Сайт о телевидении

РАЗМЕРНЫЙ АНАЛИЗ И РАЗМЕРНЫЕ ЦЕПИ

Общие сведения о размерном анализе. Основные определения.

Расчёты допусков на размеры деталей посадок (вал - отверстия) относительно просты. Они позволяют решать многие задачи теории точности и взаимозаменяемости в технике. Однако на практике в машинах и механизмах, приборах и других технических устройствах взаимное расположение осей и поверхностей деталей, соединяемых в изделиях, зависит от большего числа (три и более) сопрягаемых размеров. Одним из средств определения оптимальных допусков на все конструктивно и (или) функционально связанные размеры в изделии является размерный анализ , который выполняется на основании расчётов размерных цепей . Взаимосвязь размеров и их допустимых отклонений, регламентирующая расположение поверхностей, и осей как одной детали, так и нескольких деталей, в узле или изделий, называется размерной связью деталей .

Размерной цепью называют совокупность размеров, образующихзамкнутый контур , и непосредственно участвующих в решении поставленной задачи. (ГОСТ 16319-80)

С помощью расчётов размерных цепей и размерного анализа решаются следующие задачи:

Устанавливаются ответственные размеры и параметры деталей и узлов, оказывающие влияние на эксплуатационные показатели машины, прибора;

Уточняются номинальные размеры и их предельные отклонения;

Рассчитываются и (или) уточняются нормы точности на машины, приборы и их узлы и детали;

Обосновываются технологические и измерительные базы;

Проводятся метрологические расчёты, определяющие допустимые величины погрешностей (базирования деталей при измерении измерительных средств и методов измерения);

Выбираются измерительные средства для контрольных операций в процессах изготовления, испытания, контроля качества изделий, деталей и др.

Задачи размерного анализа решаются на основе теории размерных цепей. Расчёт размерных цепей является необходимым этапом конструирования машин и приборов.

Основные признаки размерной цепи:

В размерную цепь могут входить только те размеры, которые, будучи функционально и (или) конструкторски связанными, позволяют решить конструкторские, технологические, измерительные или другие, выше названные задачи;

Размеры, входящие в размерную цепь всегда должны образовывать замкнутый контур.

Размеры, входящи е в размерную цепь, называются звеньями.

Звено размерной цепи, являющееся исходным при постановке задачи (например, при конструировании), или получающееся последним в результате решения поставленной задачи (например, технологическая), называется замыкающим .

Замыкающее звено в размерной цепи всегда одно. Остальные звенья размерной цепи (любое число (2 или более)) называются составляющими. Составляющие звенья бывает увеличивающие и уменьшающие.

Увеличивающим называют составляющее звено, с увеличением которого увеличивается замыкающее звено.

Уменьшающим н азывают составляющее звено, с увеличением которого уменьшается замыкающее звено.

Звенья размерной цепи на схеме обозначают прописной (заглавной) буквой с порядковыми цифровыми индексами (1,2,..,n) для составных звеньев и треугольным индексом (А) для замыкающего звена.

Например, размерная цепь А,

Для выделения увеличивающих и уменьшающих составляющих звеньев их помечают стрелкой, размещаемой над буквой:

Стрелка направленная вправо для увеличивающих звеньев A 1, A 2 ;

Стрелка направленная влево для уменьшающих звеньев: B 1, B 2 .

При построении схемы размерной цепи анализируется чертёж изделия

(например, чертёж детали (рисунок 3.1, а); изделия в сборке (рисунок 3.1, б)).

1. Определить поверхности детали, назначенные конструкторскими и измерительными базами;

2. Установить размеры детали, которые могут быть измерены прямыми измерениями непосредственно от конструкторской базы;

3. Установить размеры детали, для оценки точности которых потребуется построение и расчёт размерных цепей, при этом конструкторская база сохраняется;

4. Установить размеры детали, для оценки точности которых, целесообразно назначить новую базовую поверхность (не совпадающую с конструкторской базой). Из этих размеров требуется выделить размеры, которые могут быть измерены прямыми измерениями от новой базы, и размеры, для оценки точности которых потребуется построения и расчёты размерных цепей.

Суть размерного анализа спроектированного технологического про-цесса состоит в решении обратных задач для технологических размерных цепей.

Размерный анализ позволяет оценить качество технологического процесса, в частности, определить, будет ли он обеспечивать выполнение конструкторских размеров, непосредственно не выдерживаемых при обра-ботке заготовки, найти предельные значения припусков на обработку и оценить их достаточность для обеспечения требуемого качества поверхно-стного слоя обрабатываемых поверхностей и (или) возможность удаления припусков без перегрузки режущего инструмента.

