WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 |
-- [ Страница 1 ] --

Министерство образования Российской Федерации Южно-Уральский государственный университет Кафедра «Автоматизация механосборочного производства» 621(07) Т266 М.М. Тверской, Л.Л. Зайончик, Ю.Н. Свиридов

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА Учебное пособие к курсовому проекту Челябинск Издательство ЮУрГУ 2003 УДК 621.002.2(075.8) Тверской М.М., Зайончик Л.Л., Свиридов Ю.Н. Технологические процессы машиностроительного производства: Учебное пособие к курсовому проекту. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2003. – 130 с.

Изложены основные сведения и приведены справочные данные, необходимые для выполнения курсовых проектов, связанных с разработкой индивидуальных технологических процессов изготовления деталей машин различного назначения.

Предназначено для студентов специальности 210200 – «Автоматизация техно логических процессов и производств (машиностроение)». Может использоваться студентами специальностей 121100 – «Гидравлические машины, гидропривод и гидропневмоавтоматика», 130100 – «Самолето- и вертолетостроение», 130200 – «Авиационные двигатели и двигательные установки», 130400 – «Ракетные дви гатели», 130600 – «Ракетостроение», 131300 – «Стартовые и технические ком плексы ракет и космических аппаратов», 170900 – «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование».

Ил. 18, табл. 76, список лит. – 16 назв.

Одобрено учебно-методической комиссией механико-технологического факультета.

Рецензенты: Р.Х. Юсупов, В.Н. Андрианов.

© Издательство ЮУрГУ, 2003.

ОГЛАВЛЕНИЕ 1. Организация курсового проектирования и содержание курсового проекта................................................... 2. Функциональное назначение и техническая характеристика детали 2.1. Назначение и характеристика изделия............................... 2.2. Функциональное назначение детали и ее отдельных поверхностей....... 2.3. Условия функционирования детали в изделии......................... 2.4. Анализ технологичности детали.................................... 2.5. Обоснование требований к точности размеров, формы, взаимного расположения и шероховатости поверхностей детали...................... 3. Проектирование технологического процесса изготовления детали 3.1. Преобразование чертежа детали и построение схем конструкторских размерных связей.................................................... 3.2. Анализ действующего технологического процесса..................... 3.3. Выбор способа получения заготовки и разработка ее формы............. 3.4. Выбор методов обработки и последовательности технологических переходов для обработки отдельных поверхностей........................ 3.5. Разработка маршрутной технологии................................. 3.6. Разработка операционной технологии................................ 4. Размерный анализ проектируемого технологического процесса 4.1. Построение схем конструкторско-технологических размерных связей.... 4.2. Запись маршрутов и уравнений размерных цепей...................... 4.3. Определение порядка решения уравнений............................ 4.4. Проверка наличия запасов по допуску замыкающего звена.............. 4.5. Определение операционных размеров............................... 4.6. Анализ результатов и заключение о качестве технологического процесса.. 5. Разработка управляющей программы для станка с ЧПУ 5.1. Основные сведения о станке и устройстве ЧПУ....................... 5.2. Проектирование операции, выполняемой на станке с ЧПУ.............. 5.3. Расчет параметров режима резания.................................. 5.4. Разработка текста управляющей программы.......................... 6. Методика расчета размерных цепей 6.1. Понятие о размерной цепи......................................... 6.2. Числовые характеристики регламентированных размеров............... 6.3. Числовые характеристики точности действительных размеров........... 6.4. Задачи расчета размерных цепей.................................... 6.5. Методы расчета размерных цепей................................... 6.6. Способы расчета размерных цепей.................................. 6.7. Понятие о запасах и дефицитах..................................... 6.8. Округление расчетных номинальных размеров определяемых звеньев.... 6.9. Алгоритмы расчета размерных цепей................................ Библиографический список.......................................... Приложения........................................................ 1. ОРГАНИЗАЦИЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ И СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОГО ПРОЕКТА В соответствии с учебным планом специальности 210200 – «Автоматизация технологических процессов и производств (машиностроение)» при изучении дис циплины «Технологические процессы и производства» предусмотрен курсовой проект, выполняемый по материалам производственной практики, которую сту денты проходят на машиностроительных предприятиях.

В течение первых 3–7 дней практики руководитель практики от университета формулирует индивидуальное задание для каждого студента, связанное с изуче нием технологического процесса изготовления конкретной детали средней слож ности в условиях действующего производства. Форма детали может быть любой:

диск, вал, корпус. Технологический процесс должен содержать 6–8 разнообраз ных операций механической обработки, каждая из которых содержит 2–4 техно логических перехода. Студент во время практики собирает материалы, включаю щие конструкторскую и технологическую документацию, выполняет размерный анализ действующего технологического процесса, выявляет его недостатки, а при выполнении курсового проекта принимает его в качестве базового, предлагая бо лее совершенный вариант.

В курсовом проекте студент выполняет анализ функционального назначения изделия, детали и ее отдельных поверхностей, выполняет анализ технологичности детали, обосновывает требования к точности размеров, формы, взаимного распо ложения и шероховатости ее поверхностей, проектирует технологический про цесс изготовления детали, выполняет размерный анализ проектируемого техноло гического процесса и разрабатывает управляющую программу для станка с ЧПУ.

Содержание курсового проекта приведено в приложении 3.

В учебных планах специальностей 130100 – «Самолето- и вертолетостроение», 130200 – «Авиационные двигатели и двигательные установки», 130400 – «Ра кетные двигатели», 130600 – «Ракетостроение», 131300 – «Стартовые и техничес кие комплексы ракет и космических аппаратов», 170900 – «Подъемно-тран спортные, строительные, дорожные машины и оборудование» также предусмот рено изучение технологического процесса изготовления детали во время произ водственной практики. В курсовом проекте студент выполняет анализ функцио нального назначения изделия и детали, выполняет анализ технологичности дета ли, обосновывает требования к точности размеров, формы, взаимного расположе ния и шероховатости ее поверхностей, проектирует технологический процесс из готовления детали, выполняет размерный анализ проектируемого технологиче ского процесса, разрабатывает управляющую программу для станка с ЧПУ и про ектирует станочное или контрольное приспособление.

В учебном плане специальности 121100 – «Гидравлические машины, гидро привод и гидропневмоавтоматика», изучение технологического процесса изготов ления детали во время производственной практики не предусмотрено. Для выпол нения курсовой работы по дисциплине «Технология машиностроения» руководи тель утверждает чертеж детали гидропневмопривода или гидропневмоаппарату ры. В курсовой работе студент выполняет анализ функционального назначения изделия и детали, выполняет анализ технологичности детали, обосновывает тре бования к точности размеров, формы, взаимного расположения и шероховатости ее поверхностей, проектирует технологический процесс изготовления детали и выполняет размерный анализ проектируемого технологического процесса.

Для консультаций и руководства работой студентов над курсовым проектом от кафедры назначается руководитель проекта, который выдает студенту задание на курсовой проект. Форма задания приведена в приложении 1. При выдаче задания руководитель проекта составляет расписание консультаций и график выполнения проекта.

Студент представляет выполненный курсовой проект руководителю в виде по яснительной записки и листов графической части. Записка должна содержать ти тульный лист (приложение 2), задание (см. приложение 1), аннотацию, содержа ние, введение, основную часть, заключение и список использованной литературы (см. приложение 3). Оформление записки должно соответствовать действующему стандарту вуза. Графическую часть рекомендуется выполнять с использованием средств компьютерной графики. Рабочий чертеж детали необходимо оформлять в соответствии с действующими стандартами ЕСКД и вуза.

2. ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ НАЗНАЧЕНИЕ И ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДЕТАЛИ 2.1. Назначение и характеристика изделия При описании функционального назначения изделия используют сборочный чертеж изделия или отдельной его части (сборочной единицы). Контуры рассмат риваемой детали на нем обводят линиями красного цвета. Чертеж помещают в приложении к пояс нительной записке. В записке приводят назначение изделия (сборочной единицы) и основные технические характеристики (точность, мощность, производи тельность, габаритные размеры и т.п.).

В качестве примера рассмот рим изделие – лебедку. Лебедка (рис. 2.1) предназначена для ме ханизации строительно-монтаж ных работ, выполняемых на от крытом воздухе при различных погодных и климатических усло Рис. 2. виях с колебанием температуры воздуха от –40 до +50оС, и обеспечивает подъем груза массой 3 т на высоту 10 м. Основной сборочной единицей является барабан 3, предназначенный для намотки троса 4. Вращательное движение барабана осу ществляется с использованием зубчатой планетарной передачи. Крутящий момент от ведущего вала с солнечным колесом 1 через шестерни-сателлиты 2 при непод вижном эпициклическом колесе 7 передается водилу 10, соединенному через оси 9 сателлитов с фланцем 6 барабана. Для уменьшения сил трения при работе в ус ловиях ограниченной смазки сателлиты установлены на быстросменных под шипниках скольжения.

В качестве объекта для разработки технологического процесса задана деталь втулка промежуточная 3, входящая в со став сателлита (рис. 2.2). Сателлит вклю чает также шестерню 1, втулку антифрик ционную 4 и два винта стопорных 2.

Сборку сателлита выполняют в следую щей последовательности. Втулку анти фрикционную 4, изготовленную из специ ального композиционного материала, вклеивают в центральное отверстие втул ки промежуточной 3 с использованием полимеризующейся клеевой смеси.

Затем втулку промежуточную свинчи Рис. 2. вают с шестерней 1 по резьбе М642-6d с помощью специального ключа (рис. 2.3), имеющего на своем торце два штифта, вставляемых в соответствующие отверстия 6H9 втулки (рабочий чертеж втулки промежу точной показан на рис. 2.4). Свинчивание произ водят до получения симметричного выступания торцов шестерни относительно торцов втулки (см. рис. 2.2). После этого доворачивают втулку до совпадения оси резьбового отверстия в шес терне 1, предназначенного для винтов стопорных 2, с плоскостью симметрии паза втулки. Поворот осуществляют в том направлении, которое в наи меньшей степени нарушает симметричное высту пание торцов. Достигнутое положение деталей фиксируют одним из двух винтов стопорных 2 и законтривают его другим винтом.

Рис. 2. 6H 6d H h H h 66 48 40H М х 2 -0, -0, 57 ±0, 6, I А-А А ( ) увеличено Б 0,15 В 0,1 Б 60° В 0,2 В +0, 0,8 5 I Т0,1 Б R0,5 max R0,5 max II увеличено 3, 1, II А R0,5 max R1 max 0,5х45° 2х45° 1. H14, h14, ± t.

Б 10+0, 2. Неуказаные допуски формы и расположения 30 -0,3 поверхностей по ГОСТ 25069-81.

3. Острые кромки притупить фасками 0,5х45°.

0,03 А 42h12( -0,25) R3,05 max 4. Сталь 35 ГОСТ 1050-88.

Рис. 2. 2.2. Функциональное назначение детали и ее отдельных поверхностей Функциональное назначение детали формулируют на основе анализа функций, выполняемых деталью в изделии. Например, валы и муфты передают крутящий момент, зубчатые колеса передают крутящий момент и обеспечивают требуемую кинематическую точность передачи, кулачки обеспечивают требуемый закон движения исполнительных устройств, корпусные детали служат для размещения и базирования сборочных единиц и других деталей.

При анализе функций, выполняемых деталью, необходимо определить функ ции ее поверхностей. Среди поверхностей детали целесообразно выделить важ нейшие: исполнительные поверхности, конструкторские базы (основные и вспо могательные), свободные поверхности.

К исполнительным относят поверхности, при помощи которых деталь выпол няет свои важнейшие функции. К этим поверхностям относят зубчатые поверхно сти шестерен, резьбовые поверхности крепежных деталей, фасонные поверхности кулачков и копиров, рабочие поверхности лопастей турбин и гребных винтов и др.

К основным конструкторским базам относят поверхности данной детали или сборочной единицы, определяющие положение этой детали или сборочной еди ницы в изделии. Термины и определения по базам и базированию в машинострое нии в соответствии с ГОСТ 21495-76 приведены в приложении 4.

К вспомогательным конструкторским базам относят поверхности данной дета ли или сборочной единицы, определяющие положения присоединяемого к ним изделия (сборочной единицы или детали).

К свободным относят поверхности, не соприкасающиеся с поверхностями дру гих деталей и не являющиеся исполнительными.

-0, -0, -0, 0, А -0, 66h7( ) M64x2-6d 48H7 ( ) 60,735 max 62, -0, °, ° ± ° Наличие всех указанных видов поверхностей у одной детали не является обя зательным.

Деталь – втулка промежуточная в сборочной единице (сателлит) предназначе на для обеспечения точности базирования шестерни относительно наружной ци линдрической поверхности втулки антифрикционной, а, следовательно, и относи тельно цилиндрической поверхности оси 9 сателлита (см. рис. 2.1). При износе втулки антифрикционной в процессе эксплуатации лебедки рассматриваемая кон струкция сборочной единицы позволяет осуществить замену втулки промежуточ ной в сборе с втулкой антифрикционной с наименьшими затратами времени. По этому важнейшие поверхности втулки промежуточной являются конструкторски ми базами.

Внутренняя цилиндрическая поверхность 48H7 используется для базирова ния втулки промежуточной относительно наружной цилиндрической поверхности втулки антифрикционной. Эта поверхность является основной конструкторской базой. Торцовая поверхность втулки промежуточной со стороны резьбы контак тирует с поверхностью регулировочного кольца 8, толщина которого подбирается при сборке из условия обеспечения гарантированного зазора. Следовательно, тор цовую поверхность втулки промежуточной со стороны паза можно считать ос новной конструкторской базой, а торцовую поверхность со стороны резьбы – сво бодной поверхностью. В процессе работы планетарной передачи возникает неоп ределенность осевого положения втулки промежуточной в пределах величины фактического осевого зазора.

При сборке втулки промежуточной с шестерней поверхность 66h7 сопрягает ся с поверхностью отверстия 66H7 и обеспечивает требуемое расположение зубчатой поверхности шестерни при зацеплении с солнечным и эпициклическим зубчатыми колесами в радиальном направлении. Поверхность 66h7 является вспомогательной конструкторской базой. Для относительного осевого перемеще ния втулки промежуточной и шестерни при сборке и фиксации их взаимного осе 6H вого положения используется резьбовое соединение М64 2. Резьба на втулке 6d промежуточной является исполнительной поверхностью. Осевое перемещение производят до совпадения плоскостей симметрии торцов шестерни и торцов втул ки промежуточной. Следовательно, указанная плоскость симметрии у втулки про межуточной является вспомогательной конструкторской базой. Плоскость сим метрии боковых поверхностей паза под стопорные винты также является вспомо гательной конструкторской базой.

