Скворцов В.Ф. Основы размерного анализа технологических процессов изготовления деталей - файл n1.doc

приобрести
Скворцов В.Ф. Основы размерного анализа технологических процессов изготовления деталей
скачать (1866.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc1867kb.14.09.2012 11:50скачать

n1.doc

  1   2   3   4   5   6
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

В.Ф. Скворцов

ОСНОВЫ РАЗМЕРНОГО АНАЛИЗА

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ

Учебное пособие

Допущено Учебно-методическим объединением вузов по образова-нию в области автоматизированного машиностроения (УМО АМ) в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям подготовки: бакалавров и магистров «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств» и дипломированных специалистов «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств».

Томск 2006

УДК 621.9

Скворцов В.Ф. Основы размерного анализа технологических процес-сов изготовления деталей: Учебное пособие. –Томск: Изд. ТПУ, 2006. -100 с.

В учебном пособии изложены основы размерного анализа техноло-гических процессов изготовления деталей, приведены примеры размерного анализа существующего и проектируемого технологических процессов.

Пособие подготовлено на кафедре «Технология автоматизированно-го машиностроительного производства» ТПУ и предназначено для студен-тов, обучающихся по направлению 150900 и специальности 151001.

Печатается по постановлению Редакционно-издательского совета Томского политехнического университета

Рецензенты: А.Н. Коротков - доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Металлорежущие стан-ки и инструменты» Кузбасского государст-венного технического университета

Г.А. Прибытков - доктор технических наук, профессор, заве-

дующий лабораторией Института физики прочности и материаловедения СО РАН

Темплан 2006 © Томский политехнический университет, 2006

ВВЕДЕНИЕ

При проектировании технологических процессов изготовления дета-лей машин важным являются расчеты припусков на обработку и техноло-гических размеров, а также расчеты точности технологических процессов в целом. Совокупность таких расчетов, выполняемых с использованием спе-циальных размерных схем, принято называть размерным анализом техно-логических процессов.

Признано, что только на базе размерного анализа могут быть спроек-тированы эффективные технологические процессы, требующие минималь-ных корректировок на стадии производства. Поэтому изучение основных вопросов размерного анализа студентами, обучающимися по направлению 150900 – Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств и специальности 151001 – Технология машиностроения, пред-ставляется совершенно необходимым. Однако в учебной литературе [1, 4, 6, 8, 9], изданной в последнее время, этим вопросам уделено недостаточно внимания.

В предлагаемом учебном пособии систематически изложены основы размерного анализа технологических процессов изготовления деталей.

В первом разделе даны элементы теории размерных цепей, рассмот-рены решения прямой и обратной задач методом максимума-минимума и вероятностным методом.

Второй раздел посвящен размерному анализу спроектированных (существующих) технологических процессов изготовления деталей. Здесь рассмотрено построение размерных схем технологических процессов и графов технологических размерных цепей, расчет значений припусков и конструкторских размеров, обеспечиваемых спроектированным техноло-гическим процессом.

В третьем разделе изложены основные вопросы размерного анализа проектируемых (разрабатываемых) технологических процессов изготовле-ния деталей: определение допусков на технологические размеры, расчет минимальных припусков на обработку и технологических размеров, вклю-чая размеры исходной заготовки.

Учебное пособие снабжено приложениями, содержащими справоч-ные и нормативные материалы, которые необходимы для размерного ана-лиза.

1. ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ РАЗМЕРНЫХ ЦЕПЕЙ

1.1. Основные понятия и определения

Размерной цепью называется совокупность размеров, образующих замкнутый контур и непосредственно участвующих в решении поставлен-ной задачи.



Например, совокупность размеров А1, А2 и А? (рис. 1.1, а) образуют размерную цепь, которая определяет величину зазора А?.

Размерные цепи принято изображать в виде отдельных схем (рис. 1.1, б).

а)



Размеры, образующие размерную цепь, называются звеньями размерной цепи. Звеньями размерных цепей могут быть линейные или угловые размеры.

б)

Рис. 1.1. Конструкторская размерная цепь

Ниже будем рассматривать только размерные цепи со звеньями в виде линейных размеров.