Исходными данными для размерного анализа являются чертеж дета-ли, чертеж исходной заготовки и технологический процесс изготовления детали.

Технологический анализ

Технологический анализ детали обеспечивает улучшение технико-экономических показателей разрабатываемого технологического процесса и является одним из важнейших этапов технологической разработки.

Основная задача при анализе технологичности детали сводится к возможному уменьшению трудоемкости и металлоемкости, возможности обработки детали высокопроизводительными методами. Это позволяет снизить себестоимость ее изготовления.

Вал-шестерню можно считать технологичной, так как она представляет собой ступенчатый вал, где размеры ступеней уменьшаются от середины вала к торцам, что обеспечивает удобный подвод режущего инструмента к обрабатываемым поверхностям. Обработка ведётся унифицированным режущим инструментом, контроль точности поверхности проводится измерительным инструментом. Деталь состоит из унифицированных элементов таких как: центровые отверстия, шпоночный паз, фаски, канавки, линейные размеры, шлицы.

Материалом для производства служит сталь 40Х, которая является относительно недорогим материалом, но при этом обладает хорошими физико-химическими свойствами, имеет достаточную прочность, хорошую обрабатываемость резанием, легко подвергается термообработке.

Конструкция детали обеспечивает возможность применение типовых и стандартных технологических процессов её изготовления.

Таким образом, конструкцию детали можно считать технологичной.

1. Поверхность 1 выполнена в виде шлицевой части.

2. Поверхность 2 является несущей, поэтому жестких требований к ней не предъявляется.

3. Поверхность 3 используется для внешнего контакта с внутренней поверхностью манжеты. Поэтому к ней предъявляются жесткие требования. Поверхность полируется до достижения шероховатости Ra 0,32 мкм.

4. Поверхность 4 является несущей, поэтому жестких требований к ней не предъявляется.

5. Поверхность 5 также является несущей и предназначена для посадки подшипника. Поэтому к ней предъявляются жесткие требования. Поверхность шлифуется до достижения шероховатости Ra 1,25 мкм.

6. Поверхность 6 Выполнена в виде канавки, которая нужна для вывода шлифовального круга. Жестких требований к ней предъявлять нецелесообразно.

7. Поверхность 7 является несущей и предъявлять жесткие требования к ней не нужно.

8. Боковые стороны зубьев участвуют в работе и определяют как долговечность узла, так и его шумность, поэтому к боковым сторонам зубьев и их взаимному расположению предъявляют ряд требований как по точности расположения, так и по качеству поверхности (Ra 2,5 мкм).

9. Поверхность 9 является несущей и предъявлять жесткие требования к ней не нужно.

10. Поверхность 10 Выполнена в виде канавки, которая нужна для вывода шлифовального круга. Жестких требований к ней предъявлять нецелесообразно.

11. Поверхность 11 является несущей и предназначена для посадки подшипника. Поэтому к ней предъявляются жесткие требования. Поверхность шлифуется до достижения шероховатости Ra 1,25 мкм.

12. Поверхность 12 является несущей, поэтому жестких требований к ней не предъявляется.

13. Поверхность 13 используется для контакта с внутренней поверхностью манжеты. Поэтому к ней предъявляются жесткие требования. Поверхность полируется до достижения шероховатости Ra 0,32 мкм.

14. Поверхность 14 является несущей, поэтому жестких требований к ней не предъявляется.

15. Поверхность 15 представлена в виде шпоночного паза, который предназначен для передачи крутящего момента от вала-шестерни к ременному шкиву Rz 20 мкм.

16. Поверхность 16 представлена канавкой, которая служит для вывода резьбонарезного резца.

17. Поверхность 17 выполнена в виде шпоночного паза для посадки стопорной шайбы Rz 40 мкм.

18. Поверхность 18 представляет собой резьбу под гайку, которая служит для поджатия шкива Ra 2,5 мкм.

Требования к взаимному положению поверхностей, считаю целесообразно назначенными.

Одним из немаловажных факторов является материал, из которого изготавливается деталь. Исходя из служебного назначения детали видно, что деталь работает под действием значительных знакопеременных циклических нагрузок.

С точки зрения ремонта данная деталь является довольно ответственной, поскольку для выполнения ее замены необходим демонтаж всего узла с машинного агрегата, а при его установке выверка механизма сцепления.

Количественная оценка

Таблица 1.3 - Анализ технологичности конструкции детали

Коэффициент унификации конструктивных элементов детали определяется по формуле

где Qу.э.- число унифицированных конструктивных элементов детали, шт;

Qу.э.- общее число конструктивных элементов детали, шт.