Четыре отверстия 6H9 на торце втулки промежуточной служат для вращения втулки промежуточной с использованием специального ключа (см. рис. 2.3) при ее свинчивании с шестерней.

При наличии у детали резьб необходимо сделать подробное их описание. Обо значения метрических резьб приведены в справочной литературе [3, с.160, с.205].

Описание необходимо выполнять в следующей последовательности:

1) уточнить посадку резьбового соединения на сборочном чертеже, оценить точность соединения по степени точности (для метрических резьб: ГОСТ 16093 81 – посадки с зазором, ГОСТ 24834-81 – переходные посадки, ГОСТ 4608-81 – посадки с натягом).

2) уточнить длину свинчивания (табл. 4.27 [3, с.175]);

если длина отличается от нормальной, то значение длины должно быть отражено в обозначении в соот ветствии с ГОСТ 16093-81 (табл. 4.28 [3, с.177]).

Изобразить профиль продольного сечения резьбы. На профиле наружной и внутренней резьб указывают номинальный средний диаметр d2 или D (табл. 4.24 [3, с.170]) и предельные отклонения в соответствии с принятым полем допуска (табл. 4.29 [3, с.179]), номинальные диаметры d, D, d1, D1 и допуски на них, а также шаг P и угол профиля (см. рис. 2.4).

В соответствии с ГОСТ 16093-81 форма впадины резьбы гайки не регламенти рована. Для обеспечения требуемого качества резьбового соединения необходимо обеспечить прямолинейный профиль боковых поверхностей не менее чем до зна чения номинального наружного диаметра D. Для резьбовых посадок с зазором допуск на диаметр гайки D не устанавливается. Его минимально-допустимое зна чение равно номинальному значению, увеличенному на величину основного от клонения среднего диаметра D2.

Форма впадины резьбы болта может выполняться как закругленной, так и плоскосрезанной. Для повышения циклической прочности и упрощения техноло гии изготовления предпочтительной является закругленная форма. Для резьбовых посадок с зазором допуск на внутренний диаметр болта d1 не устанавливается.

Его максимально допустимое значение равно номинальному значению, умень шенному на величину основного отклонения среднего диаметра d2.

Деталь – втулка промежуточная имеет резьбу М642-6d (см. рис. 2.4). Это резьба метрическая с углом профиля = 60о, диаметром d = 64 мм, с мелким ша гом P = 2 мм. Поле допуска 6d соответствует допуску по 6-й степени точности и основному отклонению d, равному –0,10 мм. Допуск на наружный диаметр d ра вен 0,28 мм. Величина наружного диаметра с предельными отклонениями сос тавляет 64-0,,10. Номинальный средний диаметр d2 равен 62,701, допуск – -0 0,18 мм. Величина среднего диаметра с предельными отклонениями составляет 62,701-0,,10. Номинальный внутренний диаметр d1 равен 60,835 мм. Следова -0 тельно, его максимально допустимое значение составляет d1 max = 60,835 - 0,10 = 60,735 мм. Величина длины свинчивания нормальная, на ходится в пределах 32–95 мм.

2.3. Условия функционирования детали в изделии Конструкция и технические требования, предъявляемые к детали, существенно зависят от условий ее функционирования. В пояснительной записке необходимо привести наиболее значимые факторы, определяющие работоспособность детали:

температурный режим, давление, динамические нагрузки, скорость относительно го движения, условия смазки и т.п.

Рассматриваемая деталь втулка промежуточная работает под действием знако переменных динамических нагрузок при относительно невысоких угловых скоро стях. Температурный режим характеризуется широким диапазоном температур от –40 до +50оС, так как лебедка, в которую входит планетарная передача (см.

рис. 2.1), эксплуатируется круглый год на открытом воздухе.

2.4. Анализ технологичности детали В соответствии с ГОСТ 14.205-83 технологичность конструкции изделия рас сматривается как совокупность свойств изделия, определяющих его приспособ ленность к достижению оптимальных затрат при производстве, эксплуатации и ремонте. Следовательно, конструкция детали должна обеспечивать применение наиболее рациональных и экономичных методов изготовления и ремонта [9].

Конфигурация детали должна представлять собой сочетание простых геометриче ских форм, обеспечивающих надежное базирование заготовки в процессе обра ботки и дающих возможность применения высокопроизводительных методов из готовления.

Технологичность конструкции детали зависит от рационального выбора мате риала. Выбор материала определяют многочисленные факторы: эксплуатацион ные требования, способ получения заготовки, обрабатываемость материала на операциях механической обработки, требования экономичности (использование дешевого и недефицитного материала).

Эксплуатационные требования определяют такие свойства материала, как ме ханическая прочность, износостойкость, коррозионная стойкость, усталостная прочность, необходимость термообработки.

На выбор материала влияет способ получения заготовки. Свойства материала определяют возможность применения литья, пластической деформации, сварки.

Низкая жидкотекучесть и высокая склонность материала к усадке исключают применение литья в кокиль или литья под давлением. Сплавы, склонные к ликва ции, ограничивают применение центробежного литья или литья под давлением.

Для материалов, подлежащих обработке давлением, важной характеристикой яв ляется пластичность.

Обрабатываемость материала, и, в частности, обрабатываемость резанием оп ределяется коэффициентом обрабатываемости данного материала быстрорежу щим или твердосплавным резцом по отношению к эталонному материалу по фор муле [10] v kv =, vэт где v60 – скорость резания при 60-минутной стойкости и определенных условиях резания рассматриваемого материала;

vэт 60 – скорость резания при 60-минутной стойкости резцов из эталонного материала.

В приложении 5 приведены коэффициенты обрабатываемости резанием раз личных конструкционных материалов. За эталонную принята сталь 45, имеющая в = 650 МПа, 179 НВ. Эталонная скорость резания при получистовом точении этой стали твердосплавными резцами составляет 135 м/мин при 60-минутной стойкости, эталонная скорость резания при точении резцами из быстрорежущей стали Р18 – 75 м/мин при 60-минутной стойкости.

Абсолютное значение скорости резания при 60-минутной стойкости любой стали, отличной от эталонной, равно vx 60 = vэт kv. Например, для стали, обраба тываемой твердосплавным резцом и имеющей коэффициент обрабатываемости kv тс = 0,8, vx 60 = 1350,8 = 108 м/мин;

для стали, обрабатываемой резцом из бы строрежущей стали и имеющей коэффициент обрабатываемости kv бр = 0,1, vx 60 = 72 0,1 = 7,2 м/мин. Коэффициент обрабатываемости при точении можно применить для выбора скорости резания и при других видах обработки. В прило жении 5 приведены укрупненные значения коэффициентов обрабатываемости без учета особенностей эксплуатации в условиях каждой подотрасли, без разделения материалов на группы обрабатываемости.

При описании материала необходимо расшифровать его маркировку и указать процентный состав элементов. При наличии легирующих элементов или примесей необходимо привести их процентный состав и указать, как влияет каждый эле мент на свойства материала.

Втулку промежуточную изготавливают из стали 35. Это конструкционная уг леродистая качественная сталь, предназначенная для изготовления деталей невы сокой прочности, испытывающих небольшие напряжения [11].

Химический состав стали 35 приведен в табл. 2.1. Углерод находится в стали, главным образом, в связанном состоянии в виде цементита [12]. С увеличением содержания углерода возрастает твердость, прочность и уменьшается пластич ность. Кремний, растворяясь в феррите, повышает предел текучести и повышает предел хладноломкости. Марганец образует твердый раствор с железом и немного повышает твердость и прочность. Остальные элементы в указанной концентрации не оказывают существенного влияния на свойства стали. Среди этих элементов сера и фосфор являются вредными примесями, ухудшающими пластические свой ства. Сера вызывает явление красноломкости, а фосфор – явление хладноломко сти.

Технологические свойства стали 35: температура ковки – 1200–750оС, свари ваемость – ограниченная, склонность к отпускной хрупкости – не склонна, обра Таблица 2. Химический состав стали 35, % (ГОСТ 1050-88) Cr S P Cu Ni As C Si Mn не более 0,32–0,40 0,17–0,37 0,5–0,8 0,25 0,04 0,035 0,025 0,025 0, батываемость резанием (в горячекатаном состоянии при HB 187) характеризуется коэффициентами обрабатываемости kv бр = 1,0 и kv тс = 1,0 (см. приложение 5).

Вид поставки – сортовой прокат, в том числе калиброванный прокат, кованые и штампованные заготовки, трубы горячекатаные, и холоднодеформируемые. Ме ханические свойства зависят от состояния поставки. В качестве заготовки для втулки промежуточной целесообразно использовать трубу горячекатаную, имею щую – не менее 510 МПа, твердость по Бринелю НВ – не более 187.

в Таким образом, выбранный материал для изготовления втулки отвечает требо ваниям технологичности, то есть обеспечивает ее эксплуатационные свойства, по зволяет использовать рациональную заготовку в виде горячекатаной трубы, обла дает хорошей обрабатываемостью на операциях механической обработки, являет ся недорогим и недефицитным материалом.

Форма втулки промежуточной простая, все поверхности доступны для меха нической обработки, отверстия в торце не глубокие, предусмотрена зарезьбовая канавка для выхода резьбового резца при нарезке резьбы М642-6d. Точность размеров, формы и расположения поверхностей, а также требования шероховато сти могут быть обеспечены обычными методами обработки. Таким образом, кон струкцию втулки промежуточной следует признать технологичной.

2.5. Обоснование требований к точности размеров, формы, взаимного расположения и шероховатости поверхностей детали Свойства детали характеризуются различными параметрами: геометрически ми, прочностными, параметрами надежности, параметрами шероховатости по верхностей и т.п.

Под геометрическими параметрами в технологии машиностроения обычно по нимают значения таких физических величин как длина, ширина, высота, диаметр элементов детали, расстояние между элементами. К геометрическим параметрам также относят допуски размеров, формы, расположения поверхностей и др.

При изготовлении зубчатого венца сателлита по 9-й степени точности (ГОСТ 1643-81) радиальное биение зубчатого венца относительно оси вращения не должно превышать 0,08 мм.

Фактическая величина радиального биения численно равна величине отклоне ния от соосности в диаметральном выражении оси зубчатого венца шестерни от носительно оси отверстия 40H7 втулки антифрикционной (см. рис. 2.2). Эта ве личина зависит от величины отклонения от соосности 0,04 оси зубчатого венца относительно оси отверстия в шестерне 66H7, от величины отклонения от соос ности 0,05 оси поверхности 66h7 относительно оси отверстия 48H7 у втулки промежуточной, от величины отклонения от соосности 0,03 оси поверхности 48h6 относительно оси отверстия 40H7 у втулки антифрикционной, а также от величин диаметральных зазоров в цилиндрических сопряжениях 66 и 48. Ве личина каждого зазора определяется разностью соответствующих диаметров:

66H7(+0,03) и 66h7(-0,03);

48H7(+0,025) и 48h6(-0,016) (рис. 2.5).

0 ±0,02 Шестерня 66H7(+0,03) 66h7(-0, ) Втулка 0 ±0, промежуточная 48H7(+0,025) 48h6(-0,016) Втулка 0 ±0, антифрикционная 40H7(+0,025) Отклонение от соосности в диаметральном выражении Рис. 2. При расчете величины поля рассеяния 0 замыкающего звена А0 – отклоне ния от соосности в диаметральном выражении – данной размерной цепи вероят ностным методом при t = 3 и 2 = 0,111, получаем 0 = 0,042 + 0,032 + 0,032 + 0,032 + 0,0252 + 0,0162 + 0,032 0,078 мм.

Полученное значение поля рассеяния 0 не превышает величины допустимого радиального биения: 0,078 < 0,08.

6H Выбор резьбовой посадки М64 2 тесно связан с допуском соосности 6d среднего диаметра резьбы относительно поверхности 66h7. При свинчивании втулки промежуточной с шестерней (см.

рис. 2.2) должен быть обеспечен гаран тированный зазор по среднему диа метру резьбы при наличии допустимых отклонений от соосности резьбовых по верхностей и центрирующих цилиндри ческих (66) как у шестерни (Е), так и у втулки промежуточной (e). На рис. 2. сопряжение по резьбовым поверхностям условно заменено на сопряжение по ци линдрическим поверхностям с диамет рами, равными средним диаметрам резьб у шестерни ( D2 ) и втулки промежуточ ной ( d2 ). Соответствующие диаметры Рис. 2. центрирующих поверхностей обозначе ны: 66H7 – D0 ;

66h7 – d0. Зазор является замыкающим звеном в следую щей размерной цепи:

D2 D0 d0 d = - E + - - e -.

2 2 2 Среднее значение зазора равно сумме радиальных зазоров при Eср = eср = 0 :

ср ср ср ср ср = 0,5(D0 - d0 )+ 0,5(D2 - d2 )= = 0,5 0,03 + 0,5(0,118 + 0,19)= 0,015 + 0,154 = 0,169.

При расчете величины поля рассеяния размерной цепи зазора вероятностным методом, принимая t = 3;

= ;

E = e = ±0,05, получаем = 0,0152 + 0,0152 + 0,182 + 0,2362 + 0,12 + 0,12 0,3363.

Тогда наименьший размер зазора нм составит 0, нм = ср - = 0,169 - = 0,00085 мм.

2 6H Таким образом, резьбовая посадка М64 2 обеспечивает собираемость 6d при заданных значениях E и e.

В чертеже детали регламентировано отклонение от соосности наружного диа метра резьбы относительно среднего, составляющее 0,15. Указанное отклонение приводит к уменьшению высоты профиля резьбы на 0,075 мм и к такому же уве личению высоты профиля в диаметрально противоположной точке. Разновысот 64 - 60, ность профиля 0,15 мм при его номинальной высоте =1,63 мм состав ляет менее 10%, что вполне достаточно по условиям контактной прочности.