Звенья этих размерных цепей принято обозначать прописными буквами русского алфавита (А, Б, ...).

В любой размерной цепи одно из звеньев является замыкающим, а остальные - составляющими звеньями.

Замыкающим называют звено размерной цепи, являющееся исход-ным при постановке задачи или получающееся последним в результате ее решения.

Например, очевидно, что именно исходя из требуемого значения за-зора А? (рис. 1.1), следует определять значения звеньев А1 и А2 . Поэтому

звено Ад в рассматриваемой размерной цепи является замыкающим. Оче­видно также, что это звено при сборке механизма будет получено послед­ним.

Замыкающее звено обозначается индексом

Составляющие звенья размерной цепи делятся на увеличивающие и уменьшающие.

Увеличивающим звеном называют такое, с увеличением которого за­мыкающее звено увеличивается.

Уменьшающим звеном называют такое, с увеличением которого за­мыкающее звено уменьшается.

В размерной цепи, показанной на рис. 1.1, звено А1 - увеличиваю­щее, а звено А2 - уменьшающее.

Увеличивающие звенья обозначаются стрелкой над буквой, направ­ленной вправо, а уменьшающие - стрелкой, направленной влево .

Задача выделения увеличивающих и уменьшающих звеньев для ко­ротких размерных цепей оказывается достаточно простой. С увеличением числа звеньев в размерной цепи эта задача усложняет­ся и для облегчения ее ре­шения целесообразно ис­пользовать следующий при­ем. Замыкающему звену ус­ловно присваивают индекс уменьшающего, т.е. стрелка над его буквой направляет­ся влево (рис. 1.2). Затем проводится мысленный обход размерного контура по этой стрелке и в на­правлении обхода расставляются стрелки над буквами, обозначающими составляющие звенья. Если стрелка будет направлена вправо - звено уве­личивающее, а если влево - уменьшающее.

Размерные цепи по назначению делятся на конструкторские, техно­логические и измерительные. Первые используют на этапе конструирова­ния изделий, вторые - на этапе их изготовления, третьи - при измерении деталей.




Рис. 1.2. Схема размерной цепи. Линией со стрел­ками показана последовательность «обхода» раз­мерного контура для выделения увеличивающих и уменьшающих звеньев


Звенья размерной цепи могут располагаться в одной или нескольких параллельных плоскостях и в непараллельных плоскостях. В первом слу­чае размерную цепь называют плоской, во втором - пространственной. Причем в плоских размерных цепях звенья могут быть как параллельны, так и не параллельны друг другу. Ниже в основном будем рассматривать плоские размерные цепи с параллельными звеньями, которые широко ис­пользуются при размерном анализе технологических процессов изготовле­ния деталей.

1.2. Основные уравнения

Найдем зависимости между основными параметрами замыкающего звена и составляющих звеньев плоской размерной цепи с параллельными звеньями. Для этого сначала обратимся к рис. 1.1.

Очевидно, что номинальное значение замыкающего звена А? соста­вит



В общем случае при п увеличивающих и р уменьшающих звеньев в размерной цепи получим

(1.1)





Это уравнение принято называть уравнением размерной цепи.

Очевидно (рис. 1.1), что наибольшее и наименьшее предельные зна­чения замыкающего звена А? выразятся через предельные значения со­ставляющих звеньев А1 и А2 следующим образом







В общем случае

(1.2)




(1.3)

Для установления зависимости между допуском замыкающего звена и допусками составляющих звеньев размерной цепи вычтем почленно из уравнения (1.2) уравнение (1.3). При этом получим


или окончательно

п+р

ТА? = ? ТАi , (1.4)

i=1

т.е. допуск замыкающего звена равен сумме допусков составляющих звень­ев.



