Рис. 8.11.
Рис. 8.10.
Пример 8.7
Размерный анализ процесса механической обработки проводят в следующем порядке. Для детали (рис. 8.11) вычерчивают совмещенный эскиз исходной заготовки и готовой детали (рис. 8.12), на котором отражают также промежуточные состояния заготовки. Все поверхности заготовки и детали нумеруют по порядку, слева направо, и через них проводят вертикальные линии. Между этими линиями указывают размеры исходной заготовки В, готовой детали А , припуски Z n (индекс п обозначает номер поверхностей, к которым они относятся), а также технологические размеры S, получаемые в результате выполнения каждого технологического перехода. Размеры S указывают в виде направленных стрелок, при этом точка ставится на линии, соответствующей поверхности, которая используется в качестве технологической или настроечной базы.
Рис. 8.12.
Рис. 8.13.
На рис. 8.12 представлен размерный анализ ТП изготовления ступенчатого валика из штампованной заготовки за три операции. На первой операции («фрезерно-центровальная») выполняются размеры S ] и 5 2 , на второй операции («токарная 1») - размер S:i . На третьей операции («токарная 2») выдерживаются размеры S A и S 5 (двукратная обработка торцовой поверхности может быть обусловлена повышенными требованиями, например, к шероховатости поверхности). Выявление размерных цепей начинают с последней операции, т.е. двигаясь по размерной схеме снизу вверх. Для упрощения процесса выявления размерных цепей рекомендуется построить граф размерных связей (рис. 8.13). Вначале строят граф технологических размеров, где кружочками с цифрами внутри обозначаются обрабатываемые поверхности (в виде двойного кружочка обозначается поверхность заготовки, от которой начинается обработка).
Данный граф дополняют графом размеров заготовки (размеры заготовки изображают при этом двойными линиями) и получают совмещенный граф, на котором в виде дуг изображают размеры готовой детали и в виде ломаных линий - припуски на обработку (стрелка на таких линиях указывает, к какой поверхности относится припуск). Важно строить совмещенный граф так, чтобы его ребра (линии) не пересекатись. Любой замкнутый контур совмещенного графа образует размерную цепь. Замыкающим звеном (которое обычно заключают в квадратные скобки) у такой цепи является либо размер детали, либо припуск на обработку (рис. 8.14). Размерные цепи рекомендуется строить таким образом, чтобы припуски и размеры А детати не входили в них в качестве составляющих звеньев. Любая технологическая размерная цепь имеет одно замыкающее звено и два или более составляющих звеньев.
Свои особенности имеет размерный анализ технологических процессов механической обработки заготовок для корпусных детатей. При построении размерной схемы таких процессов следует учитывать, что размеры, опре-
Рис. 8.14.
а-в - для определения технологических размеров S v S 3 и 5, соответственно; г-е - для определения размеров заготовки B v В 3 и В 2 соответственно
деляющие положение основных отверстий корпусной детали, обрабатываемых на нескольких операциях, имеют одинаковые номинальные значения, но выполняются с различной точностью. В этой связи на размерной схеме линия, определяющая положение оси основного отверстия, выполняется прерывистой. На рис. 8.15 изображена размерная схема обработки заготовки корпусной детали, выполняемой за три операции. На первой операции («фрезерная») выполняется размер S 0 , на второй операции («расточная 1») размер S v на третьей операции - размер S 2 . В результате решения размерных цепей выясняется, может ли принятый вариант технологического процесса изготовления детали обеспечить ее точность в соответствии с чертежом.
При этом важно, чтобы точность выполнения технологических размеров S не превышала среднюю экономическую точность принятых методов обработки. В противном случае следует пересмотреть рассматриваемый вариант технологического процесса изготовления детали.
Рис. 8.15. Размерная схема (а) и технологические размерные цепи (б) процесса механической обработки заготовки корпусной детали (R = D/2)
Материал детали: Сч - 21.
Тип заготовки: литье в песчано- глинистые сырые формы.
Эскиз детали
Технические требования:
2R 9 , 2R 8 =±0,04.
Анализ технологичности детали
Деталь не имеет сложных и специальных элементов. Номиналы размеров и допуски стандартные. Точность размеров соответствует шероховатости поверхностей. Осевые размеры проставлены от разных поверхностей.