Рассмотрим корректность наз начения позиционного допуска, 0,05 57,0 0, определяющего допустимое от s s 6, клонение осей четырех отверстий 6H9 относительно их номи нального положения. Этот допуск должен обеспечивать вхождение штифтов специального ключа 5, 56, (см. рис. 2.3) в отверстия втулки 57, при самом неблагоприятном со четании их размеров. Меж центровое расстояние у ключа Рис. 2. регламентировано размером 57 ± 0,1, а диаметры его штифтов – 6-0,,1. Рассмотрим вариант сопряжения, при -0 котором межцентровое расстояние у втулки максимально и равно 57,1 мм, а у ключа минимально и составляет 56,9 мм, диаметры отверстий – 6,0 мм, штифтов – 5,9 мм (рис. 2.7). Определим величину гарантированного зазора:

2s = (57,1 - 6,0)- (56,9 - 5,9)= 0,1;

s = 0,05.

Таким образом, при самом неблагоприятном сочетании размеров гарантирует ся сопряжение ключа и втулки с минимальным зазором s = 0,05 мм в каждом от верстии.

Аналогичными по смыслу расчетами должны быть обоснованы все допусти мые отклонения размеров, формы и взаимного расположения поверхностей дета ли.

Например, допуск симметричности паза шириной 6 мм относительно поверх ности 66h7 должен обосновываться расчетом сборочной размерной цепи, замы кающим звеном которой является необходимый гарантированный зазор между боковыми поверхностями паза и наружной поверхностью нижнего стопорного винта 2 (см. рис. 2.2). Допуск соосности поверхности 60-0,4 зарезьбовой канав ки должен гарантировать свободный (без касания дна канавки) выход резьбового резца при нарезании резьбы М642-6d, а также свободное свинчивание с шестер ней.

Допуск соосности поверхности 66h7 относительно оси поверхности 48H8 в сочетании с позиционным допуском обеспечивает минимальную толщину стенки между поверхностью 66h7 и отверстием 6H9, равную 1,4 мм.

Шероховатость поверхностей регламентируется в зависимости от их назначе ния, а также от квалитета точности [2, с.561]. Наименьшую шероховатость ( Ra 0,8 мкм) должна иметь наиболее точная поверхность 66h7, что обеспечи вает легкость свинчивания. Эту же цель преследует регламентация шероховатости в пределах 2,5 мкм на винтовой поверхности резьбы. Шероховатость поверхности 48H8 для лучшего склеивания с втулкой антифрикционной не должна быть слишком малой, поэтому на этой поверхности указан диапазон значений 3,2– 1,6 мкм. Шероховатость остальных поверхностей детали не должна превышать 6,3 мкм.

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ 3.1. Преобразование чертежа детали и построение схем конструкторских размерных связей Преобразование чертежа детали выполняют с целью определения направлений кодирования информации и проверки корректности задания конструкторских размерных связей на рабочем чертеже детали. Пример оформления пре образованного чертежа приведен в приложении 6.

Направление кодирования обозначают прописными буквами латинского алфа вита. Рекомендуется при кодировании информации у корпусных деталей выде лять в основном три направления: L – направление длины, B – направление ши рины, H – направление высоты. При необходимости вводят дополнительные на правления, для обозначения которых принимают буквы C, F, G и другие. При ко дировании размерной информации у деталей типа тел вращения выбирают в ос новном два направления кодирования: осевое L и радиальное R. Направление ко дирования обозначают короткой стрелкой и соответствующей буквой. Направле ние стрелки указывает, как расположена линия относительно плоскостей проек ции чертежа, на которую производится проецирование геометрических элементов с образованием координатных точек. В направлении, указанном стрелкой, произ водится нумерация координатных точек, получаемых на линии проекций. При обозначении направлений кодирования не рекомендуется использовать буквы X, Y, Z, U, V, W и др., которые используют для обозначения осей координат на стан ках с ЧПУ.

На рис. 3.1, а показан пример проецирования точек поверхностей втулки про межуточной на линию проецирования L и приведена нумерация координатных точек в направлении, указанном стрелкой. Однако практически при выполнении размерного анализа саму процедуру проецирования не выполняют, а производят нумерацию геометрических элементов в том же порядке, в котором при проеци ровании они образуют координатные точки. В результате этого необходимо при своить номера всем выносным линиям, которые связаны с размерными линиями, нанесенными на чертежи детали в рассматриваемом направлении. Однако в неко торых случаях на рабочем чертеже детали размерная линия может быть нанесена 1 2 3 4 5 6 7 8 LL L Номера КТ: 1 2 3 4 5 6 7 8 а) б) Номера КТ:1 2 3 4 5 6 7 8 9 L 9 19-29 0,5 ±0, 9 19-39 5 js14 (±0,15) 9 19-49 10 +0,4 9 19-69 30 0 -0, 9 19-99 42 h12 (-0, ) 9 39-59 12 H14 (+0,43) 9 69-79 3 H14 (+0,25 ) 9 89-99 2 ±0, Коды КТ: 19 29 39 49 59 69 79 89 в) Рис. 3. между контурными линиями или между контурной и выносной линиями. На пре образованном чертеже в этом случае каждая контурная линия продолжается в ви де выносной линии, и ей присваивают соответствующий номер.

Для рассматриваемой детали нумерацию плоских поверхностей в направлении кодирования L выполняют так, как показано на рис. 3.1, б. Указанные номера ко ординатных точек могут быть использованы и как номера поверхностей.

При наличии нескольких направлений кодирования можно выполнять нумера цию независимо, начиная в каждом направлении с номера 1, или продолжать ну мерацию следующего направления последовательными свободными номерами, оставляя небольшой резерв. В рассматриваемом примере в направлении L имеется 9 координатных точек. Нумерация в направлении R начинается с числа 11. Число 10 оставлено в резерве.

На преобразованном чертеже детали приводят схему конструкторских размер ных связей. Пример выполнения схемы приведен на рис. 3.1, в. В верхней части схемы проведена линия L со стрелкой, указывающей направление кодирования и направление, в котором предполагают производить размерный анализ. Эту линию проводят горизонтально, а стрелку направляют вправо. Штрихи на линии и числа обозначают относительное расположение и номера координатных точек. Для удобства построения схемы шаг между точками принимают одинаковым, равным обычно 10 мм. Знак на вертикальных линиях означает, что все расположенные ниже размерные связи будут обозначаться с использование кодов координатных точек. Координатные точки и их коды приведены в нижней части схемы конст рукторских размерных связей. Коды Кi координатных точек на преобразованном чертеже детали получают в соответствии с формулой Кi =10n + 9, где n – номер координатной точки.

Это означает, что для получения кода координатной точки необходимо к чис лу, соответствующему номеру этой точки приписать справа цифру 9. Так, коор динатным точкам с номерами 1, 2, 3 и т.д. присваивают коды 19, 29, 39 и т.д.

Вертикальные линии на схеме соответствуют выносным линиям чертежа дета ли, которые необходимы для нанесения линейных размеров в выбранном направ лении L. Размерные линии рекомендуется наносить на схему в следующем поряд ке: вначале наносят размерную линию, которая соответствует размеру, связы вающему первую слева координатную точку с ближайшей расположенной справа координатной точкой, затем наносят размерную линию, соответствующую разме ру от первой точки до другой ближайшей точки, расположенной правее. Затем аналогично наносят размерные линии от второй координатной точки до каждой из следующих и т.д.

При построении схемы конструкторских размерных связей в направлении ко дирования R нумерацию координатных точек выполняют от периферии к центру.

На схему наносят размерные связи в виде радиусов цилиндрических поверхностей и соосностей. Связь между осями задают с помощью соосностей, а связь между образующей и осью – с помощь радиуса. Каждую поверхность вращения пред ставляют двумя координатными точками: образующей поверхности вращения и ее осью симметрии. Осям симметрии отдельные номера не присваивают, а их ко ды Коi получают по формуле Коi = 8000 + Кi, где Кi – код образующей поверхности вращения.

При изображении радиусов в левой части размерной линии (на образующей поверхности вращения) ставят стрелку, а на оси симметрии – кружок. При изо бражении соосностей кружок ставят на обоих концах размерных линий. Анало гично можно изображать поверхности типа пазов. В этом случае в левой части размерной линии (на боковой поверхности паза) ставят стрелку, а на плоскости симметрии паза – кружок. В рассматриваемом примере (см. приложение 6) боко вая поверхность паза под стопорные винты имеет номер 19, а его плоскость сим метрии – 819.

Схема размерных связей в направлении R позволяет корректно строить раз мерные цепи и выполнять расчеты размерных цепей только для осесимметричных деталей типа тел вращения. При этом необходимо рассматривать только половину детали в направлении от периферии к оси ее симметрии. Тогда расстояния между любыми координатными точками, не связанными конструкторскими размерными связями, можно рассчитать как замыкающие звенья. Если задача такого расчета не ставится, то геометрические элементы, расположенные на других направлени ях, можно условно совместить на одном направлении. В рассматриваемом приме ре в направлении R условно совмещены дно паза – координатная точка 15, нецен тральное отверстие и фаска – координатные точки 16, 17 и боковая поверхность паза – координатная точка 19.

При наличии нецентральных отверстий необходимо изображать координатные точки, соответствующие осям их симметрии, на линии R непосредственно после координатных точек, соответствующих образующим этих поверхностей. В рас сматриваемом примере имеются отверстия 6H9. Оси 816 и 817 следуют сразу после образующей отверстия 17. Образующая конической поверхности фаски не используется, так как ее диаметр не указан на рабочем чертеже, а фаска задана углом 45o и высотой 0,5 ± 0,2. Подобные случаи возникают и у корпусных дета лей.

После нанесения всех размерных линий наносят совмещенные в одну строку размерные линии в виде двойных линий со стрелками, обозначающие связь каж дой координатной точки с принятой за базу координатной точкой. В качестве ба зовой рекомендуется выбирать координатную точку, соответствующую основной конструкторской базе, а если база неизвестна – то крайнюю левую координатную точку. Эти размерные связи используют для проверки корректности нанесения размеров. Каждая размерная связь, изображенная двойной линией, представляет собой замыкающее звено, которое должно иметь единственную замкнутую раз мерную цепь. Такая цепь может содержать одно или несколько составляющих звеньев – конструкторских размеров. Расчет числовых значений этих замыкаю щих звеньев не выполняют.

Справа от схемы приводят кодированные данные о размерных связях. Для ка ждой размерной связи указывают группу, коды границ слева направо и размер ную информацию. Согласно принятой классификации (табл. 3.1), размеры, нане сенные на рабочем чертеже детали, относят к группе 9.

Коды границ размерной связи представляют собой коды связываемых этой связью координатных точек. Коды координатных точек указывают с учетом на правления кодирования. Так как на схеме размерных связей линию направления кодирования изображают со стрелкой, направленной вправо, то первым записы вают код координатной точки, расположенной левее, а затем – код координатной точки, расположенной правее.

При расчете размерных цепей в направлении R необходимо пересчитывать Таблица 3. Классификация размерных связей (звеньев размерных цепей) Группа Описание 0 Замыкающее звено без регламентированных предельных размеров, ис пользуемое при решении проверочной задачи 1 Замыкающее звено с регламентированными предельными размерами, используемое при решении проверочной задачи 2 Замыкающее звено с регламентированными предельными размерами, если в качестве исходного размера при решении проектной задачи принят наименьший предельный размер 3 Замыкающее звено с регламентированными предельными размерами, если в качестве исходного размера при решении проектной задачи принят средний размер между двумя предельными размерами 4 Замыкающее звено с регламентированными предельными размерами, если в качестве исходного размера при решении проектной задачи принят наибольший предельный размер 5 Замыкающее звено с заданными предельными отклонениями, заме няющее несколько составляющих звеньев размерной цепи при реше нии проверочной или проектной задач 6 Составляющее звено с заданными предельными отклонениями и неиз вестным номинальным размером, определяемым при решении проект ной задачи (определяемое звено) 7 Составляющее звено – промежуточный размер с заданными предель ными размерами, отсутствующий в конструкторской документации и используемый при решении проверочной и проектной задач 8 Составляющее звено – окончательный размер с заданными предель ными размерами, совпадающими с предельными размерами, указан ными в конструкторской документации 9 Составляющее звено с заданными предельными размерами при раз мерном анализе изделий;

конструкторский размер с заданными пре дельными размерами при размерном анализе технологических процес сов номинальные размеры и предельные отклонения диаметров в соответствующие значения радиусов путем деления на 2. С целью повышения уровня автоматиза ции расчетов введена буква D, благодаря которой обеспечивается выполнение этих пересчетов автоматически.

Особенность записи данных о диаметрах заключается в том, что после группы размерной связи ставят букву D, которая показывает, что информация о размер ной связи между образующей и осью соответствует диаметру, а не радиусу, то есть записывают номинальный размер и предельные отклонения диаметра. Если буква D не указана, то информация о размерной связи между образующей и осью соответствует радиусу.

Кроме буквы D, для уточнения информации допускается указывать и другие буквы: L – для размеров длины, R – для радиусов. Использование этих букв не яв ляется обязательным и не влияет на результаты расчета (в отличие от буквы D).

Буква L означает, что данная размерная связь представляет собой размер дли ны, который изображают на схеме в виде размерной линии с двухсторонними стрелками. В рассматриваемом примере в направлении R имеется размерная связь 159–189, характеризующая толщину стенки между дном паза и поверхностью от верстия 48H7.

Буква R означает, что данная размерная связь представляет собой радиус ок ружности, дуги, цилиндра, конуса или сферы. С помощью размерных связей, обо значенных буквой R, в рассматриваемом примере задан радиус, на котором рас положены четыре отверстия 6H9. Он представляет собой радиус между осью от верстия 8179 и осью базовой поверхности 8189. Числовое значение этого радиуса получено из 57, а предельные отклонения соответствуют величине позиционно го допуска 0,1. Таким образом, размерная информация об этом радиусе пред ставлена в виде 28,5 ± 0,05.

При регламентации соосности ГОСТ 24642-81 предусматривает указание их допусков в диаметральном () и в радиусном (R) выражениях. Предпочтительным является задание в диаметральном выражении. Допуск соосности означает, что номинально оси нормируемой и базовой поверхностей лежат на одной линии, и ось нормируемой поверхности может смещаться относительно оси базовой по верхности в пределах пространственного поля цилиндрической формы, диаметр которого численно равен величине допуска соосности в диаметральном выраже нии, а длина поля совпадает с длиной нормируемой поверхности. При расчетах размерных цепей принимают номинальный размер соосности, равный нулю, а предельные отклонения принимают симметричными в соответствии с указанным допуском [9]. Например, если указаны допуски соосности 0,1 или R0,05, то раз мерную информацию записывают в виде 0 ± 0,05.