Деталь технологична, так как 0,896>0,23

Коэффициент использования материала определяется по формуле

где mд- масса детали, кг;

mз- масса заготовки, кг.

Деталь технологична, так как 0,75 = 0,75

Коэффициент точности обработки определяется по формуле

где - средний квалитет точности.

Деталь нетехнологична, так как 0,687<0,8

Коэффициент шероховатости поверхности определяется по формуле

где Бср- средняя шероховатость поверхности.

Деталь нетехнологична, так как 0,81 < 1,247

Исходя из произведенных расчетов, можно сделать вывод, что деталь технологична по коэффициенту унификации и по коэффициенту использования материала, но не технологична по коэффициенту точности обработки и по коэффициенту шероховатости поверхности.

Размерный анализ чертежа детали

Размерный анализ чертежа детали начинаем с нумерации поверхностей детали, представленных на рисунке 1.3

Рисунок 1.3-Обозначение поверхностей

Рисунок 1.4-Размеры рабочей поверхности детали

Выполняется построение размерных графов на рисунке 1.5

Рисунок 1.5 -- Размерный анализ рабочей поверхности детали

При построении размерного анализа определили технологические размеры и допуски на них для каждого технологического перехода, определили продольные отклонения размеров и припусков и расчет размеров заготовки, определили последовательность обработки отдельных поверхностей детали, обеспечивающих требуемую точность размеров

Определение типа производства

Тип производства выбираем предварительно, исходя из массы детали m = 4,7 кг и годовой программы выпуска деталей В = 9000 шт., производство серийное.

От правильности выбора типа производства в дальнейшем зависят все остальные разделы разработанного технологического процесса. При крупносерийном производстве технологический процесс разрабатывается и хорошо оснащается, что позволяет взаимозаменяемость деталей, малую трудоемкость.

Следовательно, будет более низкая себестоимость изделий. Крупносерийное производство предусматривает более широкое применение механизации и автоматизации производственных процессов. Коэффициент закрепления операций при среднесерийном производстве Кз.о = 10-20.

Среднесерийное производство характеризуется широкой номенклатурой изделий, изготавливаемых или ремонтируемых периодически повторяющимися небольшими партиями, и сравнительно небольшим объемом выпуска.

На предприятиях среднесерийного производства значительная часть производства состоит из универсальных станков, оснащенных как специальными, так и универсально-наладочными и универсально-сборными приспособлениями, что позволяет снизить трудоемкость и удешевить производство.

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)

Алгоритм программы для размерного анализа технологических процессов

Седов Александр Сергеевич ,

магистрант машиностроительного факультета Волгоградского государственного технического университета .

Применение систем автоматизации проектных работ (САПР) значительно сокращает трудоемкость конструкторского и технологического проектирования, а также позволяет создавать базы данных готовых проектных решений для их последующей модификации и использования .

Была поставлена задача создания САПР размерного анализа осевых размеров деталей типа «ступенчатый вал». При этом ввод исходных данных и вывод расчетных должен выполняться в интерактивном режиме, что наиболее рационально осуществить с использованием встроенных программных средств операционной системы, оснащенной графическим интерфейсом пользователя (например, Windows XP ).

Современные средства программирования позволяют создавать развитые САПР с высокой степенью интерактивности. Применение визуального и объектно-ориентированного программирования, являющихся стандартными для данных средств пр ограммирования, сокращают время на разработку проекта программы и способствуют упорядочиванию ее логико-иерархической структуры .

Представленная в данной статье программа «Размер32» создана в свободной среде программирования Lazarus (язык Object Pascal ) – аналоге коммерчески распространяемой среды Delphi , и изначально откомпилирована для работы на архитектуре i 386 под управлением 32-битных ОС Windows XP / Vista /7. Кроссплатформенный компилятор Free Pascal позволяет получить исполняемый код в том числе для свободных операционных систем на основе ядра Linux , что является немаловажным, если ставится задача сокращения затрат, связанных с внедрением САПР. Текст пр ограммы насчитывает 1542 строки, в откомпилированном под Win 32 виде программа занимает 13 мегабайт.

Структура программы представляет собой набор из 3-х связанных линейно алгоритмических систем:

- система ввода исходных данных;

- система обработки данных;

вейксерфинг

- система вывода расчетной информации.

Входные данные включают в себя:

- геометрию заготовки (количество ступеней вала, их относительные диаметры);

- осевые размеры заготовки (отклонения);

- осевые размеры детали (номиналы с отклонениями);

- наименование операций;

- последовательность операционных размеров на каждой операции.

Основным структурным элементом области данных программы является запись типа TRazm .