Рис.1.3. Схема размеров, допуска и отклонений
Найдем зависимости между предельными отклонениями замыкаю­щего звена и составляющих звеньев размерной цепи. Из схемы, приведен­ной на рис. 1.3, следует, что наибольшее и наименьшее предельные значе­ния составляющих звеньев и замыкающего звена могут быть записаны в виде

(1.5)







(1.6) (1.7) (1.8)

В выражениях (1.5...1.8): ВОАi,, ВОА? - соответственно верхние от­клонения составляющих звеньев и замыкающего звена; НОАi, НОА? -

соответственно их нижние отклонения. Подставляя эти выражения в урав­нения (1.2) и (1.3), будем иметь

п _ _ р _ _

А? + ВОА? = ? (Ai + ВОАi) - ? (Ai + НОАi);

i=1 j=1

п _ _ р _ _

А? + HОА? = ? (Ai + HОАi) - ? (Ai + BОАi).

i =1 j =1

Вычитая почленно из этих уравнений уравнение (1.1), получим

(1.9)

(1.10)




Таким образом, верхнее отклонение замыкающего звена равно раз­ности сумм верхних отклонений увеличивающих звеньев и нижних откло­нений уменьшающих звеньев, а нижнее отклонение замыкающего звена равно разности сумм нижних отклонений увеличивающих звеньев и верх­них отклонений уменьшающих звеньев.

Установим зависимость между координатой середины поля допуска замыкающего звена (А0A?) и координатами середин полей допусков со­ставляющих звеньев (А0Ai). Для этого в соответствии со схемой (рис. 1.3)

(1.11) (1.12) (1.13) (1.14)

выразим предельные отклонения замыкающего звена и составляющих звеньев через координату середины поля допуска и допуск










Подставляя эти выражения в уравнения (1.9) и (1.10), имеем



Сложив почленно эти уравнения и разделив левую и правую части полученного в результате этого равенства на 2, получим следующую зави­симость

(1.15)



т.е. координата середины поля допуска замыкающего звена равна разно­сти сумм координат середин полей допусков увеличивающих и уменьшаю­щих звеньев.

Выразим среднее значение замыкающего звена (A? ср ) через средние

значения составляющих звеньев (A? ср). Для этого сложим почленно урав-

нение (1.15) и уравнение (1.1) В результате получим


Учитывая, что (см.рис.1.3)




будем иметь

(1.16)

т.е. среднее значение замыкающего звена равно разности сумм средних значений увеличивающих и уменьшающих звеньев.

Зависимости (1.2... 1.4) и (1.9... 1.10) получены в предположении, что в размерной цепи возможно одновременное сочетание наибольших увели­чивающих и наименьших уменьшающих звеньев или их обратное сочета­ние. Метод расчета размерных цепей, основанный на использовании этих зависимостей, получил название метода максимума-минимума.

Он обеспечивает полную взаимозаменяемость, исключая появление брака.

Между тем, вероятность такого сочетания составляющих звеньев у конкретного изделия (детали) весьма мала. Это обстоятельство, а также за-

коны распределения этих звеньев, учитываются в вероятностном методе расчета размерных цепей, который отличается от метода максимума-минимума расчетом допуска замыкающего звена.

Полагая, что распределения размеров составляющих звеньев соот­ветствуют нормальному закону, а границы полей рассеивания (6?) совпа­дают с границами их полей допусков, можно принять [10]

ТАi =6?Аi

или

(1.17)

Так как среднее значение замыкающего звена представляет собой ал­гебраическую сумму средних значений составляющих звеньев, то в соот­ветствии с известной в теории вероятностей теоремой о дисперсии (?2) суммы независимых случайных величин (составляющих звеньев) будем иметь



Учитывая соотношение (1.17), можно записать



или



Вероятностный метод расчета размерных цепей по сравнению с ме-тодом максимума-минимума позволяет, как будет показано ниже, увели-чить допуски составляющих звеньев и, тем самым, снизить затраты на из-готовление изделий (деталей). Причем с увеличением числа составляющих звеньев в размерной цепи это преимущество вероятностного метода воз- растает. Вместе с тем, вероятностный метод расчета размерных цепей обеспечивает неполную взаимозаме­няемость. Так, при расчете по форму­ле (1.18) у 0,27% изделий значение за­мыкающего звена может выйти за пре­делы поля допуска.


A?