В технической документации вместо соосности часто регламентируют ради альное биение, которое образуется за счет смещения оси нормируемой поверхно сти относительно оси базовой и за счет отклонения формы нормируемой поверх ности. При размерном анализе можно принять, что величина радиального биения образуется только за счет смещения оси при идеальной форме нормируемой по верхности. В этом случае числовое значение радиального биения совпадает с чи словым значением допуска соосности в диаметральном выражении.

При регламентации симметричности ГОСТ 24642-81 предусматривает указа ние их допусков в диаметральном (Т) и в радиусном (Т/2) выражениях. Предпоч тительным является задание в диаметральном выражении. В рассматриваемом примере задан допуск симметричности боковых поверхностей паза 6+0,1 относи тельно оси симметрии наружной цилиндрической поверхности 66h7, равный Т0,1. Размерную информацию записывают в виде 0 ± 0,05.

Простановка размерных связей считается корректной, если выполнены два ус ловия.

1. Количество размерных связей в выбранном направлении кодирования мень ше, чем количество координатных точек в этом направлении на 1.

2. Каждая координатная точка в выбранном направлении кодирования «привя зана» единственной размерной цепью к одной из координатных точек, принятой в качестве базы.

В рассматриваемом примере (см. приложение 6) количество координатных то чек в направлении L равно 9, количество размерных связей – 8. В направлении R количество координатных точек равно 16, количество размерных связей – 15.

Проверку привязки к базе выполняют с использованием нанесенных в нижней части схемы замыкающих звеньев. Анализ показывает, что в рассматриваемом примере все размерные цепи этих замыкающих звеньев замкнуты и каждое замы кающее звено имеет только одну размерную цепь.

3.2. Анализ действующего технологического процесса В курсовом проекте анализ действующего технологического процесса выпол няют при наличии комплекта технологической документации, регламентирующе го процесс изготовления детали. Этот комплект вместе с конструкторской доку ментацией студенты получают во время производственной практики.

При анализе выявляют положительные и отрицательные стороны технологи ческого процесса с точки зрения производительности, надежности, качества по лучаемой продукции, величины производственных затрат. Количественную оцен ку качества дают на основе размерного анализа действующего технологического процесса, который выполняют во время производственной практики. Этот техно логический процесс принимают в качестве базового, намечают пути его совер шенствования и предлагают технические решения, которые впоследствии исполь зуют при проектировании нового варианта технологического процесса.

3.3. Выбор способа получения заготовки и разработка ее формы При проектировании технологического процесса необходимо обосновать вы бор способа получения заготовки, предложенного конструктором в рабочем чер теже детали или технологом в действующем технологическом процессе. Согласно принятой классификации [13, 14] различают следующие методы получения заго товок: обработка давлением, литье, метод порошковой металлургии, метод с ис пользованием сварки, комбинированный метод. Выбор метода получения заго товки определяется назначением детали, ее конструктивными формами, материа лом, серийностью производства, техническим уровнем производства.

Каждый метод включает в себя несколько способов. Например, при обработке давлением различают прокатку, ковку, штамповку, волочение, прессование и др.;

при литье различают литье в песчаные формы, в оболочковые формы, в глини стые формы, в кокиль, по выплавляемым моделям, под давлением, центробежное литье и др.

Способ получения заготовки уточняют путем выбора оборудования и техноло гической оснастки. Например, в зависимости от выбора прокатного стана и фор мы валков различают сортовой горячекатаный прокат, трубный прокат, периоди ческий прокат и др. В зависимости от выбора ковочно-штамповочного оборудо вания различают ковку на прессах и молотах, штамповку на кривошипных горя чештамповочных автоматах (КГША) и молотах, штамповку на горизонтально ковочных машинах (ГКМ) и др.

В соответствии с выбранным способом получения заготовки проектируют ее форму [16]. При использовании автоматизированной системы размерного анализа вначале составляют упрощенный эскиз заготовки. Форма заготовки на этом эски зе максимально приближена к форме готовой детали. У заготовки могут отсутст вовать некоторые геометрические элементы детали: мелкие отверстия, канавки, фаски и т.п. Эскиз помещают первым среди схем технологического процесса.

Соответствующие поверхности заготовки и детали связаны слоем припуска, величина которого зависит от количества технологических переходов механиче ской обработки этой поверхности.

На эскиз наносят обозначения черновых баз, размерные линии в соответствии с принятой для каждого метода системой простановки размеров, назначают до пуски и технические требования. Числовые значения предельных отклонений ли нейных размеров (включая диаметры и радиусы) и допусков расположения по верхностей выбирают по таблицам соответствующих ГОСТов. Номинальные зна чения линейных размеров заготовки рассчитывают при выполнении размерного анализа проектируемого технологического процесса, то есть после того, как наме чены необходимые операции и переходы механической обработки. Затем соглас но принятым правилам оформления чертежей заготовок на полученный эскиз на носят литейные или штамповочные уклоны, радиусы закруглений и дополнитель но упрощают форму заготовки с целью повышения технологичности ее изготов ления данным способом. После этого возможно внесение изменений в проекти руемый технологический процесс и повторение расчетов размерных цепей.

3.4. Выбор методов обработки и последовательности технологических переходов для обработки отдельных поверхностей Качество детали обеспечивается постепенным ужесточением точности и вы полнением технических требований в процессе превращения заготовки в готовую деталь [15]. Точность размеров, формы и расположения поверхностей, а также ка чество поверхностного слоя отдельных поверхностей формируют в результате по следовательного применения нескольких методов обработки. Поэтому составле нию маршрута изготовления детали в целом обычно предшествует определение маршрутов обработки отдельных поверхностей. Маршрут обработки поверхности начинают составлять на основании технических требований чертежа детали, на чиная с выбора метода окончательной обработки. При известном способе получе ния заготовки таким же образом определяют первоначальный метод обработки в маршруте. Выбрав первый и окончательный методы обработки поверхности, на значают промежуточные. Число этапов обработки (переходы – предварительный, промежуточный, окончательный) зависит не только от точности размеров детали, но и от точности размеров заготовки. У заготовок высокой точности бывает дос таточно однократной обработки поверхностей.

В пояснительной записке к курсовому проекту рекомендуется привести пере чень всех поверхностей детали с указанием выбранных методов их обработки, представив его в виде таблицы. Образец заполнения таблицы для нескольких по верхностей втулки промежуточной приведен в табл. 3.2.

3.5. Разработка маршрутной технологии Разработка маршрута технологического процесса является наиболее ответст венным этапом проектирования. Маршрут представляет собой последователь ность технологических операций, скомпонованных с учетом маршрутов обработ ки отдельных поверхностей. Каждой операции присваивают номер в виде трех значного целого числа, кратного 5. Если в качестве исходной заготовки использу ется штучная заготовка в виде отливки или штамповки, то заготовительной опе Таблица 3. Маршруты обработки отдельных поверхностей Код Наименование Параметр Маршрут поверхности поверхности, размер шероховатости обработки Ra6, 19 Плоскость Точение Ra0, 119 Наружная Обтачивание, цилиндрическая 66h7 шлифование 129, Ra6,3, Точение черновое, Резьба М642-6d 139 точение чистовое, (наружный и средний Ra2, резьбонарезание диаметры) Ra3,2...1, 189 Внутренняя Растачивание, цилиндрическая 48H7 развертывание рации присваивают номер 000 и название «Заготовительная». Если в качестве ис ходной заготовки используется сортовой или трубный прокат, то первой операции присваивают номер 005 и название, соответствующее названию применяемого на данной операции оборудования. При формировании маршрута производят выбор оборудования и средств технологического оснащения, обеспечивают оптималь ный для данных условий уровень концентрации технологических переходов, при нимают технологические решения в соответствии с известными принципами про ектирования технологических процессов [9]. Полученный маршрут записывают в стандартные бланки маршрутных карт или оформляют в виде таблицы. Образец заполнения таблицы приведен в табл. 3.3.

3.6. Разработка операционной технологии При проектировании отдельной операции выбирают схему базирования и за крепления заготовки [9, 13, 15], выбирают схему простановки операционных раз меров и технических требований, выбирают параметры шероховатости, форми руют технологические переходы, выбирают режущий инструмент и разрабатыва ют траектории его движения, выбирают мерительный инструмент, выполняют расчеты режимов резания и техническое нормирование. В курсовом проекте со гласно заданию (см. приложения 1, 3) оформляют схемы технологического про цесса (см. приложение 7). Схемы располагают в порядке следования технологиче ских операций и переходов на каждой операции. Для каждой операции возможно построение нескольких схем с целью исключения наложения переходов при обра ботке одной и той же поверхности.

На каждой схеме изображают обрабатываемую заготовку в том виде, который она приобретает после выполнения данной операции и в таком положении, в ка ком ее видит оператор станка, указывают обозначения установочных и зажимных элементов приспособлений, обозначают обработанные поверхности жирными ли ниями или линиями красного цвета, проставляют выполняемые на данной опера ции размеры, указывают допустимые отклонения формы и расположения поверх ностей, указывают параметры шероховатости, изображают упрощенные эскизы режущих инструментов и траектории их движения, указывают направления коди рования и коды базовых и обработанных поверхностей. Для операций, выполняе мых на станках с ЧПУ, изображают направления координатных осей в виде двой Таблица 3. Маршрут технологического процесса Номер операции Наименование операции Модель оборудования 005 Ленточно-отрезная S-12T 010 Токарная с ЧПУ 16А20Ф3С32, УЧПУ 2Р 015 Токарная с ЧПУ 16А20Ф3С32, УЧПУ 2Р 020 Сверлильная 2С 025 Фрезерная 6К 030 Шлифовальная 3У10МС ных линий со стрелками, соответствующих направлениям координатных осей станка (СКС), инструмента (СКИ), детали (СКД), условное обозначение начала СКД, а также условные обозначения момента включения и остановки шпинделя на траектории соответствующего инструмента.

Каждый инструмент в пределах одной операции обозначают буквенно-цифро вым кодом Т1, Т2, и т.д. Начало траектории движения каждого инструмента при вязано к формообразующему элементу этого инструмента. Каждую опорную точ ку траектории изображают в виде кружка с буквенно-цифровым кодом, содержа щим код инструмента и порядковый номер точки, начиная с номера 0. Некоторые, наиболее важные опорные точки повторяют непосредственно на обработанной поверхности.

Коды базовых и обработанных поверхностей указывают в специальных рамках прямоугольной формы. Код базовой поверхностей записывают в рамке с вырезом и дополнительно указывают количество связываемых этой базой степеней свобо ды. Например, база 90 в направлении L на операции 005 является опорной базой и связывает 1 степень свободы. База 110 в направлении R на этой же операции яв ляется двойной направляющей базой и связывает 4 степени свободы.

Если обработка происходит со снятием слоя напуска, то код обработанной по верхности помещают в простую рамку. Например, на операции 020 появляется поверхность отверстия с кодом 171.

Если обработка происходит со снятием слоя припуска, то в рамке записывают коды обрабатываемой и обработанной поверхностей. Эти коды разделяют симво лом замыкающего звена: – если припуск является замыкающим звеном при ре шении проверочных задач;

= – если припуск является замыкающим звеном при решении проектных задач. Расположение кодов обработанной и обрабатываемой поверхностей в рамке должно соответствовать их реальному взаимному положе нию. Например, на операции 010 при подрезке торца инструментом Т1 обрабо танная поверхность 11 смещена в направлении кодирования L влево относительно обрабатываемой поверхности 10.

На поле схемы можно помещать кодированные данные о размерных связях по всем направлениям кодирования. Общие принципы записи этих данных приведе ны в разделе 3.1. Группу размерной связи назначают в соответствии с табл. 3.1.

При записи кодов границ размерной связи следует обращать внимание на направ ление кодирования и записывать код в направлении, указанном стрелкой.

Замыкающие звенья-припуски при решении проверочных задач (обычно при размерном анализе действующего технологического процесса) относят к группе 1, а при решении проектных задач (обычно при размерном анализе проектируемого технологического процесса) – к группе 2. Замыкающие звенья-припуски не кон тролируют при выполнении переходов, а контролируют выполняемые при этом операционные размеры. Если припуск является выполняемым операционным размером [8], то в размерных цепях он будет составляющим звеном, и его относят к группе 7. Числовые значения припусков необходимо регламентировать.

Наименьший размер припуска называют минимально-необходимым припус ком zmin и назначают его из условия обеспечения качества обработанной поверх ности. Если необходимо удалить только микронеровности обрабатываемой по верхности, величина которых определяется параметрами шероховатости Ra или Rz, то минимально-необходимый припуск вычисляют по формулам zmin = 4Ra или zmin = Rz.

Если обрабатываемая поверхность имеет дефектный слой глубиной h [8, 9, 13, 15] и его необходимо удалить при выполнении данного перехода, то минимально необходимый припуск вычисляют по формулам zmin = 4Ra + h или zmin = Rz + h.

При обработке поверхностей вращения величину zmin «на сторону» или на ра диус определяют по приведенным формулам.

Числовые значения параметров шероховатости и глубины дефектного слоя можно назначать по таблицам приложений 19, 24–31.

Наибольший размер припуска называют максимально-допустимым zmax и на значают его из условия обеспечения прочности инструмента, прочности и мощно сти приводов подач станка, допустимых деформаций упругой технологической системы и других ограничивающих факторов. При отсутствии необходимой ин формации можно при проектных расчетах для деталей массой до 25 кг принимать ориентировочные значения zmax :

для чернового точения – до 5,0 мм;

для получистового точения – до 2,5 мм;

для чистового точения – до 1,5 мм.

При обработке на шлифовальных станках увеличение zmax приводит к сниже нию производительности процесса и к ухудшению качество обработанной по верхности, поэтому ориентировочные значения zmax следующие:

для чернового шлифования – до 1,0 мм;

для чистового шлифования – до 0,5 мм.

В курсовом проекте допускается не регламентировать zmax и при выполнении размерного анализа назначать для припусков только величину zmin. Однако при этом расчет запасов по верхним границам полей допусков на припуски выпол няться не будет и заключение о качестве технологического процесса (раздел 4.6) будет не полным.

Если припуск является составляющим звеном, то для него задают величину zmin и назначают допуск, как на операционный размер, задавая его в виде верхне го предельного отклонения.

На все операционные размеры необходимо назначить допуски [8]. Допуски и предельные отклонения на размеры заготовки, в зависимости от способа получе ния, назначают в соответствии с ГОСТами (приложения 20, 21). Номинальные значения и предельные отклонения на окончательные операционные размеры (группа 8) обычно принимают равными соответствующим конструкторским раз мерам. В обоснованных случаях возможно по технологическим соображениям ужесточать операционные допуски по сравнению с конструкторскими.