В качестве заготовки выбираем литье в песчано- глинистые сырые формы машиной формовкой, т. к. материал детали - Сч - 21.
Эскиз заготовки
Технические требования:
2R 0 6 ,2R 0 8 =±0,5; 2R 0 9 , 2R 0 8 =±0,7. 2R 0 7 , 2R 0 6 =±0,7
Выбираем наиболее точные поверхности в качестве основных баз для всех операций. При этом учитываем принципы постоянства баз и совмещения измерительных баз с технологическими. Таким образом, технологическими базами будут являться торцы 1 и 4, диаметры 6 и 8.
Разрабатываем маршрутный технологический процесс. Для этого определяем план обработки каждой поверхности исходя из ее шероховатости и точности. Наибольшую точность имеют размеры 2R8 и 2R9, Б1 (7 кв.). Заданную н чертеже несоосность можно получить только на чистовой операции. Назначаем этапы обработки детали: Токарная черновая, Токарная чистовая, Шлифовальная черновая, Шлифовальная чистовая.
С учетом обработки с двух сторон внутренних и одной наружной стороны предлагаем технологический процесс:
Операция 0: Заготовительная - литье.
Операция 10: Токарно - револьверная черновая;
Операция 20: Токарно - револьверная черновая;
Операция 30: Токарная с ЧПУ чистовая;
Операция 40: Токарная с ЧПУ чистовая;
Операция 50: Внутришлифовальная предварительная;
Операция 60: Внутришлифовальная окончательная.
Разработка операций технологического процесса
Операция 10. Токарно - револьверная черновая
Заготовка устанавливается в 3 - х кулачковом патроне по торцу и наружному размеру 2R 6 .
Технические требования на расположение поверхностей (несоосность) назначаем: 2R 0 6 ,2R 10 8 =±0,1; 2R 10 9 , 2R 10 8 =±0,1.
Операция 20. Токарно - револьверная черновая
Заготовка устанавливается в цанге по уже обработанному торцу и внутреннему размеру 2R 8 .
Шероховатость и толщину дефектного слоя определяем: Rz 40 (соответствует Ra 10), h=50мкм.
Допуски на размеры назначаем по таблицам среднестатистической погрешности механической обработки.
Технические требования на расположение поверхностей (несоосность) назначаем: 2R 20 6 ,2R 10 8 =±0,1; 2R 20 7 , 2R 20 6 =±0,1.
Операция 30. Токарная с ЧПУ чистовая
Заготовка устанавливается в 3 - х кулачковом патроне по торцу и наружному размеру 2R6.
Шероховатость и толщину дефектного слоя определяем: Rz 20 (соответствует Ra 5), h=20мкм.
Допуски на размеры назначаем по таблицам среднестатистической погрешности механической обработки.
Технические требования на расположение поверхностей (несоосность) назначаем: 2R206,2R308=±0,06; 2R309, 2R308=±0,06.
Операция 40. Токарная с ЧПУ чистовая
Заготовка устанавливается в цанге по уже обработанному торцу и внутреннему размеру 2R 8 . Назначаем Ra 5, h=50мкм
Допуски на размеры назначаем по таблицам среднестатистической погрешности механической обработки.
Технические требования на расположение поверхностей (несоосность) назначаем: 2R 40 6 ,2R 30 8 =±0,06;
Операция 50. Внутришлифовальная черновая
Шероховатость и толщину дефектного слоя определяем: Rz 10 (соответствует Ra 2,5), h=20мкм.
Допуски на размеры назначаем по таблицам среднестатистической погрешности механической обработки.
Технические требования на расположение поверхностей (несоосность) назначаем: 2R 20 6 ,2R 50 8 =±0,05; 2R 50 9 , 2R 50 8 =±0,05.
Операция 60. Внутришлифовальная чистовая
Заготовка устанавливается в приспособлении по торцу и наружному размеру 2R 6 .
Шероховатость и толщину дефектного слоя определяем: Rz 5 (соответствует Ra 1,25), h=20мкм.
Допуски на размеры назначаем по таблицам среднестатистической погрешности механической обработки.
Технические требования на расположение поверхностей (несоосность) назначаем: 2R 20 6 ,2R 60 8 =±0,015; 2R 60 9 , 2R 60 8 =±0,04.