Рис. 1.4. Плоская размерная цепь с непараллельными звеньями


Если распределение размеров составляющих звеньев отличается от нормального, то допуск замыкающего звена определяется по формуле [10], где к - коэффициент относительного рассеивания. Для закона равной вероятности к=1,73, для закона Симпсона (закона треугольника) к=1,22.

[10]

В заключении этого раздела отметим, что любая плоская размерная цепь с непараллельными звеньями может быть сведена к плоской размер­ной цепи с параллельными звеньями. Если плоская размерная цепь (см. рис.1.4) содержит составляющее звено (А3), расположенное под углом ? к направлению замыкающего звена, то такое звено включается в раз­мерную цепь своей проекцией (А'3) на это направление. Предположим, что

звено А3=100+-00,,2, угол а, который считается постоянным, составляет

30°. Номинальное значение А3 составит


Предельные отклонения звена А'3 будут

ВОА'3 = ВОА3 cos? = ВОА3 cos300 = 0,6 0,866 = 0,52 (мм);

НОА'3 =НОА3cos? = НОА3 cos300 =-0,20,866 = -0,17 (мм).



Таким образом, получим А?3 = 86,6

+0,52 мм. 0,17

1.3. Решение прямой и обратной задачи

При расчете размерных цепей возникают две основные задачи: пря-мая (проектная) и обратная (проверочная).

Прямая задача состоит в том, чтобы по известным номинальным значениям всех звеньев размерной цепи, допуску и предельным отклоне-ниям замыкающего звена определить допуски и предельные отклонения составляющих звеньев.

Обратная задача заключается в том, чтобы по известным номиналь-ным значениям, допускам и предельным отклонениям составляющих звеньев определить номинальное значение, допуск и предельные отклоне-ния замыкающего звена.

Рассмотрим решение этих задач на примере конструкторской раз-мерной цепи, показанной на рис. 1.5.
12 34



Рис. 1.5. Конструкторская размерная цепь

1.3.1. Решение прямой задачи методом максимума-минимума

Допустим, что замыкающее звено составляет A?=1+0,8 мм. Номи­нальные значения составляющих звеньев размерной цепи: A1 =60 мм,

A2=10 мм, A3=40 мм и A4=9 мм. Требуется определить допуски и пре­дельные отклонения составляющих звеньев. Задача решается следующим образом.

1. Производится распределение допуска замыкающего звена между
составляющими звеньями. Эта локальная задача является многовариант­-
ной. Для ее решения имеется только одно уравнение (1.4). Существующие
формальные приемы решений (способ равных допусков, способ допусков
одного квалитета) не учитывают экономичности изготовления изделия.
Поэтому обычно распределение допуска замыкающего звена между допус­-
ками составляющих звеньев осуществляется подбором с учетом сложности
достижения той или иной точности каждого составляющего звена [4]. В
итоге стремятся снизить затраты на изготовление изделия.

В рассматриваемом примере (см. рис.1.5) выполнение звеньев A2...A4, например, с допусками 0,05 мм не представляет затруднений.

Они легко могут быть обеспечены при плоском шлифовании торцов зубча­того колеса 3 и проставочных колец 2 и 4. В то же время получение звена A1 (в корпусе 1) с высокой точностью является несравненно более слож­ным и на него целесообразно распределить большую часть допуска замы­кающего звена.

С учетом изложенного примем

ТА2 = ТА3 = ТА4=0,05 мм, ТА1=0,65 мм.

2. На все составляющие звенья, кроме одного, назначаются предель­-
ные отклонения. Обычно для размеров отверстий (охватывающих разме­-
ров) отклонения назначаются по H, для валов (охватываемых размеров) -
по h, для остальных - симметричные отклонения.

С учетом этого примем A1=60+0,65 мм, A2=10-0,05 мм, A3=40-0,05 мм.

3. Для определения предельных отклонений «оставшегося» звена сначала с помощью уравнения (1.15) находится координата середины поля допуска этого звена. Затем с использованием соотношений (1.13) и (1.14) уже определяются сами отклонения.

