ГОСТ Р 59037-2020

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Аддитивные технологии

КОНСТРУИРОВАНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

Руководящие принципы

Additive technologies. Designing metal parts. Guidelines processes

ОКС: 25.040.99

              77.160

Дата введения 2021-03-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Обществом с ограниченной ответственностью "Русатом - Аддитивные Технологии" (ООО "РусАТ")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 182 "Аддитивные технологии"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 18 ноября 2020 г. N 1119-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

     1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает общие требования к конструированию и оценке целесообразности применения аддитивных технологий (АТ) при изготовлении металлических изделий.

Настоящий стандарт предназначен для конструкторов, технологов и иных специалистов, связанных с конструированием и изготовлением металлических изделий.

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 2.052 Единая система конструкторской документации. Электронная модель изделия. Общие положения

ГОСТ 2.053 Единая система конструкторской документации. Электронная структура изделия. Общие положения

ГОСТ 2.118 Единая система конструкторской документации. Техническое предложение

ГОСТ 2.124 Единая система конструкторской документации. Порядок применения покупных изделий

ГОСТ 21495 Базирование и базы в машиностроении. Термины и определения

ГОСТ Р ИСО 10303-107 Системы автоматизации производства и их интеграция. Представление данных об изделии и обмен этими данными. Часть 107. Интегрированные прикладные ресурсы. Взаимосвязи определений анализа методом конечных элементов

ГОСТ Р 57558/ISO/ASTM 52900 Аддитивные технологические процессы. Базовые принципы. Часть 1. Термины и определения

ГОСТ Р 57911 Изделия, полученные методом аддитивных технологических процессов. Термины и определения

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

     3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ Р 57558, ГОСТ Р 57911.

     4 Общие положения

4.1 АТ, как и все современные технологии металлообработки, являются сложным инструментом, и для их успешного применения необходима реализация комплексного подхода, а именно: обеспечение всего производственного цикла изготовления изделия необходимыми ресурсами, начиная от процесса конструирования, совокупности возможностей производства (наличия исходных материалов, определенного оборудования), наличие соответствующей АТ, квалифицированного персонала, нормативной и технической документации, методологии подтверждения необходимых показателей (характеристик, свойств) изделия на каждом этапе производства, обеспечение безопасных условий каждой производственной операции.

4.2 Эффективность использования АТ обеспечивается возможностью комплексной оптимизации геометрии, структуры и физико-механических свойств материала при помощи многофакторного моделирования начиная с ранних стадий разработки конструкции.

     5 Обобщенные принципы и этапы конструирования

5.1 Обобщенными принципами конструирования применительно к АТ являются:

- оптимизация показателей (характеристик, свойств) изделия, например массы, жесткости и его эффективности по функциональному назначению;

- минимизация количества составных частей в изделии при сохранении функциональности изделия;

- сокращение объема механической обработки;

- уменьшение массы изделий за счет повышения компактности конструкций, устранения невыгодных видов нагружения, замены изгиба растяжением - сжатием путем применения ячеистых структур;

- оптимизация сборочных операций составных частей изделия, упрощение операций сборки, в том числе с учетом дополнительной подготовки сопрягаемых поверхностей;

- оптимизация технологической цепочки производства изделия, применение оптимальной последовательности технологических операций для получения необходимых показателей (характеристик, свойств) изделия при минимальной себестоимости изготовления.

5.2 Конструирование изделия осуществляют на основе технического предложения по ГОСТ 2.118, которое, как минимум, должно содержать:

- функциональное назначение;

- свойства изделия;

- условия эксплуатации изделия;

- показатели надежности;

- рабочие и базовые поверхности, массогабаритные характеристики, присоединительные размеры;

- массовость производства, объем выпуска.

5.3 Для большей части изделий процесс конструирования можно разбить на пять этапов:

- выбор материала;

- выбор формы;

- определение размеров;

- проведение моделирования и расчетов;

- формализация результатов, нормоконтроль.