Размерная схема и размерные цепи диаметральных размеров
Размерная схема и размерные цепи осевых размеров
Расчет размерных цепей вручную
Определение фактических осевых размеров детали и реально удаляемых припусков на каждом переходе.
Уравнение (1) размерной цепи
А 50 - А 60
Определяем фактическое поле рассеяния замыкающего звена:
Минимальный припуск
Z min =Rz+T=0,01+0,02=0,03
Максимальный припуск
Z max = Z min +=0,03+0,87=0,9
Исходный средний размер замыкающего звена
Средний размер составляющего звена
А 60ср =125+(0-0,62)/2=124,69
Рассчитываем средний размер определяемого звена
А 50ср =(А 60ср)/1=0,465+124,69=125,155
Найдем номинальный размер определяемого звена
=- (EIA опр +ESA опр)/2, А 50ном =125,155-(0-0,25)/2=125,28
Запас по допуску замыкающего звена
V= EIA+ESA-= Z max - Z min - =0,9-0,03-0,87=0
Т. к. V=0, то округление номинального размера определяемого звена на производим.
Величина коррекции номинального рзмера
К=-=125,28-125,28=0
Фактический средний размер замыкающего звена
Фактический наименьший размер замыкающего звена:
0,465-0,87/2=0,03
Фактический наибольший размер замыкающего звена:
0,465+0,87/2=0,9
Запас по нижнему пределу замыкающего звена:
V н =0,03-0,03=0
Запас по верхнему пределу замыкающего звена:
Уравнение (2) размерной цепи:
А 40 - А 50
Z 1 50min =Rz+T=0,02+0,02=0,04 Z 1 50ср =0,04+0,5/2=0,29
А 40ср =(0,29+125,155)/1=125,445
А 40ном =125,445-(0-0,25)/2=125,57
V=0,54-0,04-0,5=0
А 40окр =125,57
К=125,57-125,57=0
- 0,29+0=0,29
- 0,29-0,5/2=0,04
- 0,29+0,5/2=0,54
V н =0,04-0,04=0
V В =0,54-0,54=0
13-14. Поскольку V н = V В =0, то относительные показатели дефицита на рассчитываем.
Уравнение (3) размерной цепи:
А 30 - А 40
Z 4 40min =Rz+T=0,02+0,02=0,04 Z 4 40ср =0,04+0,5/2=0,29
А 30ср =(0,29+125,445)/1=125,735
А 30ном =125,735-(0-0,25)/2=125,86
V=0,54-0,04-0,5=0
А 30окр =125,86
К=125,86-125,86=0
- 0,29+0=0,29
- 0,29-0,5/2=0,04
- 0,29+0,5/2=0,54
V н =0,04-0,04=0
V В =0,54-0,54=0
13-14. Поскольку V н = V В =0, то относительные показатели дефицита на рассчитываем.
Уравнение (4) размерной цепи:
А 20 - А 30
Z 1 30min =Rz+T=0,04+0,05=0,09 Z 1 30ср =0,09+0,88/2=0,53
А 20ср =(0,53+125,735)/1=126,265
А 20ном =126,265-(0-0,25)/2=126,39
V=0,97-0,09-0,88=0
А 20окр =126,39
К=126,39-126,39=0
- 0,53+0=0,53
- 0,53-0,88/2=0,09
- 0,53+0,88/2=0,97
V н =0,09-0,09=0
V В =0,97-0,97=0
13-14. Поскольку V н = V В =0, то относительные показатели дефицита на рассчитываем.
Уравнение (5) размерной цепи:
А 10 - А 20
Z 4 20min =Rz+T=0,2+0,4=0,6 Z 4 20ср =0,6+1,26/2=1,23
А 10ср =(1,23 +126,265)/1=127,495
А 10ном =127,495-(0-0,63)/2=127,81
V=1,86-0,6-1,26=0
А 10окр =127,81
К=127,81-127,81=0
- 1,23+0=1,23
- 1,23-1,26/2=0,6
- 1,23+1,26/2=1,86
V В =1,86-1,86=0
13-14. Поскольку V н = V В =0, то относительные показатели дефицита на рассчитываем.