Для рассматриваемого примера «оставшимся» звеном является A4. Находим координату середины поля допуска этого звена



0,4 = 0,325 - (-0,025) - (-0,025) - ?0А4.

Отсюда

?0А4 = -0,025 (мм).

Находим предельные отклонения звена А4


2 2



Таким образом, получим А4 =9-0,05 мм. Задача решена.

1.3.2. Решение обратной задачи методом максимума-минимума

Обратная задача, как уже отмечалось, является проверочной, позво­ляя, в частности, оценить правильность решения прямой задачи.

Рассмотрим решение обратной задачи для рассматриваемой размер­ной цепи (рис.1.5). Значения параметров составляющих звеньев этой цепи примем такими, которые были получены выше в результате решения пря­мой задачи, т.е. A1=60+0,65 мм, A2=10-0,05 мм, A3=40-0,05 мм и A4=9-0,05 мм.

Первый вариант решения

1. С помощью уравнения (1.1) находится номинальное значение за­мыкающего звена. Для рассматриваемого примера



2. По формуле (1.4) определяется допуск замыкающего звена. Для
рассматриваемого примера

ТА? = ТА1 + ТА2 + ТА3 + ТА4 = 0,65 + 0,05 + 0,05 + 0,05 = 0,8 (мм).

3. С помощью зависимости (1.15) вычисляется координата середины
поля допуска замыкающего звена. Для рассматриваемого примера

?0А? = ?0 А1 - ?0А2 - ?0А3 - ?0А4 =

= 0,325 - (-0,025) - (-0,025) - (-0,025) = 0,4 (мм).

4. По соотношениям (1.11) и (1.12) находятся предельные отклоне­
ния замыкающего звена. Для рассматриваемого примера





Таким образом, окончательно получим А?=1+0,8 мм, т.е прямая зада­ча решена верно.

Второй вариант решения

  1. Так же как в первом варианте находится номинальное значение замыкающего звена, т.е. будем иметь А?=1 мм.

  2. С помощью уравнений (1.9) и (1.10) находятся предельные откло­нения замыкающего звена. Для рассматриваемого примера

ВОА? =ВОА1 -НОА2 -НОА3 -НОА4=0,65-(-0,05)-(-0,05)-(-0,05)=0,8 (мм);

НОА? = НО А1 -ВОА2 -ВОА3 -ВОА4 =0-0-0-0=0 (мм).

В итоге также получим А?=1+0,8 мм.

Необходимо отметить, что для решения обратной задачи методом максимума-минимума могут быть использованы и другие варианты, на­пример, вариант, основанный на использовании зависимостей (1.2) и (1.3).

1.3.3. Решение прямой задачи вероятностным методом

Также как при решении этой задачи методом максимума-минимума для рассматриваемой размерной цепи (рис.1.5) примем А?=1+0,8 мм,

А1 =60 мм, А2=10мм, А3=40 мм и А4=9 мм. Распределения составляю­щих звеньев в пределах допусков будем считать соответствующими нор­мальному закону, полагая ТАi = 6?. Требуется найти допуски и предель­ные отклонения составляющих звеньев.

Задача решается следующим образом.

1. Производится распределение допуска замыкающего звена между
составляющими звеньями. Для решения этой локальной задачи имеется
только одно уравнение (1.18), связывающее допуск замыкающего звена с
допусками составляющих звеньев.

Для рассматриваемого примера это уравнение может быть записано в виде

(ТА ? )2 = (Т А1 )2 + (ТА2 )2 + (ТА3 )2 + (ТА4 )2. Примем ТА2 =ТА3 =ТА4=0,2 мм. Оставшуюся часть допуска за­мыкающего звена перенесем на составляющее звено А1. Допуск этого зве­на составит





Таким образом, вероятностный метод по сравнению с методом мак­симума-минимума (см.раздел.1.3.1) дает возможность значительно увели­чить допуски составляющих звеньев.

Далее решение задачи полностью совпадает с ее решением методом максимума-минимума.

2. На все составляющие звенья, кроме одного, назначаются предель-­
ные отклонения. Примем A1=600,72 мм, A2=10-0,2 мм, A3=40-0,2 мм.