TRazm = record

BS : byte ;//от данной поверхности откладывается размер

FS : byte ;//к этой поверхности

Nom : real ;//номинал, мм

ei : real ;//нижнее отклонение, мм

es : real ;//верхнее отклонение, мм

end ;

В программе предусмотрен массив Razm [ j , i ] из N _ OP _ MAX * N _ RAZ _ MAX записей типа TRazm (где N _ OP _ MAX - максимальное кол-во операций (10), N _ RAZ _ MAX - максимальное количество размеров в операции (5). На этапе ввода исходных данных происходит заполнение массива Razm [ j , i ], где j – номер операции, i – порядковый номер размера.

Фрагмент, описывающий считывание данных из полей:

//промежуточная запись с полей задания размера

Razm2.BS: = StrToInt(Razm_Inp.Caption);

Razm2.FS: = StrToInt(Razm_Inp.Caption);

Razm2.Nom: = StrToFloat(Razm_Inp.Caption);

Razm2.ei: = StrToFloat(Razm_Inp.Caption);

Razm2.es: = StrToFloat(Razm_Inp.Caption);

index := GetRazmIndex(Razm2.BS, Razm2.FS);

Здесь данные считываются в промежуточную запись Razm 2, которая затем копируется в элемент массива Razm [ j , i ]. Функция GetRazmIndex возвращает порядковый номер размера, если содержимое полей ввода указывает на существующий размер или 0, если размер не существует.

Следующий фрагмент показывает запись в Razm [ j , i ].

// заносим данные

with Razm do

begin

BS:= Razm2.BS;

FS:= Razm2.FS;

Nom:= Razm2.Nom;

ei := Razm2.ei;

es : = Razm2.es;

end;

(Здесь CurrentOp – номер рассматриваемой операции.)

Данные можно вводить вручную, создав новый технологический процесс, а также можно считать с диска. Собственное расширение файла программы - *. tpd .

Фрагмент алгоритма считывания данных из файла.

AssignFile( F, OpenDialog.FileName);// назначение имени файла

Reset(F);//открыть файл для чтения

Read(F, FB);//прочесть содержимое файла

CloseFile(F);//закрыть файл

N_St : = FB.N_St;//количество ступеней

D_St : = FB.D_St;//диаметры ступеней

CountOp : = FB.CountOp;//количество операций

OpNames : = FB.OpNames;//наименования операций

Razm : = FB.Razm;//записи размеров

RazmOpCount : = FB.RazmOpCount;//количество размеров в каждой операции

Здесь FB – промежуточная запись одного типа с F .

Запись на диск производится аналогичным способом, но вместо Reset (F ) вызывается Rewrite (F ).

Размерный анализ техпроцесса производится следующим образом.

1. Составляется список всех размеров от заготовки до готовой детали (с учётом поверхностей, возникающих в процессе обработки) (1).

2. Составляется список замыкающих размеров.

3. Выбирается первый замыкающий размер и для данного размера выполняется рекурсивный обход списка размеров (1) с подсчетом количества звеньев и их типом (увеличивающее, уменьшающее). Если обход заходит в «тупик», он начинается по новому пути. В итоге для данного замыкающего размера выбирается размерная цепь с минимальным количеством звеньев.

4. Переход к следующему замыкающему размеру и т.д.

5. Анализ размерных цепей по известным методикам.

Литература

1. Корсаков, В. С. Автоматизация проектирования технологических процессов в машиностроении / В. С. Корсаков, Н. М. Капустин, К. -X. Темпельгоф, X, Лихтенберг; Под общ. р ед. Н.М. Капустина. - М.: Машиностроение, 1985. - 304 с .

2. Климов, В. Е. Разработка САПР : В 10 кн. Кн. 7. Графические системы САПР: Практ. пособие / В. Е. Климов; Под ред. В. А. Петрова. - М.: Высш. шк., 1990. - 142 с. ISBN 5-06-000744-8.

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

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 и6 будет обеспечиваться по схеме «ОТ ОТВЕРСТИЯ». Отверстие4 окончательно обрабатывается на токарно-револьверной операции мерным инструментом – разверткой. Торцовые поверхности1 ,5 ,7 , а также радиальное отверстие3 связаны линейными размерами. Наружная цилиндрическая поверхность2 не требует точной обработки. Поверхность6 обрабатывается на круглошлифовальной операции с базированием на отверстие4 .

Ra 6,3()

Ra3,2

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. ЕслиD max

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 дK р,

где K р – расходный коэффициент.

Для деталей круглых в плане (ступицы, шестерни и т.п.) берется

K р = 1,5–1,8. ПримемK р = 1,7, тогдаМ п.р = 2,49. 1,7 = 4,23 кг.