Уравнение (6) размерной цепи:
А 0 - А 10
Z 1 10min =Rz+T=0,2+0,4=0,6 Z 1 10ср =0,6+5,63/2=3,415
А 0ср =(3,415+127,495)/1=130,91
А 0ном =130,91-(0-0,63)/2=131,225
V=6,23-0,6-5,63=0
А 0окр =131,225
К=131,225-131,225=0
- 3,415+0=3,415
- 3,415-5,63/2=0,6
- 3,415+5,63/2=6,23
V В =6,23-6,23=0
13-14. Поскольку V н = V В =0, то относительные показатели дефицита на рассчитываем.
Уравнение (7) размерной цепи:
Б 50 + А 50 - А 60 - Б 60
Z 2 60min =Rz+T=0,01+0,02=0,03 Z 2 60ср =0,03+1,29/2=0,675 Б 60ср =25+(0,1-0,1)/2=25
Б 50ср =(0,675-(125,155-124,69-25)/-1=25,21
Б 50ном =25,21-(0-0,22)/2=25,32
V=1,32-0,03-5,29=0
Б 50окр =25,32
К=25,32-25,32=0
- 0,675+0=0,675
- 0,675-1,29/2=0,03
- 0,675+1,29/2=1,32
V н =0,03-0,03=0
V В =1,32-1,32=0
13-14. Поскольку V н = V В =0, то относительные показатели дефицита на рассчитываем.
Уравнение (8) размерной цепи:
Б 30 + А 40 - А 50 - Б 50
Z 2 50min =Rz+T=0,02+0,02=0,04 Z 2 50ср =0,04+0,94/2=0,51
Б 30ср =(0,51-(125,445-125,155-25,21)/1=25,43
Б 30ном =25,43-(0-0,22)/2=25,54
V=0,98-0,04-0,94=0
Б 30окр =25,54
К=25,54-25,54=0
- 0,51+0=0,51
- 0,51-0,94/2=0,04
- 0,51+0,94/2=0,98
V н =0,04-0,04=0
V В =0,98-0,98=0
13-14. Поскольку V н = V В =0, то относительные показатели дефицита на рассчитываем.
Уравнение (9) размерной цепи:
Б 10 + А 20 - А 30 - Б 30
Z 2 30min =Rz+T=0,04+0,05=0,09 Z 2 30ср =0,04+1,64/2=0,91
Б 10ср =(0,91-(126,265-125,735-25,43)/1=25,81
Б 10ном =25,81-(0-0,54)/2=26,08
V=1,73-0,09-1,64=0
Б 10окр =26,08
К=26,08-26,08=0
- 0,91+0=0,91
- 0,91-1,64/2=0,09
- 0,91+1,64/2=1,73
V н =0,09-0,09=0
V В =1,73-1,73=0
13-14. Поскольку V н = V В =0, то относительные показатели дефицита на рассчитываем.
Уравнение (10) размерной цепи:
Б 0 + А 0 - А 10 - Б 10
Z 2 10min =Rz+T=0,2+0,4=0,6 Z 2 10ср =0,6+8,77/2=4,985
Б 0ср =(4,985-(130,91-127,495-25,81)/1=27,38
Б 0ном =27,38-(1,3-1,3)/2=27,38
V=9,37-0,6-8,77=0
Б 0окр =27,38
К=27,38-27,38=0
- 4,985+0=4,985
- 4,985-8,77/2=0,6
- 4,985+8,77/2=9,37
V В =9,37-9,37=0
13-14. Поскольку V н = V В =0, то относительные показатели дефицита на рассчитываем.
Уравнение (11) размерной цепи:
[В] = А 40 - А 30 + В 20
В ср =55+(0,23-0,23)/2=55
В 20ср =(55-(125,445-125,735)/1=55,29
В 20ном =55,29-(0-0,19)/2=55,385
V=55,25-54,75-0,69=-0,019
В 20окр =55,39
К=55,39-55,385=0,005
55,005-0,69/2=54,66
55,005+0,69/2=55,35
V н =54,66-54,75=-0,09
V В =55,25-55,35=-0,1
Уравнение (12) размерной цепи:
В 20 - А 20 + А 10 + Е 0 - А 0
Z 3 20min =Rz+T=0,04+0,05=0,09 Z 3 20ср =0,09+10,8/2=5,49
Е 0ср =(5,49-(55,29-126,265+127,495-130,91)/1=79,88
Е 0ном =79,88-(2,2-2,2)/2=79,88
V=10,89-0,09-10,8=0
Е 0окр =79,88
К=79,88-79,88=0
- 5,49+0=5,49
- 5,49-10,8/2=0,09
- 5,49+10,8/2=10,89
V н =0,09-0,09=0
V В =10,89-10,89=0
13-14. Поскольку V н = V В =0, то относительные показатели дефицита на рассчитываем.