На стадии проектирования технологического процесса номинальные значения промежуточных операционных размеров являются неизвестными. Их определяют в результате выполнения размерного анализа. Для выполнения расчетов необхо димо назначить предельные отклонения. Оптимальное (по технико-экономичес ким критериям) значение допуска для каждого размера, в зависимости от приня того способа обработки, находят по таблицам точности (приложения 22–31). Пре дельные отклонения рекомендуется назначать симметричными. В обоснованных случаях предельные отклонения можно назначать односторонними.

4. РАЗМЕРНЫЙ АНАЛИЗ ПРОЕКТИРУЕМОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА 4.1. Построение схем конструкторско-технологических размерных связей Размерный анализ [8] выполняют отдельно по каждому направлению кодиро вания. Для детали – втулка промежуточная принято два направления – L (про дольное направление) и R (радиальное направление). По каждому направлению кодирования необходимо построить отдельную схему конструкторско-технологи ческих размерных связей. На схему наносят все размерные связи, возникающие по ходу технологического процесса, начиная от заготовки и оканчивая готовой деталью. Слева от схемы указывают номера операций, а справа записывают коди рованные данные по каждой размерной связи. Схемы позволяют записать мар шруты и уравнения размерных цепей, а также наметить направления совершенст вования технологического процесса. Пример оформления схем размерных связей приведен в приложении 8.

Построение схемы конструкторско-технологических размерных связей начи нают так же, как построение схемы конструкторских размерных связей (раз дел 3.1). В верхней части схемы проводят линию L со стрелкой, указывающей на правление кодирования. На линию через равные промежутки наносят штрихи, со ответствующие координатным точкам, а над линией записывают номера этих то чек. В отдельных случаях в технологическом процессе могут возникать геометри ческие элементы, которые на последующих операциях исчезают. Для обозначения таких геометрических элементов используют технологические координатные точ ки, которым присваивают номера из диапазонов 70–79 или 700–799. Цифра 7 яв ляется признаком того, что координатная точка является технологической. Эти координатные точки наносят на линию вместе с конструкторскими координатны ми точками с учетом их взаимного расположения.

Под линией размещают схему размерных связей заготовки. Имеющиеся у за готовки координатные точки изображают в виде больших точек, над которыми указаны коды. Код каждой координатной точки заготовки оканчивается на 0. В рассматриваемом примере у заготовки в направлении L имеются две координат ные точки 10 и 90, связанные размером 10–90.

Далее для построения схемы используют информацию с кодированных схем технологического процесса (см. приложение 7). В начале каждой очередной опе рации вертикальную линию, соответствующую технологической базе, помечают специальным символом. Если на очередном переходе механической обработки появляется новый геометрический элемент, то соответствующей ему координат ной точке присваивают код, оканчивающийся на 1. При этом считают, что обра ботка происходит со снятием слоя напуска. В рассматриваемом примере на опе рации 015 появляются координатные точки с кодами 61, 71 и 81. Если на очеред ном технологическом переходе обрабатывается имеющаяся ранее поверхность, координатной точке которой ранее присвоен код, то считают, что обработка про исходит со снятием слоя припуска. На вертикальной линии, соответствующей об рабатываемой поверхности, ставят символ, который показывает, что данная по верхность исчезла. Вместо нее появляется обработанная поверхность. Соответст вующую ей координатную точку смещают относительно вертикальной линии влево или вправо, с учетом направления смещения обработанной поверхности от носительно обрабатываемой. Связь между этими поверхностями обозначают од ним из следующих символов: + – если припуск является составляющим звеном;

– если припуск является замыкающим звеном при решении проверочных задач;

= – если припуск является замыкающим звеном при решении проектных задач.

Координатную точку, соответствующую обработанной поверхности, привязыва ют размером к одной из имеющихся на схеме координатных точек – к технологи ческой, настроечной или измерительной базе. Если на очередной операции обра батывается несколько поверхностей, то рекомендуется начинать построение раз мерных связей с обработки той поверхности, которая связана размером с техноло гической базой. Вначале связи между координатными точками изображают в виде тонких размерных линий.

После нанесения на схему всех размерных связей технологического процесса на каждой вертикальной линии помещают символ, вертикальные линии про дляют вниз и тонкими линиями наносят конструкторские размерные связи. Схему размерных связей завершают изображениями координатных точек с указанием конструкторских кодов 19, 29, 39 и т.д.

Далее проверяют, какие конструкторские размеры выполнены непосредствен но, а какие – косвенно, то есть являются замыкающими звеньями. Для этого оче редной конструкторский размер условно переносят в технологическую часть схе мы и, поднимаясь вверх по вертикальным линиям его границ, проверяют, про ставлен ли такой размер после окончательной обработки той из его границ, кото рая обработана последней. Если размер проставлен, то размерные линии, соответ ствующие этому операционному размеру и проверяемому конструкторскому раз меру, изображают жирными линиями и считают, что конструкторский размер вы полнен непосредственно. Если размер не проставлен или проставлен до оконча тельной обработки границ, то размерную линию, соответствующую этому конст рукторскому размеру, изображают двойной линией, а сам конструкторский раз мер считают замыкающим звеном.

После построения схемы часть операционных размеров и размеров заготовки изображены тонкими линиями, а часть – жирными. В основном, тонкие линии со ответствуют размерным связям группы 6 с неизвестными номинальными значе ниями, а жирные линии – размерным связям группы 8 (см. табл. 3.1). Однако тон кие линии могут соответствовать и размерным связям группы 7.

Далее построенную схему размерных связей проверяют на корректность.

1. Количество размерных связей заготовки должно быть на 1 меньше, чем ко личество ее координатных точек.

2. Каждая вновь появляющаяся на операциях механической обработки коор динатная точка должна быть привязана единственной размерной связью к одной из имеющихся координатных точек.

3. При размерном анализе проектируемого технологического процесса количе ство размерных связей группы 6 должно быть равно суммарному количеству за мыкающих звеньев-припусков и замыкающих звеньев-конструкторских размеров.

Построение схемы конструкторско-технологических размерных связей в на правлении R осуществляется по тем же принципам, что и в направлении L. При обработке поверхностей вращения со снятием слоя напуска образуются две коор динатные точки, соответствующие образующей и ее оси симметрии. В рассматри ваемом примере (см. приложение 8) на операции 015 образуются координатные точки, соответствующие образующим 141, 121, 131, и координатные точки 8141, 8121, 8131, соответствующие их осям. Рекомендуется вначале задавать соосности вновь появившейся оси относительно оси базовой поверхности, а затем – радиус или диаметр обработанной поверхности вращения. При обработке поверхностей вращения со снятием слоя припуска рекомендуется задавать припуск, затем – со осность, затем – радиус или диаметр обработанной поверхности вращения. В рас сматриваемом примере на операции 015 со снятием слоя припуска обрабатывает ся поверхность 110. С нее снимается припуск 110–111, выдерживается соосность 8111–8182 и выполняется диаметр 111–8111. В некоторых случаях ось обработан ной поверхности может быть задана соосностью относительно оси обрабатывае мой поверхности. Это имеет место при обработке наружной поверхности прутка или трубы с базированием по той же поверхности, при обработке отверстий «пла вающим» инструментом типа разверток или протяжек, при обработке методами хонингования и доводки. В рассматриваемом примере на операции 010 выполня ется развертывание отверстия с выполнением размера 48H7. Соосность оси обработанной поверхности 182 относительно оси 8181 обрабатываемой поверхно сти 181 изображают в виде знака +, который соответствует составляющему звену 8181–8182.

При записи кодированных данных о технологических размерных связях раз меры соосностей, за исключением окончательно выполняемых, относят к группе 7, так как их номинальные размеры считают известными, равными нулю.

При проверке выполнения конструкторских размеров может оказаться, что часть соосностей являются замыкающими звеньями. Обычно размерные цепи этих замыкающих звеньев содержат только составляющие звенья-соосности с из вестными номинальными размерами, равными нулю. Для уравнений этих размер ных цепей решают проверочную задачу. На схеме конструкторско-технологичес ких размерных связей замыкающие звенья-соосности изображают двойными пе речеркнутыми размерными линиями и не учитывают их при проверке корректно сти.

4.2. Запись маршрутов и уравнений размерных цепей При размерном анализе технологических процессов составляют уравнения для каждого замыкающего звена, используя разные формы записи: в виде маршрутов, в виде уравнений в числовых кодах, в виде уравнений в буквенных символах.

В соответствии с методическими указаниями [4] целесообразно каждую раз мерную цепь обозначить прописной буквой русского алфавита А, Б, В и т.д. При наличии схем размерных связей технологического процесса буквенные обозначе ния в алфавитном порядке рекомендуется присваивать каждому замыкающему звену, начиная с первого при следовании сверху вниз по схеме.

В рассматриваемом примере на схеме продольных размеров (см. приложе ние 8) имеется 4 замыкающих звена, цепям которых присвоены следующие бук венные обозначения: припуску 10 =11 – А, припуску 91 = 90 – Б, конструкторско му размеру 19 = 29 – В, конструкторскому размеру 19 = 49 – Г.

Для каждой размерной цепи записывают маршруты в виде:

цепь А: 10 =11 - > 90 < -10 =;

цепь Б: 91 = 90 < -11 + > 91 = ;

цепь В: 19 = 29 21 - > 91< + 1119 = ;

цепь Г: 19 = 49 41 - > 91< + 1119 =.

Маршрут представляет собой последовательность кодов координатных точек, связанных звеньями данной размерной цепи, начиная с кодов границ замыкающе го звена. Направление движения по замыкающему звену принято слева направо, направление движения по составляющим звеньям указано стрелками. Коды гра ниц замыкающего звена при решении проверочной задачи разделяют символом, а при решении проектной задачи – символом =. Если замыкающим звеном яв ляется конструкторский размер, то для перехода от кодов границ конструкторских размеров к кодам границ технологических размеров используют символ.

Коды границ составляющих звеньев разделяют стилизованными стрелками.

Стрелки < +, + > соответствуют составляющим звеньям с известными номиналь ными размерами, а стрелки < -, - > соответствуют составляющим звеньям с оп ределяемыми номинальными размерами. Стрелки, направленные справа налево < +, < - соответствуют увеличивающим составляющим звеньям, а стрелки, на правленные слева направо + >, - > – уменьшающим составляющим звеньям.

Уравнения размерных цепей в числовых кодах можно записать непосредст венно по схеме размерных связей или с использованием маршрутов. Эти уравне ния для цепей А, Б, В, Г будут иметь вид:

цепь А: [10 =11]= -(11 - > 90)+ (90 < -10)= ;

цепь Б: [91 = 90]= +(90 < -11)- (11 + > 91)= ;

цепь В: [11 = 21]= -(21 - > 91)+ (91< + 11)= ;

цепь Г: [11 = 41]= -(41 - > 91)+ (91< + 11)=.

Уравнения в числовых кодах используют при автоматизированных расчетах размерных цепей на ЭВМ.

При записи уравнений в буквенных символах каждое звено размерной цепи обозначают соответствующей буквой с индексом. Замыкающее звено имеет ин декс 0, составляющие звенья – 1, 2, 3 и т.д. Соответствующие уравнения в бук венных символах будут иметь вид:

цепь А: А0 = -А1 + А2 ;

цепь Б: Б0 = +Б1 - Б2 ;

цепь В: В0 = -В1 + В2;

цепь Г: Г0 = -Г1 + Г2.

Уравнения в буквенных символах удобно использовать при ручном расчете размерных цепей.

4.3. Определение порядка решения уравнений При размерном анализе проектируемого технологического процесса количест во уравнений, используемых для решения проектных задач, должно равняться ко личеству звеньев с неизвестными номинальными размерами. В большинстве слу чаев среди совокупности этих уравнений встречается одно или несколько уравне ний, содержащих только по одному звену с неизвестным номинальным размером.

Начинать решение рекомендуется с последнего из этих уравнений. Найденное значение номинального размера после округления (если округление предусмотре но) подставляют в другие уравнения, в которые входит данный размер. После это го вновь находят последнее по списку уравнение с одним неизвестным, решают его, находят неизвестное значение номинального размера определяемого звена, подставляют его в другие уравнения и повторяют это процесс до тех пор, пока не будут решены все уравнения.

Для удобства определения порядка решения уравнений используют запись маршрутов, указывая арабскими цифрами, заключенными в скобки, установлен ный порядок решения уравнений, а прописными буквами обозначая цепь, при ре шении которой найден номинальный размер определяемого звена. Список мар шрутов после определения порядка решения уравнений для рассматриваемого примера имеет вид:

Б цепь А: 10 =11 + > 90 < -10 = ;

(4) цепь Б: 91 = 90 < -11 + > 91 = ;

(3) цепь В: 19 = 29 21 - > 91< + 1119 = ;

(2) цепь Г: 19 = 49 41 - > 91< + 1119 =. (1) Из приведенного списка следует, что порядок решения цепей будет следую щий: Г, В, Б, А. При решении цепи Г определяют номинальный размер звена 41– 91, которое не входит ни в одно из оставшихся уравнений. При решении цепи В определяют номинальный размер звена 21–91, которое также не входит ни в одно из оставшихся уравнений. При решении цепи Б определяют номинальный размер звена 11–90, который подставляют в уравнение цепи А. Поэтому звено 11–90 в цепи А становится известным, что отмечают стрелкой + >, над которой указыва ют букву Б, то есть символ цепи, при решении которой был найден номинальный размер этого звена. Последней решают цепь А, из которой определяют номиналь ный размер звена 10–90.

В некоторых случаях при определении порядка решения уравнений возникает ситуация, когда остается n уравнений, содержащих n определяемых звеньев, при чем каждое уравнение содержит 2 и более определяемых звеньев, то есть образу ется система линейных уравнений. Для решения системы могут быть использова ны любые известные методы. Однако при этом возникают затруднения с округле нием номинальных размеров. При выполнении курсового проекта целесообразно избегать появления систем путем изменения схем базирования и простановки размеров.

4.4. Проверка наличия запасов по допуску замыкающего звена При размерном анализе проектируемого технологического процесса необхо димо, чтобы при двухсторонней регламентации размеров замыкающего звена по ле рассеяния каждого замыкающего звена находилось в пределах его поля допус ка. Для обеспечения этого требования при расчете номинальных размеров опре деляемых звеньев без округления достаточно выполнить условие: V0 0, где V0 – запас по допуску замыкающего звена, определяемый по формуле V0 = T0 - 0 (см.

