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

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.

Министерство образования и науки Российской Федерации

Тольяттинский государственный университет

Кафедра «Технология машиностроения»

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине

«Технология машиностроения»

на тему

«Размерный анализ технологических процессов изготовления вала-шестерни»

Выполнил:

Преподаватель: Михайлов А.В.

Тольятти, 2005

УДК 621.965.015.22

Аннотация

Зарипов М.Р. размерный анализ технологического процесса изготовления детали вал-шестерня.

К.р. – Тольятти.: ТГУ, 2005.

Выполнен размерный анализ технологического процесса изготовления детали вал-шестерня в продольном и радиальном направлении. Рассчитаны припуски и операционные размеры. Проведено сравнение результатов операционных диаметральных размеров, полученных расчетно-аналитическим способом и методом размерного анализа с использованием операционных размерных цепей.

Расчетно-пояснительная записка на 23стр.

Графическая часть – 4 чертежей.

1. Чертеж детали – А3.

2. Размерная схема в осевом направлении – А2.

3. Размерная схема в диаметральном направлении – А2.

4. Размерная схема в диаметральном направлении продолжение – А3.

1. Технологический маршрут и план изготовления детали

1.1. Технологический маршрут и его обоснование

1.2. План изготовления детали

1.3. Обоснование выбора технологических баз, классификация технологических баз

1.4. Обоснование простановки операционных размеров

1.5. Назначение операционных требований

2. Размерный анализ технологического процесса в осевом направлении

2.1. Размерные цепи и их уравнения

2.2. Проверка условий точности изготовления детали

2.3. Расчет припусков продольных размеров

2.4. Расчет операционных размеров

3. Размерный анализ технологического процесса в диаметральном направлении

3.1. Радиальные размерные цепи и их уравнения

3.2. Проверка условий точности изготовления детали

3.3. Расчет припусков радиальных размеров

3.4. Расчет операционных диаметральных размеров

4. Сравнительный анализ результатов расчетов операционных размеров

4.1. Расчет диаметральных размеров расчетно-аналитическим методом

4.2. Сравнение результатов расчета

Литература

Приложения

1. Технологический маршрут и план изготовления детали

1.1. Технологический маршрут и его обоснование

В данном разделе опишем основные положения, использованные при формировании технологического маршрута детали.

Тип производства – среднесерийный.

Способ получения заготовки – штамповка на ГКШП.

При разработке технологического маршрута используем следующие положения:

· Обработку разделяем на черновую и чистовую, повышая производительность (снятие больших припусков на черновых операциях) и обеспечивая заданную точность (обработка на чистовых операциях)

· Черновая обработка связана со снятием больших припусков, что ведет к износу станка и снижению его точности, поэтому черновую и чистовую обработку будем вести на разных операциях с применением различного оборудования

· Для обеспечения требуемой твердости детали введем ТО (закалка и высокий отпуск, шейки под подшипники - цементация)

· Лезвийную обработку, нарезку зубьев и шпоночного паза произведем перед ТО, а после ТО абразивная обработка

· Для обеспечения требуемой точности создаем искусственные технологические базы, используемые на последующих операциях – центровые отверстия

· Более точные поверхности будем обрабатывать в конце ТП

· Для обеспечения точности размеров детали будем использовать специализированные и универсальные станки, станки с ЧПУ, нормализованные и специальные режущие инструменты и приспособления

Для простоты составления плана изготовления закодируем поверхности рис.1.1 и размеры детали и приведем сведения о требуемой точности размеров:

ТА2 = 0,039(–0,039)

Т2В = 0,1(+0,1)

Т2Г = 0,74(+0,74)

Т2Д = 0,74(+0,74)

ТЖ = 1,15(–1,15)

ТИ = 0,43(–0,43)

ТК = 0,22(–0,22)

ТЛ = 0,43(–0,43)

ТМ = 0,52(–0,52)

ТП = 0,2(-0,2)

Технологический маршрут оформим в виде таблицы:

Таблица 1.1

Технологический маршрут изготовления детали

1.2. План изготовления детали

Приведем в виде таблицы 1.2 план изготовления детали, оформленный в соответствие с требованиями :

Таблица 1.2

План изготовления детали вал-шестерня

1.3. Обоснование выбора технологических баз, классификация технологических баз

На фрезерно-центровальной операции в качестве черновых технологических баз выбираем общую ось шеек 6 и 8, и торец 3 – как будущими основными конструкторскими базами.