Проверка полученных данных в проектной задаче с помощью программы РА6. Расчет осевых размеров
Уравнение (1) размерной цепи:
А 50 - А 60
Кодирование для расчета цепи:
- 3 S 13 14 0.03 0.9
- 6 L 13 42 0 -0.25
- 7 L 14 42 125 0 -0.62
Список размерных цепей.
3=S=-(0014<+0042)+(0042<-0013)
Уравнение (2) размерной цепи:
А 40 - А 50
Кодирование для расчета цепи:
- 3 S 12 13 0.04 0.54
- 6 L 12 42 0 -0.25
- 7 L 13 42 125.28 0 -0.25
Список размерных цепей.
3=S= -(0013<+0042)+(0042<-0012)
Уравнение (3) размерной цепи:
А 30 - А 40
Кодирование для расчета цепи:
- 3 S 41 42 0.04 0.54
- 6 L 12 41 0 -0.25
- 7 L 12 42 125.57 0 -0.25
Список размерных цепей.
3=S= -(0042<+0012)+(0012<-0041)
Уравнение (4) размерной цепи:
А 20 - А 30
Кодирование для расчета цепи:
- 3 S 11 12 0.09 0.97
- 6 L 11 41 0 -0.63
- 7 L 12 41 125.86 0 -0.25
Список размерных цепей.
3=S= -(0012<+0041)+(0041<-0011)
Уравнение (5) размерной цепи:
А 10 - А 20
Кодирование для расчета цепи:
- 3 S 40 41 0.09 1.86
- 6 L 11 40 0 -0.63
- 7 L 11 41 126.39 0 -0.63
Список размерных цепей.
3=S= -(0041<+0011)+(0011<-0040)
Уравнение (6) размерной цепи
А 0 - А 10
Кодирование для расчета цепи:
- 3 S 10 11 0.6 6.23
- 6 L 10 40 ±2.5
- 7 L 11 40 127.81 0 -0.63
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЯДЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИФИ»
НОВОУРАЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
В. Н. Ашихмин
РАЗМЕРНЫЙ АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Москва 2010
УДК 621.0+621.91 ББК 34.5
Ашихмин В. Н. РАЗМЕРНЫЙ АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ: Практикум. М.: НИЯУ МИФИ, 2010. – 60 с.
Пособие содержит методические указания и рекомендации к выполнению практических работ по курсу «Размерный анализ и обоснование технологических решений» и предназначено для студентов специальности 151001 – Технология машиностроения (очная, очно-заочная, заочная формы обучения). Работа 1 также используется при выполнении практических занятий по курсу «Технология машиностроения».
Подготовленов рамках Программы создания иразвития НИЯУ МИФИ.
Рецензент канд. техн. наук, доцент В. И. Занько
Предисловие …………………………………………………………….4
Практическая работа № 1. Задачи размерного анализа |
||
технологических процессов. Разработка стартовой структуры |
||
технологического процесса, назначение этапов, методов |
||
и планов обработки поверхностей.................................................. |
||
Практическая работа № 2. Построение размерной схемы и |
||
графовых моделей размерных связей технологического |
||
процесса....................................................................................... |
||
Практическая работа № 3. |
Выявление размерных цепей............... |
|
Практическая работа № 4. |
Проверка обеспечения точности |
|
конструкторских размеров и колебаний припусков в стартовом |
||
технологическом процессе........................................................... |
||
Практическая работа № 5. |
Расчет размерных цепей....................... |
|
Библиографический список............................................................ |
||
ПРЕДИСЛОВИЕ
Качество продукции в машиностроении определяется прежде всего качеством разработки технологических процессов. Для качественной разработки технологических процессов при использовании настроенного на размер оборудования необходимо проведение размерно-точностного анализа.