3. Для определения предельных отклонений звена A4 сначала вы­числяется координата середины поля допуска этого звена. Затем находятся уже сами предельные отклонения.

Для рассматриваемого примера

?0А? = ?А1 - ?0А2 - ?0А3 - ?0А4; 0,4 = 0,36 - (-0,1) - (-0,1) - ?0А4.

Отсюда

?оА4=0,16 (мм).

Предельные отклонения звена А4 определятся следующим образом

4 0,2

ВОА4 = ?0А4 + ----- = 0,16 +----- = 0,26 (мм);

2 2

4 0,2

НОА4 = ?0А4 - = 0,16 - ----- = 0,06 (мм).

2 2

Таким образом, получим A4=9++00,,2066 мм. Задача решена.

1.3.4. Решение обратной задачи вероятностным методом

Рассмотрим решение этой задачи для параметров составляющих звеньев, найденных выше при решении прямой задачи, т.е. проверим пра­вильность ее решения.

Итак, имеем A1 =60 +0,72 мм, A2=10-0,2 мм, A3=40-0,2 мм и мм. При этом предполагается, что распределения составляю­щих звеньев являются нормальными и Т Ai = 6?.

Задача решается следующим образом.

1.С помощью уравнения (1.1) находится номинальное значение за­мыкающего звена. Для рассматриваемого примера

А? = А1 234 =60-10-40-9 = 1 (мм).

2. По зависимости (1.18) определяется допуск замыкающего звена. Для рассматриваемого примера





3. С помощью уравнения (1.15) вычисляется координата середины
поля допуска замыкающего звена. Для рассматриваемого примера

?0А? = ?А1 - ?0А2 -?0А3 - ?0А4 =

= 0,36 - (-0,1) - (-0,1) - (0,16) = 0,4 (мм).

4. По зависимостям (1.11) и (1.12) находятся предельные отклонения
замыкающего звена. Для рассматриваемого примера

? 0,8

ВО А?= ?0А? + = 0,4 +---- = 0,8 (мм);

2 2

? 0,8

НОА? = ?0А? - = 0,4 - = 0 (мм).

2 2

Таким образом, получим А?=1+0,8 мм, т.е. прямая задача решена верно.

2. РАЗМЕРНЫЙ АНАЛИЗ СПРОЕКТИРОВАННЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ

2.1. Структура технологических размерных цепей

Замыкающими звеньями в технологических или, как их еще называ­ют, операционных размерных цепях являются размеры припусков на обра­ботку и конструкторские (чертежные) размеры детали. Составляющими звеньями в этих цепях являются технологические размеры заготовки. К ним относятся размеры исходной заготовки, размеры, получаемые на всех операциях (переходах) обработки заготовки резанием, размеры термоуп-рочненных слоев, т.е. все размеры, которые указывают в технологической документации, регламентирующей изготовление деталей.

На рис.2.1 приведена схема подрезки торца заготовки на токарном станке и простейшая технологическая размерная цепь, составляющими звеньями которой являются размеры заготовки A1 и A2, получаемые со­ответственно на предшествующей и выполняемой операциях. Так как именно размеры A1 и A2 предписываются к обязательному выполнению,



то припуск 2 является замыкающим звеном в этой технологической раз­мерной цепи (он получается последним как результат выполнения указан­ных размеров).
Рис. 2.1. Схема подрезки торца за­готовки на токарном станке и технологическая размерная цепь с за­мыкающим звеном - припуском

В то же время в ряде случаев припуск может быть в технологической размерной цепи и звеном составляющим, т.е. быть своеобразным техноло­гическим размером. На рис.2.2 дана схема подрезки торца прутка на то-карно-револьверном станке. Пруток после обработки очередной заготовки подается вправо до контакта с упором, относительно которого на расстоя­нии, равном припуску 2, установлен подрезной резец. Таким образом, именно припуск (технологический размер А) будет выдерживаться при подрезке торца заготовки.