5.4 На 1-м этапе осуществляют определение материала, в том числе выбор из номенклатуры применяемых конструкционных материалов с известными физическими, механическими и технологическими свойствами, в соответствии с анализом сходных по конструктиву изделий и условий их эксплуатации, применение покупных изделий по ГОСТ 2.124.

5.5 На 2-м этапе определяют внешний вид изделия, устанавливают формы ограничивающих изделие поверхностей, их сочетания и соотношения. При выборе поверхностей руководствуются рядом критериев, из которых главными являются следующие:

- эксплуатационные характеристики;

- конструктивная целесообразность;

- технологичность;

- эстетичность.

При этом выбор форм свободных поверхностей полностью обуславливается функциональным назначением изделия по ГОСТ 2.053.

Примечание - Многообразие поверхностей деталей изделий по ГОСТ 21495 сводится к четырем видам:

- функциональные (исполнительные) поверхности - поверхности, при помощи которых деталь выполняет свое служебное назначение;

- основные базы - поверхности, при помощи которых определяется положение данной детали в изделии;

- вспомогательные базы - поверхности, при помощи которых определяется положение присоединяемых деталей относительно данной;

- свободные поверхности - поверхности, не соприкасающиеся с поверхностями других деталей, служащие для соединения основных, вспомогательных и функциональных.

5.6 На 3-м этапе определяют геометрические размеры по ГОСТ 2.052, в том числе свободные и функциональные (исполнительные). Проверку формы и размеров изделия осуществляют из условий обеспечения функционального назначения изделия.

5.7 На 4-м этапе исходя из функционального назначения изделия проводят моделирование и расчеты различного характера, в том числе методом конечных элементов по ГОСТ Р ИСО 10303-107.

5.8 Завершающим этапом процесса конструирования является формализация (оформление) результатов и проведение операций нормоконтроля документации. При этом при применении АТ итоговым результатом конструирования должна являться электронная модель изделия по ГОСТ 2.052 (3D-модель изделия) для последующей конвертации в рабочий файл 3D-принтера (управляющий машинный код).

5.9 Если условие прочности (или иное требование к изделию) не выполнено, проводят работы по корректировке геометрической формы и размеров изделия, применяемого материала.

За счет материала варьируют механические (предельно допускаемые прочностные и упругие) характеристики изделия. Обеспечение механических характеристик изделия осуществляют преимущественно изменением геометрических форм и размеров изделия, в том числе с использованием следующего набора инструментов:

- минимизации элементов, работающих на изгиб, введения элементов, работающих на растяжение и сжатие;

- применение элементов оптимального поперечного сечения (тонкостенные профили и оболочки с наилучшим соотношением момента инерции к массе).

Примечание - Необходимо учитывать, что в ходе процесса изменения геометрических форм и размеров изделия могут появиться поверхности, требующие дополнительных технологических поддержек, которые при постобработке будет затруднительно (невозможно) удалить.

     6 Требования к показателям изделий

6.1 При конструировании изделий необходимо определять, оценивать и учитывать конструктивные и функциональные показатели (характеристики, свойства) изделий в части соответствия:

- внешним воздействующим факторам;

- экологическим требованиям;

- экономическим требованиям;

- требованиям к заданной геометрии;

- требованиям к физико-механическим свойствам материала;

- требованиям к надежности изделия.

6.2 Внешние воздействующие факторы определяют:

- как температурные режимы работы изделия: диапазоны температур хранения и температур эксплуатации изделия (рабочих температур), цикличность температурных воздействий;

- условия эксплуатации изделия в части воздействия агрессивных сред (химических веществ, вступающих в реакцию с материалом изделия, веществ, поглощаемых материалом изделия, коррозионных процессов);

- воздействие излучений (неионизирующих: света, радиоволн, микроволн и т.д.; ионизирующих: альфа-, бета-, гамма-излучений, рентгеновского излучения и т.д.);