В ходе проведения размерного анализа должны быть выявлены все размерно-точностные связи в технологическом процессе, начиная от размеров исходной заготовки до размеров готовой детали. Именно такой подход рассматривается в предлагаемом пособии. Актуальность данного пособия обусловлена тем, что в последние годы в отечественной технической литературе практически не издаются книги по размерному анализу технологических процессов.
При решении задач размерного анализа использована методика, основанная на применении теории графов. Это наиболее эффективный математический аппарат для моделирования размерно-точностных связей технологических процессов. Применение этого аппарата способствует развитию навыков математического моделирования у специалиста – технолога.
В отличие от традиционных методик, в которых выявление размерных цепей производится на совмещенном графе, что связано с определенными трудностями, в пособии использована усовершенствованная методика применения графовых моделей при размерном анализе технологических процессов .
Учитывая значение размерного анализа в процессе подготовки спе- циалистов-технологов в ряде вузов в учебных планах технологических кафедр предусмотрены соответствующие дисциплины. Так, например, на кафедрах технологии машиностроения УГТУ – УПИ и НГТИ читается курс «Размерный анализ и обоснование технологических решений». В основу предлагаемой работы положен многолетний опыт изучения указанной дисциплины в УГТУ – УПИ. Пособие может быть использовано при проведении практических занятий в рамках курсов «Основы технологии машиностроения» и «Технология машиностроения».
Практическая работа № 11
ЗАДАЧИ РАЗМЕРНОГО АНАЛИЗА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ. РАЗРАБОТКА СТАРТОВОЙ СТРУКТУРЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА, НАЗНАЧЕНИЕ ЭТАПОВ, МЕТОДОВ И ПЛАНОВ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ
Цель работы − уяснение необходимости и общих положений проведения размерного анализа, освоение навыков разработки стартовой структуры технологического процесса как начальной стадии решения прямой (проектной) задачи размерного анализа.
Задание – для детали класса втулок на основе чертежа детали и условий среднесерийного производства разработать стартовую структуру технологического процесса при использовании метода восходящего синтеза (снизу вверх).
Работа рассчитана на 8–12 ч.
Задачи размерного анализа и методы расчета размерных цепей
Размерным анализом технологического процесса называют выявление и фиксирование размерных связей между переходами и операциями конкретного технологического процесса. Таким образом, для решения проектной задачи, когда есть только чертеж детали, необходима разработка первоначального, стартового варианта технологического процесса .
Целью размерного анализа является, прежде всего, обеспечение точности указанных на чертеже размерных связей поверхностей детали. С помощью размерного анализа выявляется наиболее эффективная структура технологического процесса, гарантирующая достижение поставленной цели. В результате размерного анализа
1 Работа № 1 выполняется параллельно на практических занятиях по курсу «Технология машиностроения» и по курсу «Размерный анализ и обоснование технологических решений».
наиболее рационально формируются технологические операции и переходы, проверяются и уточняются принятые схемы базирования, определяются все операционные размеры и размеры исходной заготовки. Кроме того, размерный анализ позволяет выявить и устранить недопустимые колебания величины припуска, что особенно важно на финишных операциях.
Вид задачи определяется тем, что задано и что требуется определить. Если разрабатывается новый технологический процесс, то известны и, значит, заданы конструкторские размеры детали. Следовательно, в ряде технологических размерных цепей известен конструкторский размер со всеми его параметрами. Этот размер и будет замыкающим (исходным) звеном в таких размерных цепях.
Если мы анализируем существующий технологический процесс, то известны все технологические (операционные) размеры и их параметры. Эти размеры – составляющие звенья размерных цепей. Таким образом, в цепях, где замыкающее звено – конструкторский размер, мы сможем определить параметры замыкающего звена, которые будут обеспечены в рассматриваемом технологическом процессе.
В теории размерных цепей эти задачи называют соответственно прямой (проектной) и обратной (проверочной).
При прямой задаче заданы номинальный размер, допуск, предельные отклонения замыкающего (исходного) звена и требуется определить номинальные значения, допуски и предельные отклонения всех составляющих звеньев размерной цепи.
При решении обратной задачи по заданным номинальным значениям, допускам, предельным отклонениям составляющих звеньев требуется определить те же характеристики замыкающего звена или поле рассеяния и предельные значения замыкающего звена.