Рис. 2.2. Схема подрезки торца прутка на

токарно-револьверном станке
На рис.2.3 показана схема шлифования торца заготовки на плоско­шлифовальном станке и технологическая размерная цепь, замыкающим звеном которой является конструкторский размер - размер фаски. Состав­ляющими звеньями в этой цепи являются технологические размеры A1 и

A 2, полученные при выполнении предшествующей токарной операции, и

технологический размер A3, получаемый при шлифовании торца.

Если конструкторский размер оказывается замыкающим звеном в технологической размерной цепи, то принято говорить, что он непосредст­венно не выдерживается при изготовлении детали. В большинстве случаев этого можно избежать, но, как правило, за счет усложнения технологиче­ского процесса. Поэтому технологические процессы изготовления деталей часто строятся так, что некоторые конструкторские размеры, обычно имеющие невысокую точность, непосредственно не выдерживаются.




Рис. 2.3. Схема шлифования торца заготовки и технологическая размерная цепь с замыкающим звеном – конструкторским размером

Вместе с тем, существуют отдельные конструкторские размеры, ко-торые физически невозможно непосредственно выдержать при изготовле-нии деталей. Примером такого конструкторского размера является толщи-на цементованного слоя, формируемого у детали при химико-термической обработке и последующем шлифовании.



Отметим, что диаметральные кон-структорские размеры при изготовлении деталей за редким исключением выдер-живаются непосредственно.


Рис. 2.4. К понятию «напуск»
Наряду с припусками на обработку необходимо различать так называемые напуски. Это «лишние» объемы материа-ла, которые приходится удалять из-за уп-рощения формы исходной заготовки по отношению к форме детали. Понятие «напуск» иллюстрирует рис.2.4, на котором припуски показаны обычной штриховкой, а напуски – штрихов-кой «в клетку» (исходная заготовка – круглый прокат). В отличие от при-пусков напуски не являются звеньями технологических размерных цепей и при размерном анализе технологических процессов их не учитывают.



2.2. Задачи размерного анализа. Исходные данные и их преобразование

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.

Методику размерного анализа спроектированного технологического процесса удобнее всего рассмотреть на конкретном примере. В качестве такого примера возьмем технологический процесс изготовления пуансона (см.рис.2.5). Размерный анализ выполним только в продольном направле-нии; размерный анализ в диаметральном направлении может быть выпол-нен аналогично.

После изучения исходных данных вычерчиваются упрощенные эски-зы детали, исходной заготовки и операционные эскизы обработки заготов-



ки. На эскизах детали и исходной заготовки указываются только размеры в продольном направлении (рис.2.5 и 2.6). Эскизы обработки выполняются только для тех операций технологического процесса и выписываются только те технологические переходы, на которых происходит формирова-ние продольных размеров (табл.2.1). Изменения размеров заготовки при термообработке считаются пренебрежимо малыми. На эскизах обработки указываются технологические базы, обрабатываемые поверхности (утол-щенными линиями) и все технологические размеры в рассматриваемом на-правлении.





Рис. 2.5. Эскиз детали


Рис. 2.6. Эскиз исходной заготовки

Анализируемые операции и переходы нумеруются в последователь­ности выполнения цифрами 1, 2, 3 и т.д. Дополнительно указываются но­мера операций по технологическому процессу.

Технологические размеры обозначаются буквой А с индексами но­меров операций и переходов. Например, размер A12- выполняется во 2-ом

переходе 1-ой операции. Для размеров исходной заготовки первый индекс принимается равным 0 (нулю), а второй - равным 1, 2, 3 и т.д.

Конструкторские размеры обозначаются буквой К с индексами 1, 2, 3 и т.д.

Таблица 2.1


2.3. Построение размерной схемы технологического процесса и графа

технологических размерных цепей

Для построения размерной схемы технологического процесса на эс­кизе детали, выполненном в произвольном масштабе, изображаются при­пуски на обработку, как это показано на рис.2.7. Причем сначала изобра­жаются припуски, удаляемые на последней операции, затем - на предпо­следней и т.д.



