоксановыми эмалями).

Толщина стенок

Как правило, рекомендуется применять стенки наименьшей толщины, допускаемой условиями литья и прочностью делали.

На рис. 483 приведена минимальная толщина s стенок для различных литейных сплавов в зависимости от приведенного габаритного размера детали, вычисляемого по формуле

где l — длина: b — ширина; h — высота детали, мм. График составлен для наружных стенок при литье в песчаные формы II и III классов точности. Толщину внутренних стенок, перегородок и ребер делают в среднем на 20% меньше.

График может служить только для ориентировочной оценки толщины стенок. Допустимая толщина стенок сильно зависит от конфигурации отливки. Сложные отливки, формуемые в нескольких опоках с применением большого числа стержней, необходимо делать толстостенными, большое влияние окатывает технология литья: состав формовочных и стержневых смесей, условия питания и охлаждения, устройство литниковой системы и др.

В тяжелонагруженных деталях (станины молотов, клети прокатных станов и др.) толщина стенок определяется действующими нагрузками и условием жесткости конструкций и значительно превышает приведенные на рис. 483 значения. Однако и в данном случае целесообразно применять стенки наименьшей толщины, достигая необходимой прочности и жесткости отливки за счет рациональных форм.