На черновом точении за технологические базы принимаем полученную на предыдущей операции ось 13 (используем центры) и обработанные на предыдущей операции торцы 1 и 4.

При чистовом точении используем в качестве технологических баз ось 13, а опорная точка лежит на поверхности центровых отверстий – используем принцип постоянства баз и исключаем погрешность неперпендикулярности, как составляющую погрешности выполнения осевого размера.

Таблица 1.3

Технологические базы

На зубообрабатывающих операциях используем ось 13 и опорную точку на центровом отверстии, соблюдая принцип постоянства баз (относительно шеек подшипников), ибо, являясь исполнительной поверхностью, зубчатый венец должен быть точно выполнен относительно шеек подшипников.

Для фрезерования шпоночного паза в качестве технологических баз используем ось 13 и торец 2.

В сводной таблице приводим классификацию технологических баз, указываем их целевую принадлежность, выполнение правила единства и постоянства баз.

1.4. Обоснование простановки операционных размеров

Способ простановки размеров зависит в первую очередь от метода достижения точности. Так как размерный анализ имеет большую трудоемкость выполнения, то применять его целесообразно при использовании метода достижения точности размеров с помощью настроенного оборудования.

Особую важность представляет способ простановки продольных размеров (осевых для тел вращения).

На черновой токарной операции мы можем применить схемы простановки размеров «а» и «б» рис.4.1.

На чистовой токарной и шлифовальных операциях применяем схему «г» рис.4.1.

1.5. Назначение операционных технических требований

Операционные технические требования назначаем по методике . Технические требования на изготовление заготовки (допуски на размеры, смещение штампа) назначаем по ГОСТ 7505-89. Допуски на размеры определяем по приложению 1 , шероховатость – по приложению 4 , величины пространственных отклонений (отклонения от соосности и перпендикулярности) – по приложению 2 .

Для заготовки отклонения от соосности определим по методике .

Определим средний диаметр вала

где d i – диаметр i-ой ступени вала;

l i – длина i-ой ступени вала;

l – общая длина вала.

d ср =38,5мм. По приложению 5 определим р к – удельная величина изогнутости. Величины изогнутости оси вала для различных участков определим по следующей формуле:

, (1.2)

где L i – расстояние наиболее удаленной точки i-ой поверхности до измерительной базы;

L – длина детали, мм;

Δ max =0,5·р к ·L – максимальный прогиб оси вала в результате коробления;

– радиус кривизны детали, мм; (1.3)

Аналогично рассчитываем отклонения от соосности при термообработке. Данные для их определения также приведены в приложении 5.

После расчетов получаем

2. Размерный анализ технологического процесса в осевом направлении

2.1. Размерные цепи и их уравнения

Составим уравнения размерных цепей в виде уравнений номиналов.

2.2.

Проверку условий точности выполняем, чтоб убедиться в обеспечении требуемой точности размеров. Условие точности ТА черт ≥ω[А],

где ТА черт – допуск по чертежу размера;

ω[А] – погрешность этого же параметра возникающая в ходе выполнения технологического процесса.

Погрешность замыкающего звена найдем по уравнению (2.1)

Из расчетов видно, что погрешность размер К больше допуска. А это значит, что мы должны корректировать план изготовления.

Для обеспечения точности размера [К]:

на 100-ой операции обработаем с одного установа поверхности 2 и 3, тем самым уберем из размерной цепи размера [К] звенья С 10 , Ж 10 и Р 10 , «заменив» их на звено Ч 100 (ωЧ=0,10).

После внесения в план изготовления данных коррективов, получаем следующие уравнения размерных цепей, погрешность которых равна:

В итоге получаем 100% качество

2.3. Расчет припусков продольных размеров

Расчет припусков продольных размеров будем вести в следующем порядке.