Рис. 2.7. Размерная схема технологического процесса

На полученном эскизе проставляются:

- конструкторские размеры.
Таким образом, получаем размерную схему технологического про-

цесса (рис.2.7). Правильность построения размерной схемы проверяется так:

В рассматриваемом примере число поверхностей - 10, число техно-логических размеров - 9, число конструкторских размеров - 4, число при-пусков - 5. Следовательно, размерная схема построена правильно.

Здесь следует иметь в виду, что если при выполнении какого-либо перехода выдерживается величина припуска, то он является одновременно и технологическим размером. В данном примере припуск Z4.1 является технологическим размером А4.1. Этот припуск необходимо включать как в

число припусков, так и в число технологических размеров.

По размерной схеме технологического процесса находятся техноло-гические размерные цепи. Например, припуск Z1.1 является замыкающим звеном в размерной цепи, составляющими звеньями которой являются технологические размеры А0.1 и А1.1, а конструкторский размер К4 явля-ется замыкающим звеном в размерной цепи с составляющими звеньями А2.3 и А4.1.

Однако выявление по размерной схеме технологических размерных цепей с большим числом составляющих звеньев оказывается затрудни-тельным. Для облегчения решения этой задачи целесообразно, особенно при отсутствии опыта, построить граф технологических размерных це-пей [7].

Для этого все поверхности на размерной схеме (рис.2.7) нумеруются строго в порядке их расположения (слева направо или справа налево). Сначала строится граф-дерево технологических размеров (рис.2.8). На нем поверхности изображаются кружками (вершины графа), а технологические размеры - прямыми линиями (ребра графа), которые соединяют соответст-вующие вершины. Построение граф-дерева начинается с вершины-корня. За вершину-корень следует принимать поверхность, которая является тех-нологической базой на первой операции или от которой задан первый тех-нологический размер.

Рис. 2.8. Граф-дерево технологических размеров




В рассматриваемом примере за вершину-корень взята поверхность 10 (см.рис.2.7 и 2.8). От вершины-корня 10 проводятся ребра А0.1, А0.2 и А1.1, в конце которых размещаются соответственно вершины 1, 7 и 2. От вершины 2 проводятся ребра А1.2 и А2.1, на концах которых размещаются соответственно вершины 3 и 9, и т.д. В итоге на граф-дереве должны быть показаны все имеющиеся на размерной схеме поверхности (вершины) и соединяющие их технологические размеры (ребра). Если граф-дерево построено правильно, то на нем не должно быть разрывов и замкнутых циклов (контуров).

Затем на граф-дерево технологических размеров в виде ребер, соеди­няющих соответствующие вершины, наносятся конструкторские размеры (утолщенными дугами) и припуски (волнистыми линиями). Таким образом получаем граф технологических размерных цепей (рис.2.9). На этом графе технологические размерные цепи представляют собой кратчайшие размер­ные контуры, состоящие из припуска или конструкторского размера и тех­нологических размеров. Так, например: припуск Z 2..2 - замыкающее звено

в размерной цепи с составляющими звеньями А0.2, А1.1, А2.1 и А22; кон­структорский размер К1 - замыкающее звено в размерной цепи с состав­ляющими звеньями А5.1, А4.1, А2.2 и А2.1; конструкторский размер К3 совпадает с технологическим размером А12, т.е. выдерживается непосред­ственно.


A02

A01


Рис.2.9. Граф технологических размерных цепей

Для определения увеличивающих и уменьшающих звеньев по графу (рис.2.9) поступают следующим образом. Мыс­ленно начинают обход размерного кон­тура по замыкающему звену от вершины с бульшим номером к вершине с мень­шим номером. Если в направлении обхо­да составляющее звено соединяет вер­шину с меньшим номером с вершиной с бульшим номером, то оно увеличиваю­щее, если наоборот - то уменьшающее. Например, обход размерного контура Z 2.2, А0.2, А1.1, А2.1, А22 (рис.2.9) на­чинаем от вершины 7 к вершине 6. Урав-

нение размерной цепи будет

Z2.2 =А2.2 -А2.1 +А1.1 -А0.2 =А2.2 +А1.1 -А2.1 -А0.2 .
  1   2   3   4   5   6


ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации