Выбор материалов конструкций

Выбор материалов конструкций разрабатываемого изделия проводим согласно требованиям, изложенным в ТЗ.

Материалы конструкций должны обладать следующими свойствами:

- иметь малую стоимость;

- легко обрабатываться;

- быть легким;

- обладать достаточной прочностью и легкостью;

- внешний вид материала кожуха, лицевой и задней панелей должен отвечать требованиям ТЗ;

- сохранять свои физико-химические свойства.

Применение унифицированных материалов конструкций, ограничения номенклатуры применяемой детали позволяет уменьшить себестоимость разрабатываемого изделия, улучшить производственную и эксплуатационную технологичность.

Сохранение физико-химических свойств материалов в процессе их эксплуатации достигается выбором для них необходимых покрытий. При выборе покрытий для материалов конструкций необходимо руководствоваться рекомендациями и требованиями изложенными в ГОСТ9.303‑84 и ОСТ4ГО.014.000. Изготовление деталей конструкции типовыми технологическими операциями также позволяет снизить затраты при серийном выпуске изделия в промышленности. При изготовлении РЭА наиболее широкое применение нашли следующие технологические операции:

- штамповка;

- точечная электросварка;

- и другие.

Для разрабатываемого прибора, учитывая программу выпуска целесообразно применение деталей, изготовленных штамповкой.

Холодная штамповка относится к наиболее прогрессивным способам изготовления заготовок деталей из листа и ленты вырубкой, вытяжкой, проколкой, гибкой, раздачей и т.д. Однако целесообразность её применения определяется рядом условий и прежде всего серийностью выпуска изделия, конфигурацией детали, механическими свойствами материала, требуемой точностью изготовления детали.

Детали из листового материала в наиболее общем виде можно разделить на плоские, гнутые и объемные (полые), а соответствующие операции холодной штамповки - на вырубку гибку и вытяжку. Плоские заготовки, получаемые холодной штамповкой, основанные на резании материалов (отрезка, вырубка, пробивка, надрезка, зачистка и т.п.), можно изготовлять из всех металлов и их сплавов, а также из многих неметаллических материалов. Гнутые и объемные (полые) детали, получаемые пластическим деформированием материалов целесообразнее изготовлять из материалов со сравнительно малым пределом текучести, низкой твердостью и большим относительным удлинением.

Анализ наиболее распространенных конструкций заготовок деталей, изготовляемых холодной штамповкой, позволяет установить некоторые технологические особенности их конструирования, в соответствии с которыми следует:

- шире применять штампосварные конструкции;

- учитывать технологические особенности различных штамповочных операций;

- для увеличения прочности деталей применять ребра жесткости, загибку фланцев, отбортовку и закатку кромок;

- избегать сложных кривых (окружностей), внутренних откосов;

- обеспечивать конфигурацию деталей или её развертки, дающей наивыгоднейшее использование листового материала и позволяющее применять малоотходный или безотходный раскрой; если отходы неизбежны, то желательно придавать им конфигурацию, соответствующую другой детали, согласованием конфигурации и расположения наружного контура одной детали с наружным контуром другой или использование отходов внутреннего контура;

- снижать трудоемкость изготовления детали применением стандартных профилей;

- максимально унифицировать марки материала и уменьшать номенклатуру применяемых толщин материала.

Плоские детали из листового материала толщиной от 0.05 до 25мм можно отрезать на гильотинных ножницах, в отрезных штампах и вырубать в штампе на прессе.

Способ получения детали зависит от контура детали или развертки. Унификация размеров вырубаемых элементов (отверстий, пазов, выступов, радиусов сопряжений) позволяет использовать поэлементно штамповку. Минимальная ширина детали для отдельных участков её контура зависит от толщины металла и его механических свойств. Толщина материала заготовки, её ширина также влияет на конструктивные формы заготовок при изготовлении их рассматриваемым способом.

Основные технологические требования к конструкции гнутой детали заключаются в обеспечении формы гибки. Наиболее технологичны Г‑образные и П‑образные сечения, т.е. детали типа уголков и скоб.

При выборе конструкции детали, изготовленной гибкой, рекомендуется:

- при гибке твердых и малопластичных металлов (бронза, сильно наклепанная латунь, лента пружинной стали и др.) линию сгиба располагают перпендикулярно направлению проката;

- минимально допустимые радиусы применять только при необходимости;

- если деталь имеет П‑образную форму и скошенные до зоны деформации боковые стороны, то происходит неполный изгиб, а в месте изгиба - смятие заготовки.

Штампованные детали изготавливаются двумя группами технологических операций: разделительные и формообразующие. К первой группе относятся операции отрезки, вырубки, пробивки и т.п. Ко второй группе относятся операции гибки, вытяжки, высадки и т.п. Стоимость штампованной детали тем меньше, чем проще её форма и размеры. Для изготовления деталей из листовых материалов применяют разнообразные материалы, как металлические, так и неметаллические. Из металлических сплавов широкое применение получили алюминиевые сплавы из стали, используется также латунь и магниевые сплавы. Учитывая специальные требования к прочности прибора, рекомендуется изготавливать кожух и основание прибора из стали толщиной 1.5...2мм. Исходя из вышесказанного, выбираем сталь марки Ст08кп.

Для изготовления печатных плат в РЭА наиболее широкое распространение получили стеклотекстолит и гетинакс. Материал для изготовления печатной платы должен иметь следующие показатели (в заданных условиях эксплуатации РЭС):

· большую электрическую прочность;

· малые диэлектрические потери;

· допускать штамповку;

· выдерживать кратковременное воздействие температуры до плюс 240⁰С в процессе пайки на плате ЭРЭ;

· иметь высокую влагостойкость;

· быть дешёвым;

· обладать химической стойкостью к действию химических растворов, используемых в техпроцессах изготовления платы.

Для изготовления плат общего применения в РЭС наиболее широко используется стеклотекстолит. Фольгированный стеклотекстолит представляет собой слоистый прессованный материал, изготовленный на основе ткани из стеклянного волокна, пропитанной термореактивным связующим на основе эпоксидной смолы, и облицованный с одной стороны медной электролитической оксидированной или гальваностойкой фольгой (изготавливают листами толщиной: до 1 мм - не менее 400х600мм; от 1,5 и более - не менее 600х700мм). На основании вышеприведенного, для изготовления печатной платы может использоваться следующий материал:

- СФ-2-35-1,5 ГОСТ 10316-78 - стеклотекстолит фольгированный предназначен для изготовления печатных плат с повышенными диэлектрическими свойствами.

Поверхностное электрическое сопротивление после кондиционирования в условиях 96ч/плюс 40°C/ 93%, Ом не менее 10¹⁰

В таблице 3.2.1 приведены материалы, используемые для изготовления блока управления замком на электронных ключах.

Таблица 3.2.1 – Применяемые материалы.