Напишем уравнения размерных цепей, замыкающим размером которых будут припуски. Посчитаем минимальный припуск на обработку по формуле

где - суммарная погрешность пространственных отклонений поверхности на предыдущем переходе;

Высоты неровностей и дефектный слой, образовавшиеся на поверхности при предыдущей обработке.

Рассчитаем величины колебаний операционных припусков по уравнениям погрешностей замыкающих звеньев-припусков

(2.1)

(2.2)

Расчет ведут по формуле (2.2) если количество составляющих звеньев припуска больше четырех.

Находим значения максимальных и средних припусков по соответствующим формулам

, (2.3)

(2.4)

результаты занесем в таблицу 2.1

2.4. Расчет операционных размеров

Определим величины номинальных и предельных значений операционных размеров в осевом направлении по методу средних значений

Исходя из уравнений, составленных в пунктах 2.2 и 2.3, найдем средние значения операционных размеров

запишем значения в удобной для производства форме

3. Размерный анализ технологического процесса в диаметральном направлении

3.1. Радиальные размерные цепи и их уравнения

Составим уравнения размерных цепей с замыкающими звеньями-припусками, т.к. почти все размеры в радиальном направлении получаются явно (см. п.3.2)

3.2. Проверка условий точности изготовления детали

Получаем 100% качество.

3.3. Расчет припусков радиальных размеров

Расчет припусков радиальных размеров будем вести аналогично расчету припусков продольных размеров, но расчет минимальных припусков будем вести по следующей формуле

(3.1)

Результаты заносим в таблицу 3.1

3.4. Расчет операционных диаметральных размеров

Определим величины номинальных и предельных значений операционных размеров в радиальном направлении по методу координат средин полей допусков.

Исходя из уравнений, составленных в пунктах 3.1 и 3.2, найдем средние значения операционных размеров

Определим координату средин полей допусков искомых звеньев по формуле

Сложив полученные величины с половиной допуска, запишем значения в удобной для производства форме

4. Сравнительный анализ результатов расчетов операционных размеров

4.1. Расчет диаметральных размеров расчетно-аналитическим методом

Рассчитаем припуски для поверхности 8 по методике В.М. Кована .

Полученные результаты заносим в таблицу 4.1

4.2. Сравнение результатов расчета

Посчитаем общие припуски по формулам

(4.2)

Посчитаем номинальный припуск для вала

(4.3)

Результаты расчетов номинальных припусков сводим в таблицу 4.2

Таблица 4.2

Сравнение общих припусков

Найдем данные по изменению припусков

Мы получили разницу припусков в 86%, вследствие неучета при расчете методом Кована следующих моментов: особенностей простановки размеров на операции, погрешности выполняемых размеров, влияющих на величину погрешности припуска и др.

Литература

1. Размерный анализ технологических процессов изготовления деталей машин: Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Теория Технологии»/ Михайлов А.В. – Тольятти,: ТолПИ, 2001. 34с.

2. Размерный анализ технологических процессов/ В.В. Матвеев, М. М. Тверской, Ф. И. Бойков и др. – М.: Машиностроение, 1982. – 264 с.

3. Специальные металлорежущие станки общемашиностроительного применения: Справочник/ В.Б. Дьячков, Н.Ф. Кабатов, М.У. Носинов. – М.: Машиностроение. 1983. – 288 с., ил.

4. Допуски и посадки. Справочник. В 2-х ч./ В. Д. Мягков, М. А. Палей, А. Б. Романов, В.А. Брагинский. – 6-е изд., перераб. и доп. – Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1983. Ч. 2. 448 с., ил.

5. Михайлов А.В. План изготовления детали: Методические указания к выполнению курсовых и дипломных проектов. – Тольятти: ТолПИ, 1994. – 22с.

6. Михайлов А.В. Базирование и технологические базы: Методические указания к выполнению курсовых и дипломных проектов. – Тольятти: ТолПИ, 1994. – 30с.

7. Справочник технолога-машиностроителя. Т.1/под. ред А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. – М.:Машиностроение, 1985. – 656с.

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)

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;

Комплекты видеонаблюдения для частного дома

- 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.