раздел 6.7).

При расчете с округлением необходимо предусмотреть дополнительный запас на величину возможной коррекции, то есть при подготовке исходных данных не max max обходимо выполнить условие V0 Кокр, где Кокр – максимальное возможное изменение расчетного номинального размера при округлении (см. раздел 6.8).

Следовательно, при решении проектной задачи для каждой цепи необходимо max обеспечить гарантированный запас W0 = V0 - Кокр, величина которого должна быть не меньше нуля (W0 0). Исходные данные, промежуточные и окончатель ные результаты вычисления гарантированного запаса W0 рекомендуется пред ставлять в виде таблицы (табл. 4.1).

Данная таблица предназначена для расчета размерных цепей вручную методом максимума-минимума. При ее заполнении величину поля рассеяния 0 каждого замыкающего звена рассчитывали по формуле (6.5) (см. раздел 6.4). Если у како го-либо замыкающего звена гарантированный запас W0 окажется отрицательным, то необходимо выполнить расчет 0 вероятностным методом по формуле (6.8) (см. раздел 6.5). Если и при этом гарантированный запас W0 окажется отрица Таблица 4. Исходные данные и результаты вычислений гарантированного запаса W Замыкающее звено Определяемое звено max Т0 V0 Кокр W сим- груп коды коды предельные вол па границ границ отклонения А0 ± 1, 2 10–11 4,7 2,4 2,3 10–90 1,0 1, Б0 ± 0, 2 91–90 4,7 0,5 4,2 11–90 0,1 4, В 3 19–29 0,2 0,15 0,05 21–91 0,005 0, -0, Г 3 19–49 0,4 0,15 0,25 41–91 0,005 0, -0, тельным, то необходимо внести изменения в технологический процесс: умень шить допуски на составляющие звенья данной размерной цепи, увеличить допуск на замыкающее звено, изменить схемы базирования и простановки размеров с це лью уменьшения количества составляющих звеньев данной размерной цепи, вве сти дополнительные переходы или операции с целью преобразования данного за мыкающего звена в непосредственно выполняемый размер.

4.5. Определение операционных размеров В курсовом проекте определение операционных размеров выполняют путем расчета технологических размерных цепей вручную и на ЭВМ. Расчеты вручную выполняют методом максимума-минимума без округления для одного направле ния кодирования, обычно – для направления L, используя для расчетов алгоритм, приведенный в табл. 6.5 раздела 6.9. Для записанных выше уравнений размерных цепей порядок расчета следующий.

Цепь Г:

19 = 49 41 - > 91< + 1119 = ;

[11 = 41]= -(41 - > 91)+ (91< + 11)= ;

Г0 = -Г1 + Г2 ;

Г0 =10+0,4 – конструкторский размер;

Г1 = Гопр =...-0,05;

Г2 = 42-0,1 = 41,95 ± 0,05 ;

0 n 1. 0 = = 0,05 + 0,1 = 0,15 ;

i i= ср ср 2.2. Г0и = Г0 р =10,2 ;

n- 1 ср ср 3. Гопр = Г0и - Гiср = (10,2 - 41,95)= 31,75 ;

(-1) i опр i= в + н 0 + (-0,05) опр опр ном ср 4. Гопр = Гопр - = 31,75 - = 31,775 ;

2 5. —;

6. —;

7. —;

ср ср 8. Г0ф = Гои =10,2;

0, нм ср 9. Г0ф = Г0ф - =10,2 - =10,125 ;

2 0, нб ср 10. Г0ф = Г0ф + =10,2 + =10,275;

2 нб нм 11. Т0 = Г0 р - Г0 р =10,4 -10,0 = 0,4 ;

12. V0 = Т0 - = 0,4 - 0,15 = 0,25 ;

нм нм 13. V0н = Г0ф - Г0 р =10,125 -10,0 = 0,125 ;

нб нб 14. V0в = Г0 р - Г0ф =10,4 -10,275 = 0,125;

н D н 15. d0 = 100% = 0% ;

в D в 16. d0 = 100% = 0%.

При расчете цепи В получают Вопр = 41,475-0,05 ;

В0 = 0,425...0,575 ;

V0 = 0,05;

н в V0н = 0,025;

V0в = 0,025 ;

d0 = 0%;

d0 = 0%.

Цепь Б:

91 = 90 < -11 + > 91 = ;

Б0 = +Б1 - Б2 ;

Б0 = 0,3...5 – припуск;

Б1 = Бопр =... ± 0,2 ;

Б2 = 42-0,1 = 41,95 ± 0,05;

n 1. 0 = = 0,4 + 0,1 = 0,5 ;

i i= 0 0, ср нм 2.1. Б0и = Б0 р + = 0,3 + = 0,55;

2 n- 1 ср ср 3. Бопр = Б0и - iБiср = (0,55 - (41,95))= 42,5;

опр (+ 1) i= в + н 0,2 + (-0,2) опр опр ном ср 4. Бопр = Бопр - = 42,5 - = 42,5;

2 5. —;

6. —;

7. —;

ср ср 8. Б0ф = Бои = 0,55 ;

0, нм ср 9. Б0ф = Б0ф - = 0,55 - = 0,3;

2 0, нб ср 10. Б0ф = Б0ф + = 0,55 + = 0,8;

2 нб нм 11. Т0 = Б0 р - Б0 р = 5 - 0,3 = 4,7 ;

12. V0 = Т0 - = 4,7 - 0,5 = 4,2;

нм нм 13. V0н = Б0ф - Б0 р = 0,3 - 0,3 = 0;

нб нб 14. V0в = Б0 р - Б0ф = 5 - 0,8 = 4,2 ;

н D н 15. d0 = 100% = 0% ;

в D в 16. d0 = 100% = 0%.

При расчете цепи А получают Аопр = 44,0 ± 1;

А0 = 0,3...2,7 ;

V0 = 2,3;

V0н = 0;

н в V0в = 2,3 ;

d0 = 0%;

d0 = 0%.

На ЭВМ вначале выполняют расчет вероятностным методом без округления в том же направлении кодирования, в котором выполняли расчет методом макси мума-минимума вручную. Результаты расчета номинальных размеров определяе мых звеньев двумя методами сопоставляют с использованием табл. 4.2, а резуль таты расчета фактических размеров замыкающих звеньев – с использованием табл. 4.3. Результаты сопоставления показывают, что при использовании вероят ностного метода наименьшие предельные размеры припусков остаются неизмен ными, а средние размеры припусков, поля рассеяния всех замыкающих звеньев и размеры заготовки получаются меньше, чем при использовании метода максиму ма-минимума. В курсовом проекте необходимо привести логическое обоснование результатов сопоставления по каждому размеру.

Таблица 4. Сопоставление результатов расчета номинальных размеров определяемых звеньев вручную методом максимума-минимума и на ЭВМ вероятностным методом ном окр Метод Вероятностный = Аопр м А Коды максимума-минимума, метод, Группа ном ном окр ном - Аопр вокр границ Аопр м Аопр вокр 6 10–90 44,000 43,912 0, 6 11–90 42,500 42,480 0, 6 21–91 41,475 41,475 0, 6 41–91 31,775 31,775 0, Таблица 4. Сопоставление результатов расчета фактических размеров замыкающих звеньев вручную методом максимума-минимума и на ЭВМ вероятностным методом Метод Вероятностный = А = максимума- метод ср Коды = А0ф м - = 0м - минимума границ ср ср ср нм нм -0в - А0ф в А0ф м А0ф м 0м А0ф в А0ф в 0в 2 10–11 0,300 1,500 2,40 0,300 1,431 2,262 0,069 0, 2 91–90 0,300 0,550 0,50 0,300 0,529 0,458 0,021 0, 3 11–21 0,425 0,500 0,15 0,437 0,500 0,126 0,000 0, 3 11–41 10,125 10,200 0,15 10,137 10,200 0,126 0,000 0, Затем на ЭВМ по всем направлениям кодирования выполняют расчет размер ных цепей вероятностным методом с округлением. Результаты вероятностного расчета принимают в качестве окончательных и используют их при оформлении технологической документации, а в курсовом проекте – при окончательном оформлении листа схем технологического процесса (выделяя рассчитанные зна чения операционных размеров красным цветом), а также для расчета параметров режима резания.

4.6. Анализ результатов и заключение о качестве технологического процесса Процесс выполнения размерного анализа может оказаться циклическим. При наличии дефицитов по границам поля допуска хотя бы одного замыкающего зве на необходимо вносить изменения в технологический процесс (раздел 4.4), после чего повторять расчеты. Результаты можно считать окончательными, если при расчете вероятностным методом получены запасы по границам полей допусков всех замыкающих звеньев по всем направлениям кодирования. В этом случае в распечатке результатов расчета будет указано: «Технологический процесс обес печивает выполнение всех размеров и отклонений расположения поверхностей, заданных конструктором».

Если в качестве исходной заготовки используется сортовой прокат или труба, то по результатам расчета выбирают заготовки с ближайшими стандартными раз мерами, обеспечивающими увеличение минимального припуска. В рассматривае мом примере по результатам расчета в направлении R получен расчетный диа метр трубы 68 мм и расчетная толщина стенки 13 мм. По ГОСТ 8732-78 выби рают трубу, имеющую наружный диаметр 70 мм и толщину стенки 14 мм. После уточнения номинальных размеров исходной заготовки рекомендуется выполнить размерный анализ на ЭВМ с целью определения фактических размеров замыкаю щих звеньев-припусков, принимая размеры исходной заготовки известными и от нося их к группе 7. В рассматриваемом примере для припусков 181–180 и 110– будет решаться проверочная задача, поэтому рекомендуется изменить группу Группа этих звеньев со 2-й на 1-ю. Пример результатов расчета с принятыми по ГОСТ 8732-78 размерами исходной заготовки-трубы приведен в приложении 9.

5. РАЗРАБОТКА УПРАВЛЯЮЩЕЙ ПРОГРАММЫ ДЛЯ СТАНКА С ЧПУ 5.1. Основные сведения о станке и устройстве ЧПУ При выполнении курсового проекта необходимо привести основные техничес кие данные и характеристики о применяемом или рекомендуемом к применению станке с ЧПУ. Основные сведения включают наименование станка, обозначение модели, назначение станка, область применения, класс точности, предельные зна чения перемещений исполнительных органов, диапазоны и конкретные значения чисел оборотов шпинделя, диапазоны и конкретные значения рабочих подач, мощность привода главного движения и приводов подач, число позиций инстру ментальной головки, габаритные размеры и другие необходимые сведения.

Сведения об устройстве ЧПУ (УЧПУ) содержат обозначение устройства, ко личество управляемых координат, наибольшее количество одновременно управ ляемых координат, дискретность задания перемещений, максимально программи руемое перемещение, вид системы отсчета (абсолютная, в приращениях, абсолют ная и в приращениях), пределы программируемых подач, тип датчиков обратной связи, устройства ввода данных, габаритные размеры и др.

В курсовом проекте предусматривается разработка текста управляющей про граммы (УП) с написанием комментариев к каждому кадру. Для этого необходи мо в тексте пояснительной записки привести полный перечень команд УЧПУ, включая технологические команды М, постоянные циклы L, подготовительные G функции и прочие команды.

5.2. Проектирование операции, выполняемой на станке с ЧПУ При проектировании операции необходимо выбрать схему базирования, вы брать нулевую точку СКД, описать методику привязки СКД к СКС, выполнить расчет координат опорных точек и расчет параметров режима резания. Этот раз дел разрабатывают на основе сведений, приведенных в литературе [9, 13–15].

Для разработки УП необходимо выбрать расположение опорных точек, наме тить траектории движения режущих инструментов между этими точками и рас считать координаты опорных точек. Расчет координат опорных точек можно вы полнять с использованием методов размерного анализа. Для этого необходимо в масштабе построить схему, отражающую базирование заготовки на операции с ЧПУ, изобразить формы обрабатываемых и обработанных поверхностей, указать начало СКД, изобразить траектории движения режущих инструментов, на эскиз заготовки нанести все опорные точки и указать в виде размерных линий их коор динаты, указать операционные размеры и размеры исходной заготовки, необхо димые для расчета координат опорных точек, а также построить схемы размерных связей на операции с ЧПУ. Для сложных операций, содержащих большое количе ство технологических переходов, рекомендуется строить отдельную схему к рас чету координат опорных точек для каждого инструмента. Примеры оформления схем и результаты расчета числовых значений координат опорных точек для опе рации 010 приведены в приложении 10, для операции 015 – в приложении 11. В приложении 10 на эскиз заготовки нанесены все опорные точки для инструмента Т1 – подрезного резца. Для остальных инструментов указаны только наиболее важные опорные точки.

На схеме опорные точки изображают в виде кружков с буквенно-цифровыми кодами (раздел 3.6). Некоторые опорные точки совпадают по расположению с об работанными поверхностями, а некоторые отстоят от обработанных поверхностей на величину недовода или перебега инструмента. Это расстояние условно можно назвать «зазором» В рассматриваемом примере минимальная величина таких за зоров принята равной 1 мм.

Для расчета координат опорных точек на ЭВМ необходимо заменить буквен но-цифровые коды цифровыми. При этом букву Т заменяют цифрой 1, номер ин струмента оставляют без изменений, а порядковый номер опорной точки задают в виде двузначного целого числа. Например, буквенно-цифровой код Т2.01 заменен цифровым кодом 1201. На схеме цифровые коды опорных точек помещают в прямоугольные рамки. На одной линии могут располагаться несколько опорных точек от разных инструментов. Поэтому, для определенности, в прямоугольную рамку помещают код первой опорной точки по ходу выполнения программы.

Размеры, координирующие опорные точки, проставляют в зависимости от принятой системы отсчета (раздел 5.1): при использовании абсолютной системы размеры проставляют от нулевой точки детали (см. приложения 10, 11), а при ис пользовании относительной системы («в приращениях») – от предыдущей точки к следующей. На токарных станках с ЧПУ продольную ось принято обозначать Z, а поперечную – Х. Размеры, координирующие опорные точки вдоль оси Х, при ис пользовании абсолютной системы задают в виде диаметров, а при использовании относительной системы – в виде радиусов.

Схемы размерных связей на операции с ЧПУ строят после выполнения раз мерного анализа проектируемого технологического процесса, то есть после расче та номинальных размеров определяемых звеньев. Тогда все промежуточные опе рационные размеры и размеры исходной заготовки можно отнести к группе 7, а размеры группы 8 – окончательные операционные размеры оставить без измене ния. В верхней части схемы располагают линию со стрелкой, совпадающей с на правлением кодирования. На линию наносят штрихи, соответствующие коорди натным точкам, связи между которыми необходимы для расчета координат опор ных точек. Над штрихами указывают номера координатных точек, под штриха ми – соответствующие им коды. Все размерные связи технологического процесса изображают жирными линиями. После нанесения этих размерных связей наносят точки, соответствующие опорным точкам, и записывают их коды. Точки разме щают так, чтобы они располагались «снаружи» относительно поверхностей заго товки, а не «в теле» заготовки. В некоторых случаях требуется разместить опор ную точку относительно координатной точки, соответствующей обрабатываемой поверхности. Для этого выполняют условный перенос этой координатной точки с помощью штриховой линии. На операции 010 такой перенос выполнен для точки 180 (см. приложение 10), а на операции 015 – для точки 90 (см. приложение 11).

Затем в виде двойных размерных линий указывают размерные связи, характери зующие величины принятых зазоров. Затем на вертикальной линии, соответст вующей началу СКД, изображают символ начала СКД и указывают направление соответствующей координатной оси СКД. На уровне символа начала СКД преры вают все вертикальные линии, соответствующие координатным точкам заготовки, а вниз продляют вертикальные линии, соответствующие опорным точкам. В ниж ней части схемы проставляют размерные линии, определяющие положение опор ных точек в принятой системе отсчета. В рассматриваемом примере все опорные точки заданы в абсолютной системе (см. приложения 10, 11).

Справа от схемы записывают кодированные данные о размерных связях. Все размерные связи, изображенные двойными линиями, являются замыкающими звеньями. Если замыкающее звено соответствует зазору, то его относят к группе и задают только одно числовое значение – минимальную величину зазора. В от дельных случаях минимальная величина зазора может отличаться от 1 мм. На пример, на операции 010 для гарантированной обработки отверстия разверткой, имеющей длину заборного конуса 3,5 мм [13], необходимо обеспечить величину перебега торца развертки относительно базового торца заготовки, равную 3,5 +1 = 4,5 мм. Если расположение опорной точки совпадает с расположением координатной точки обработанной поверхности, то расстояние между ними при нимают равным нулю, замыкающее звено относят к группе 3 и задают только од но числовое значение 0 – средний размер. Размерные связи, определяющие поло жение опорных точек, относят к группе 6 и принимают их предельные отклонения равными нулю, пренебрегая погрешностью позиционирования. На схеме в на правлении кодирования R начало СКД необходимо связать с осью вращения, од нако в большинстве случаев в качестве оси вращения можно принять ось техноло гической базовой поверхности и координировать опорные точки с помощью диа метров.

Результаты расчета координат опорных точек на ЭВМ приведены в приложе ниях 10 и 11.

5.3. Расчет параметров режима резания Расчет параметров режима резания необходим для разработки текста УП. К параметрам режима резания относят [13] глубину резания t, подачу s и скорость резания v. В качестве величины глубины резания t принимают величину среднего припуска, получаемую в результате выполнения размерного анализа и расчета технологических размерных цепей вероятностным методом. Величину подачи s выбирают по таблицам, приведенным в справочной литературе [13]. При черно вой обработке выбирают максимально-возможную величину подачи, исходя из жесткости и прочности технологической системы, мощности приводов станка, прочности инструмента и других ограничивающих факторов. При чистовой обра ботке величину подачи выбирают в зависимости от требуемой степени точности и шероховатости обработанной поверхности. Величину скорости резания v рассчи тывают по эмпирическим формулам, установленным для каждого вида обработки.

Общий вид формулы Cv v = Kv, m x y T t s где Т – стойкость инструмента, то есть период его работы до затупления;

Cv – ко эффициент скорости резания;

Kv – поправочный коэффициент скорости резания;

m, x, y – показатели степеней. Значения каждого элемента данной формулы выби рают по таблицам [13] для конкретного вида обработки.

В качестве примера рассмотрим расчет параметров режима резания для трех переходов токарной операции 010, выполняемой на станке с ЧПУ (см. приложе ния 7, 10). Обрабатываемый материал – сталь 35 ГОСТ 1050-88, – не менее в 510 МПа (раздел 2.4).

Переход 1. Точение поперечное Шероховатость обработанной поверхности Ra 6,3 мкм ( Rz 25 мкм). Наиболь ший диаметр обработки D – наибольший наружный диаметр трубы 110–8110 по результатам размерного анализа составляет 70,7 мм (см. приложение 9).

Режущий инструмент – резец подрезной с твердосплавной пластинкой Т15К6, радиус при вершине r =1 мм, главный угол в плане = 90o, вспомогательный угол в плане 1 =10o. Размеры державки в зависимости от диаметра D обрабаты ваемой поверхности в пределах от 60 до 100 мм выбирают из интервала от 16 до 25 40 мм (табл. 11 [13, Т.2, с. 266]).

Средняя глубина резания по результатам размерного анализа – припуск 10– (см. приложение 9) t = 1,5 мм.

Рабочую подачу s в зависимости от требуемой шероховатости следует выби рать для чистового точения. По табл. 14 [13, Т.2, с. 268] для r = 0,8 мм s = 0,33 мм/об – при Rz20 мкм, s = 0,51 мм/об – при Rz40 мкм;

для r =1,2 мм s = 0,42 мм/об – при Rz20 мкм, s = 0,63 мм/об – при Rz40 мкм.

Для r = 0,8 мм и шероховатости Rz 25 мкм получаем 0,51 - 0, s = 0,33 + (25 - 20) = 0,375 мм/об.

40 - Для r =1,2 мм и шероховатости Rz 25 мкм получаем 0,63 - 0, s = 0,42 + (25 - 20) = 0,4725 мм/об.

40 - Тогда для r =1 мм окончательно получаем 0,4725 - 0, s = 0,375 + (1 - 0,8) 0,42 мм/об.

1,2 - 0, Скорость резания v определяют по формуле Cv v = Kv.

(5.1) m x y T t s По табл. 17 [13, Т.2, с. 269] для наружного точения резцом с твердосплавной пластинкой Т15К6 при величине подачи свыше 0,3 до 0,7 мм/об принимаем Cv = 350 ;

m = 0,2 ;

x = 0,15 ;

y = 0,35.

Стойкость Т рекомендуется выбирать в пределах 30–60 мин [13, Т.2, с. 268].

Принимаем наибольшее рекомендованное значение T = 60 мин.

Поправочный коэффициент скорости резания Kv вычисляют по формуле Kv = K Kпv Kиv Kv K1v Krv, мv в которую входят следующие поправочные коэффициенты:

K учитывает влияние физико-механических свойств обрабатываемого мате мv nv риала. По табл. 1 [13, Т.2, с. 261] при обработке стали K = Kг, где мv в Kг =1, nv =1 для обработки стали, имеющей свыше 450 до 550 МПа, резцом с в твердосплавной пластинкой (табл. 2 [13, Т.2, с. 262]). Тогда расчетное значение K составит K =1 1,47;

мv мv Kпv учитывает влияние состояния поверхности заготовки. По табл. 5 [13, Т.2, с. 263] при обработке поверхности, не имеющей корки (торец получен ранее на ленточно-отрезной операции 005), Kпv =1;

Kиv учитывает влияние инструментального материала. По табл. 6 [13, Т.2, с. 263] при обработке стали конструкционной резцом с твердосплавной пластин кой Т15К6 Kиv = 1;

K, K1 и Kr учитывают влияние геометрических параметров резца. По табл. 18 [13, Т.2, с. 271] для данного резца Kv = 0,7, K1v = 1, Krv = 0,94.

Подставляя полученные значения в формулу (5.1), получаем v = 1,47 11 0,7 1 0,94 190,3 м/мин.

600,2 1,50,15 0,420, Требуемое число оборотов шпинделя n определяют по формуле 1000 v 1000 190, n = = 857 об/мин.

D 70, Переход 2. Растачивание Шероховатость обработанной поверхности Ra 12,5 мкм ( Rz 50 мкм). Наи больший диаметр обработки D 181–8181 по результатам размерного анализа со ставляет 47,75 мм (см. приложение 9).

Режущий инструмент – резец расточной с твердосплавной пластинкой Т15К6, радиус при вершине r =1 мм, главный угол в плане = 45o, вспомогательный угол в плане 1 = 20o. Диаметр круглого сечения державки – 20 мм, вылет резца – 100 мм.

Средняя глубина резания по результатам размерного анализа – припуск 181– 180 (см. приложение 9) t = 2,75 мм.

Рабочую подачу s в зависимости от требуемой шероховатости следует выби рать для чернового растачивания. По табл. 12 [13, Т.2, с. 267] для t = 2 мм s = 0,5-0,3 мм/об;

для t = 3 мм s = 0,15-0,25 мм/об, причем верхние пределы подач рекомендуются для меньшей глубины резания при обработке менее прочных ма териалов, нижние – для большей глубины и более прочных материалов. Выбираем нижние пределы: для t = 2 мм s = 0,5 мм/об;

для t = 3 мм s = 0,15 мм/об. Тогда для t = 2,75 мм окончательно получаем 0,5 - 0, s = 0,15 + (3 - 2,75) 0,24 мм/об.

3 - Скорость резания v определяют по формуле Cv v = Kv K, (5.2) m x y T t s где К – коэффициент, учитывающий условия внутренней обработки по сравнению с наружной обработкой.

По табл. 17 [13, Т.2, с. 269] для наружного точения резцом с твердосплавной пластинкой Т15К6 при величине подачи до 0,3 мм/об принимаем Cv = 420;

m = 0,2 ;

x = 0,15;

y = 0,2;

согласно примечанию 1 табл. 17 [13, Т.2, с. 270] для внутренней обработки принимаем K = 0,9.

Принимаем стойкость T = 60 мин [13, Т.2, с. 268].

Определяем поправочные коэффициенты для скорости резания: K 1, мv (табл. 1 [13, Т.2, с. 261], табл. 2 [13, Т.2, с. 262]).;

Kпv = 0,9 (табл. 5 [13, Т.2, с. 263]);

Kиv = 1 (табл. 6 [13, Т.2, с. 263];

Kv = 1, K1v = 0,94, Krv = 0,94 (табл. [13, Т.2, с. 271]).

Подставляя полученные значения в формулу (5.2), получаем v = 1,47 0,9 11 0,94 0,94 0,9 224 м/мин;

600,2 2,750,15 0,240, Требуемое число оборотов шпинделя n определяют по формуле 1000 v 1000 n = = 1493 об/мин.

D 47, Переход 3. Развертывание Шероховатость обработанной поверхности Ra 3,2-1,6 мкм. Наибольший диа метр обработки D 182–8182 по результатам размерного анализа составляет 48,025 мм (см. приложение 9).

Режущий инструмент – развертка из быстрорежущей стали Р6М5.

Средняя глубина резания по результатам размерного анализа – припуск 182– 181 (см. приложение 9) t = 0,156 мм.

Рабочую подачу s определяют по формуле s = sтабл Kos, где sтабл и Kos вы бирают по табл. 27 [13, Т.2, с. 278]. Для диаметра развертки свыше 40 до 50 мм sтабл =1,5 мм/об;

с учетом шероховатости обработанной поверхности и точности диаметра принимаем Kos = 0,75. Тогда окончательно получаем s = 1,5 0,75 = 1,125 мм/об.

При обработке отверстия разверткой требуется охлаждение.

Скорость резания v определяют по формуле [13, Т.2, с. 276] Cv Dq v = Kv. (5.3) m x y T t s По табл. 29 [13, Т.2, с. 279] для обработки конструкционной углеродистой ста ли разверткой из быстрорежущей стали Р6М5 Cv = 10,5 ;

q = 0,3;

m = 0,4 ;

x = 0,2 ;

y = 0,65.

Принимаем стойкость T =120 мин (табл. 30 [13, Т.2, с. 279–280]).

Определяем поправочные коэффициенты для скорости резания: K 0, мv (табл. 1 [13, Т.2, с. 261], табл. 2 [13, Т.2, с. 262]).;

Kиv = 1 (табл. 6 [13, Т.2, с. 263];

Klv =1 (табл. 31 [13, Т.2, с. 280]).

Подставляя полученные значения в формулу (5.3), получаем 10,5 48,0250, v = 0,707 11 4,7 м/мин;

1200,4 0,1560,2 1,1250, Требуемое число оборотов шпинделя n определяют по формуле 1000 v 1000 4, n = = 31 об/мин.

D 48, 5.4. Разработка текста управляющей программы Текст УП разрабатывают на основе результатов расчета координат опорных точек с использованием системы команд УЧПУ. При необходимости, за основу можно принять текст УП, взятый из действующего технологического процесса.

УП состоит из отдельных кадров. Каждый кадр имеет номер, начинающийся с буквы N, за которой следует цифровой номер. Отдельный кадр может содержать одну или несколько команд, в зависимости от модели УЧПУ. Каждая команда со стоит из буквенного адреса и следующего за ним цифрового кода. Буква адресует цифровую информацию конкретному устройству УЧПУ, а цифровая информация может представлять собой код технологической команды (М08), код подготови тельной функции (G95), величину частоты вращения шпинделя (S3 857), величи ну рабочей подачи (F0.42), координату опорной точки (X72.7) и др. Знаки препи нания внутри кадра между отдельными командами не требуются.

Пример текста УП для УЧПУ 2Р22 при обработке втулки промежуточной на операции 010 приведен в табл. 5.1.