Наиболее распространены два метода расчета размерных цепей: метод максимума-минимума (max-min ) и вероятностный метод.
Первый метод иногда называют методом полной взаимозаменяемости, а второй – методом неполной взаимозаменяемости. По мнению многих авторов, для расчета технологических размерных цепей следует использовать метод максимума-минимума. Это
обосновывается еще и тем, что число составляющих звеньев в технологических размерных цепях обычно не превышает 4–5.
В данном пособии рассмотрено решение проектной (прямой) задачи, когда технологический процесс еще не существует, а исходным документом является только чертеж детали. Кроме чертежа детали, известна производственная среда, в которой будет реализован технологический процесс, или тип производства.
Стартовый вариант технологического процесса формируется на основе разработанной структуры технологического процесса. В нем назначаются первоначально только величины допусков на технологические размеры и минимальные припуски, снимаемые при выполнении технологических переходов. Таким образом, в отличие от проверочной задачи здесь необходимо определить номинальные размеры и предельные отклонения операционных размеров для всех технологических переходов. Задачи такого типа некоторые авторы называют смешанными.
Методические указания к выполнению работы
В ходе проведения практических занятий каждый студент работает по индивидуальному заданию. На рис. 1.1 приведен эскиз детали типа «втулка», применительно к которой показано выполнение всех этапов задания.
1. Анализ чертежа заданной детали, выбор и определение параметров исходной заготовки. Задана деталь – втулка (см. рис. 1.1). Материал – сталь 30. Масса детали – 2,49 кг. Производство среднесерийное. Предусмотрено использование универсального оборудования, в том числе токарно-револьверного станка с вертикальной осью револьверной головки.
Концентричность поверхностей 4 и 6 будет обеспечиваться по схеме «ОТ ОТВЕРСТИЯ». Отверстие 4 окончательно обрабатывается на токарно-револьверной операции мерным инструментом – разверткой. Торцовые поверхности 1 , 5 , 7 , а также радиальное отверстие 3 связаны линейными размерами. Наружная цилиндрическая поверхность 2 не требует точной обработки. Поверхность 6 обрабатывается на круглошлифовальной операции с базированием на отверстие 4 .
17 +0,5 |
|||
Ra 12,5 |
|||
Ra 12,5 |
|||
Ra 1,6 |
|||
Ra 3,2 |
|||
Ra 1,6 |
|||
Ra 6,3 ()
Ra 3,2
100h 8 |
|
Рис. 1.1. Эскиз детали «втулка» (неуказанные предельные отклонения размеров: H 14; h 14; IT 14/2; номера позиций соответствуют типам обрабатываемых поверхностей)
Нумерация поверхностей детали, связанных линейными размерами, параллельными оси детали, должна производиться по строго определенным правилам:
- номера поверхностей увеличиваются вдоль принятой оси детали;
- фаски не нумеруются;
- для нумерации принимаются только нечетные числа;
- схема конструкторских размерных связей (рис. 1.2) вычерчивается в масштабе.
Рис. 1.2. Схема конструкторских размерных связей
2. Выбор вида исходной заготовки и метода ее получения.
Факторы, определяющие выбор заготовки:
- материал детали – сталь 30 (качественная углеродистая сталь, содержание углерода 0,3 %);
- конфигурация детали – втулка с буртиком и сквозным отверстием;
- тип производства – среднесерийное. Рациональнее при этом типе производства выбрать заготовку, форма которой максимально приближена к форме готовой детали (рис. 1.3). Это сведет к минимуму обработку резанием и отходы в стружку.
Плоскость
Рис. 1.3. Эскиз исходной заготовки
Выбираем метод горячей объемной штамповки в открытых штампах. При соотношении размеров D max > L штамповка производится на молотах или кривошипных горячештамповочных прессах. Сквозные отверстия в исходных заготовках выполняются при условии, что их диаметр не менее 30 мм. Кроме того, длина отверстия должна быть не более диаметра пробиваемого отверстия. Если последнее условие не выполняется, то может быть выполнена наметка (углубление) глубиной до 0,8 диаметра отверстия при изготовлении заготовки на молотах и прессах. Если D max < L , то для деталей типа втулок рациональнее выбрать горячую объемную штамповку на горизонтально-ковочных машинах (ГКМ). Предельная длина получаемого отверстия при штамповке на ГКМ – до трех диаметров. С учетом применения газопламенного нагрева класс точности поковки Т5 по ГОСТ 7505-89.
Рис. 1.4. Упрощенный эскиз исходной заготовки
(1 , 5 , 7 – торцовые поверхности, связанные линейными размерами;
2 , 4 , 6 – цилиндрические поверхности со штамповочными уклонами)
3. Определение общих припусков на обработку и допусков на размеры исходной заготовки.
Определение исходного индекса поковки. Факторы, опреде-
ляющие исходный индекс заготовки, который является ключом к нахождению общих припусков и допусков для поковок:
1) расчетная масса поковки М п.р. , кг.
2) группа стали М1, М2, М3.
3) степень сложности С1, С2, С3, С4.
4) класс точности (для штамповки в открытых штампах Т4 или
Расчетная массы поковки определяется по формуле
М п.р = М д K р,
где K р – расходный коэффициент.
Для деталей круглых в плане (ступицы, шестерни и т.п.) берется
K р = 1,5–1,8. Примем K р = 1,7, тогда М п.р = 2,49. 1,7 = 4,23 кг.
Ответ: Одной из главных задач размерного анализа технологических процессов (ТП) является правильное и обоснованное определение промежуточных и окончательных технологических размеров и допусков на них для обрабатываемой детали.
Размерный анализ ТП на основе выявления и расчета ТРЦ позволяет не только устанавливать технологические размеры и допуски на них, но и более обоснованно разделить процесс на операции и переходы.
Некоторые поверхности заготовок деталей могут подвергаться обработке на нескольких переходах или операциях в зависимости от требуемой шероховатости и точности обработки.
В этом случае оставляется припуск на последующий переход или операцию и устанавливается необходимый промежуточный технологический размер. Для определения этого размера необходимо рассчитать технологическую размерную цепь, у которой замыкающим звеном является припуск.
Припуск должен быть предварительно установлен либо в виде минимального, либо в виде номинального его значения по соответствующим справочникам технолога или расчетом.
Задачи размерного анализа технологических процессов это определение:
· технологических размеров и допусков на них для каждого технологического перехода;
· предельных отклонений размеров, припусков и расчет размеров заготовок;
· наиболее рациональной последовательности обработки отдельных поверхностей детали, обеспечивающей требуемую точность размеров.
Решение всех этих задач возможно лишь на основании выявления и расчета ТРЦ. Для выявления технологических размерных цепей необходимо предварительно разработать технологический процесс обработки заготовки детали и на его основе составить размерную схему процесса.
14. Построение размерной схемы технологического процесса.
Ответ: Размерная схема ТП строится следующим образом.
Вычерчивается эскиз детали и заготовки в одной или двух проекциях, в зависимости от ее конфигурации.
Для тел вращения достаточно одной проекции, при этом можно вычертить только половину детали по оси симметрии.
Для корпусных деталей может потребоваться две или даже три проекции в зависимости от расположения размеров длин.
Над деталью указываются размеры длин с допусками, заданные конструктором.
Для удобства составления размерных цепей, конструкторские размеры обозначаются буквой , где - порядковый номер конструкторского размера. На эскиз детали условно наносятся припуски , где - номер поверхности, к которой относится припуск.
Для снижения вероятности ошибок целесообразно выполнить эскизы операций и получаемые технологические размеры.
Все поверхности детали нумеруются по порядку слева направо.
Через нумерованные поверхности проводятся вертикальные линии.
Между вертикальными линиями, снизу вверх, указываются технологические размеры, получаемые в результате выполнения каждого технологического перехода.
Технологические размеры обозначаются буквой , размеры исходной заготовки - буквой .
Для каждой операции составляются схемы технологических размерных цепей. Если технологический размер совпадает с конструкторским, то получаем двухзвенную размерную цепь. Замыкающие звенья на всех схемах размерных цепей заключаются в квадратные скобки,
Выявление размерных цепей по размерной схеме начинается с последней операции, т.е. по схеме сверху вниз. В такой же последовательности производится и расчет размерных цепей. При этом необходимо, чтобы в каждой новой цепи был неизвестен только один размер.
На основании составленных схем размерных цепей производится определение типов составляющих звеньев и составление исходных уравнений, а затем их расчет.