Таблица 5. Номер Комментарий и содержание кадра N1 T1S3 857 Повернуть инструментальную головку в позицию 1 (Т1 – подрезной резец), включить вращение шпинделя против часовой стрелки с частотой n=857 об/мин N2 Z0X72.7E Ускоренно переместить инструмент Т1 в точку Т1. (Z=0 мм, X=72,7 мм) N3 G95F0.42X35.95 Установить единицы измерения рабочей подачи – мм/об, включить рабочую подачу S=0,42 мм/об, подрезать торец до точки Т1.02 (Z=0 мм, Х=35.95 мм) N4 Z1E Ускоренно переместить инструмент Т1 в точку Т1. (Z=1 мм, Х=35.95 мм) N5 Z200X200E Ускоренно переместить инструмент Т1 в точку Т1. (Z=200 мм, X=200 мм) для смены инструмента N6 T2S3 1493 Повернуть инструментальную головку в позицию 2 (Т2 – расточной резец), включить вращение шпинделя против часовой стрелки с частотой n=1493 об/мин N7 Z1X47.7E Ускоренно переместить инструмент Т2 в точку Т2. (Z=1 мм, X=47,7 мм) N8 G95F0.24Z–43.7 Установить единицы измерения рабочей подачи – мм/об, включить рабочую подачу S=0,24 мм/об, расточить отвер стие до точки Т2.02 (Z=–43.7 мм, Х=47.7 мм) N9 X46.7E Ускоренно переместить инструмент Т2 в точку Т2.03 (Z=– 43.7 мм, X=46,7 мм) N10 Z1E Ускоренно переместить инструмент Т2 в точку Т2. (Z=1 мм, X=46,7 мм) N11 Z200X200E Ускоренно переместить инструмент Т2 в точку Т2. (Z=200 мм, X=200 мм) для смены инструмента N12 T3S1 31M08 Повернуть инструментальную головку в позицию 3 (Т3 – развертка), включить вращение шпинделя против часовой стрелки с частотой n=31 об/мин, включить охлаждение N13 Z1X0E Ускоренно переместить инструмент Т3 в точку Т3. (Z=1 мм, X=0 мм) N14 G95F1.125Z-47.3 Установить единицы измерения рабочей подачи – мм/об, включить рабочую подачу S=1,125 мм/об, развернуть от верстие до точки Т3.02 (Z=–47.3 мм, Х=0 мм) N15 Z1E Ускоренно переместить инструмент Т3 в точку Т3. (Z=1 мм, X=0 мм) N16 Z200X200E Ускоренно переместить инструмент Т3 в точку Т3. (Z=200 мм, X=200 мм) N17 М05М09 Выключить вращение шпинделя, выключить охлаждение N18 M02 Конец программы 6. МЕТОДИКА РАСЧЕТА РАЗМЕРНЫХ ЦЕПЕЙ 6.1. Понятие о размерной цепи При конструировании механизмов, машин, приборов и других изделий, проек тировании технологических процессов, выборе средств и методов измерений воз никает необходимость в проведении размерного анализа, с помощью которого достигается рациональная простановка размеров, нормирование их точности. Под размером в данном случае понимают любые размерные связи между геометриче скими элементами изделия, то есть линейные и угловые размеры, отклонения формы и расположения поверхностей, параметры шероховатости и волнистости поверхностей, параметры, характеризующие глубину слоев покрытия, насыще ния, изменение состояния материала и т.п.

Размерный анализ проводят с использованием различных методик расчета размерных цепей. Одним из нормативных документов, регламентирующих основ ные понятия и определения, используемые при расчете размерных цепей, являют ся методические указания [4]. В соответствии с этими указаниями, размерной це пью называют совокупность размеров, непосредственно участвующих в решении поставленной задачи и образующих замкнутый контур. Однако при конструиро вании изделий и при проектировании технологических процессов изготовления деталей можно применять расширенное толкование понятия размерной цепи.

Размерной цепью можно назвать совокупность последовательно связанных размеров. Размерные цепи отражают размерные связи между геометрическими элементами деталей, сборочных единиц, изделий в сфере конструирования и экс плуатации, между элементами заготовок на разных стадиях технологических про цессов в сфере технологического проектирования и изготовления и т.п. При таком подходе размерные цепи могут быть разомкнутыми и замкнутыми. Например, на чертежах деталей обычно указывают только те размеры, которые необходимы для изготовления. В этом случае связь между геометрическими элементами отражает ся в виде разомкнутой размерной цепи (рис. 6.1, а). Иногда на чертеже указывают дополнительные размеры, отмечаемые знаком *. В этом случае в технических требованиях записывают: «* Размеры для справок». При наличии таких размеров возникают замкнутые размерные цепи (рис. 6.1, б). При проектировании техноло гических процессов указывают размеры на разных стадиях обработки. Размеры до и после механической обработки образуют разомкнутые цепи. Если же указать между этими размерами снимаемый припуск z (рис. 6.1, в), то цепь становится замкнутой.

Размеры, входящие в размерную цепь, называют звеньями. Звенья разомкну той размерной цепи, которые предписаны к изготовлению и контролю, называют составляющими. Звено, введение которого в разомкнутую размерную цепь пре вращает ее в замкнутую, называют замыкающим. В замкнутой размерной цепи может быть только одно замыкающее звено, а остальные звенья цепи являются составляющими. Расчет размерных цепей возможен только для замкнутых цепей До обработки а) в) z * После обработки * * Размеры для справок Рис. 6.1. Примеры размерных цепей: а) разомкнутых;

б), в) замкнутых и связан с определением числовых характеристик одних звеньев цепи по извест ным характеристикам других.

В зависимости от расположения звеньев в пространстве размерные цепи под разделяют на линейные, плоские и пространственные. К линейным относят цепи, звенья которых определяют размерные связи между геометрическими элементами в одном координатном направлении.

Рассмотрим вначале теоретические и методические положения, связанные с расчетом простых линейных цепей.

Простой линейной цепью будем называть цепь, удовлетворяющую следую щим требованиям:

1) звенья цепи – линейные размеры, лежащие на одной прямой или на парал лельных прямых линиях;

2) количество составляющих звеньев цепи – не менее двух;

3) составляющие звенья цепи независимы между собой;

4) величина каждого составляющего звена может принимать только положи тельные значения, включая 0.

В простой линейной размерной цепи числовые характеристики замыкающего звена связаны с характеристиками составляющих звеньев наиболее простыми за висимостями.

Для расчета каждую размерную цепь удобно представить в виде схемы. На схеме простой линейной цепи звенья изображают отрезками прямых параллель ных линий с двухсторонними стрелками. Составляющие звенья на схеме цепи изображают одинарной линией, а замыкающее звено – двойной. При выполнении схемы важно отразить характер связи между геометрическими элементами и не обязательно соблюдение масштаба. Каждую размерную цепь обозначают пропис ными буквами русского алфавита А, Б, В и т.д. Звенья цепи обозначают той же буквой с индексами: 0 – для замыкающего звена, 1, 2, 3 и т.д. – для составляющих звеньев. Нумерация составляющих звеньев может быть произвольной, например, по порядку следования звеньев, начиная от замыкающего звена в принятом направлении обхода (рис. 6.2).

s r r Рис. 6.2. Схема размерной цепи А: А1 – увеличивающее звено;

А2, А3 – умень шающие звенья;

А0 – замыкающее звено Составляющие звенья простой линейной размерной цепи по характеру влия ния на величину замыкающего звена можно разделить на увеличивающие и уменьшающие. Увеличивающими называют составляющие звенья, при увеличе нии которых замыкающее звено увеличивается. Уменьшающими называют со ставляющие звенья, при увеличении которых замыкающее звено уменьшается.

Для разделения составляющих звеньев на увеличивающие и уменьшающие используют правило обхода, согласно которому при движении по звеньям замк нутой размерной цепи сопоставляют направления движения по составляющим звеньям с направлением движения по замыкающему звену. Составляющее звено, направление движения по которому совпадает с направлением движения по за мыкающему, является уменьшающим. Если движение по составляющему звену происходит в противоположном направлении по отношении к замыкающему зве ну, то это означает, что данное составляющее звено является увеличивающим.

Движение обычно начинают с замыкающего звена. Направление движения по за мыкающему звену может быть любым.

Для определенности выберем направление слева направо (см. рис. 6.2). Тогда:

1) составляющее звено, движение по которому выполняется слева направо, от носят к уменьшающим;

2) составляющее звено, движение по которому выполняется справа налево, от носят к увеличивающим.

62 ±0, I 60-0, H d I а) в) увеличено б) г) =50H8(+0,039 ) =62 ±0, 1 =50d8(-0,08 ) = 2 2 -0, -0, = = 0 Рис. 6.3. Примеры простых размерных цепей:

а) эскиз сопряжения вала со втулкой;

в) схема обработки при фрезеровании;

б) схема размерной цепи сопряжения;

г) схема размерной цепи припуска Согласно данному правилу в размерной цепи, показанной на рис. 6.2, звено А является увеличивающим, а звенья А2 и А3 – уменьшающими.

Примерами простых размерных цепей являются: цепь зазора s в сопряжении вала с втулкой и цепь припуска z, снимаемого при фрезеровании плоскости (рис. 6.3).

При расчетах размерных цепей используют символическую запись цепи в виде уравнения. Обычно в левой части уравнения располагают символ замыкающего звена, то есть А0, Б0, В0 и т.д. В правой части уравнения записывают алгебраи ческую сумму символов составляющих звеньев, причем символы увеличивающих звеньев записывают со знаком «+», а символы уменьшающих звеньев – со знаком «–». В соответствии с этим уравнение рассмотренной цепи А будет иметь вид А0 = А1 - А2 - А3. Это уравнение называют основным уравнением цепи, так как оно отражает связь основных характеристик звеньев: номинальных размеров, средних размеров и математических ожиданий размеров. Основные уравнения цепей, схемы которых изображены на рис. 6.3, имеют вид: Б0 = Б1 - Б2;

В0 = В1 - В2. Для схемы, изображенной на рис. 6.4, уравнение цепи будет Г0 = -Г1 - Г2 + Г3 - Г4 + Г5.

В общем виде основное уравнение размерной цепи можно записать в одной из следующих форм:

1 Рис. 6.4. Схема размерной цепи Г А0 = Аув - Аум ;

А0 = 1А1 +2 А2 +L+n Аn ;

n А0 = Аi, i i= где Аув и Аум – сумма характеристик увеличивающих и уменьшающих звеньев;

i – коэффициент передачи (передаточное отношение), отражающий влияние составляющего звена на замыкающее и в простой линейной цепи равный «+1» – для увеличивающих звеньев, «–1» – для уменьшающих;

i – порядковый номер звена в цепи;

n – количество составляющих звеньев цепи.

Для уточнения характеристики размера символы записывают с индексом. На пример, уравнения номиналов, средних размеров и математических ожиданий за писывают так:

n ном А0 = Аiном ;

(6.1) i i= n ср А0 = Аiср ;

(6.2) i i= n мо А0 = Аiмо.

(6.3) i i= 6.2. Числовые характеристики регламентированных размеров В конструкторской и технологической документации обычно указывают до пускаемые значения размеров, используя две основные формы записи числовых характеристик (рис. 6.5):

в форме номинального размера Аном и двух пре дельных отклонений – верх него в и нижнего н (30 ± 0,2 ;

50-0,1 );

-0, в форме двух предельных размеров – наименьшего Анм и наибольшего Анб (29,8...30,2;

49,8...49,9).

Обе формы записи обес печивают двухстороннюю Рис. 6.5. Взаимосвязь числовых характеристик регламентацию размеров.

размеров Иногда в технологической документации используют одностороннюю регламентацию размера. В этом слу чае нормируют числовое значение одного из предельных размеров (29,8 min;

49, max).

При использовании этой формы второй предельный размер задается косвенно и определяется конструкцией детали или возможностями технологии. Например, при указании длины резьбы в глухом от верстии (рис. 6.6) задают наименьший предельный размер 40 min, предполагая, что наибольший предельный размер опре 40 min деляется глубиной отверстия. При расче тах размерных цепей, как правило, разме ры с односторонней регламентацией при ходится дополнять вторым предельным Рис. 6.6. Пример односторонней размером и записывать в форме двух пре- регламентации размеров дельных размеров.

При расчетах размерных цепей по методике, рекомендованной в технической литературе [3], используют следующие числовые характеристики: номинальный Т размер Аном, координату середины поля допуска ср и половину поля допуска.

Размер, заданный этими характеристиками, можно представить в форме Т Аном + ср ±. Координату середины поля допуска или среднее отклонение вы числяют по формуле в + н ср =.

Размеры 30 ± 0,2;

50-0,1 в этой форме можно записать так: 30 + 0 ± 0,2;

-0, 50 - 0,15 ± 0,05.

Наиболее удобной формой записи числовых характеристик размеров при неав томатизированном расчете размерных цепей является запись в виде номинального размера и двух симметричных предельных отклонений. В этом случае номиналь ный размер совпадает со средним между двумя предельными размерами, поэтому такую запись будем называть формой среднего размера. От любой из рассмотрен ных форм записи размера с двухсторонней регламентацией можно перейти к форме среднего размера. При этом средний размер вычисляют по одной из сле дующих формул:

в + н Аср = Аном + ;

Анм + Анб Аср = ;

Аср = Аном + ср.

Размеры 30 ± 0,2 ;

50-0,1 в этой форме будут записаны так: 30 ± 0,2 ;

-0, 49,85 ± 0,05. Если размер задан в форме номинального размера с двумя симмет ричными предельными отклонениями, то при расчетах отпадает необходимость преобразования. В предлагаемой ниже методике расчета размерных цепей пред почтение отдано представлению размера в форме среднего размера и двух сим метричных предельных отклонений.

6.3. Числовые характеристики точности действительных размеров Действительными называют размеры деталей, установленные в результате из мерений с допустимой погрешностью. Обычно допустимую погрешность прини мают по ГОСТ 8051-81. Для количественной оценки точности размеров исполь зуют различные числовые характеристики. Так о точности размера у отдельно взятой детали судят по величине отклонения А действительного размера Ад от заданного Аз :

А = Ад - Аз.

В качестве заданного принимают средний размер, один из предельных разме ров или номинальный размер.

Для оценки точности размеров в партии деталей, обработанных в течение не которого времени на станке, принимают: математическое ожидание Амо, среднее квадратическое отклонение, величину поля рассеяния и др.

Математическое ожидание Амо характеризует положение центра рассеяния размеров. Так как при измерении производят округление получаемых размеров с учетом цены деления используемых средств измерения, то получаемые действи тельные размеры можно считать дискретными случайными величинами. Оценку математического ожидания в этом случае можно определить как среднюю ариф метическую величину Аса размеров в партии из n деталей n а i i= Аса = Амо =.

n Среднее квадратическое отклонение определяют по имеющимся результа там измерения размеров в партии деталей. Если число размеров в партии деталей более 50, то для определения используют формулу n (А - Аса ) i i= =, n где Аса – средний арифметический размер в партии деталей;

Аi – текущий размер каждой детали;

n – количество деталей в партии.

Если число размеров в партии деталей менее 50, то рекомендуется формула n (А - Аса ) i i= =, n - В теории вероятностей и математической статистике доказано, что оценка, по лученная по этой формуле, дает возможность получить несмещенную оценку дисперсии, определяемой как D =.

Математическое ожидание и среднее квадратическое отклонение при заданном симметричном законе распределения размеров полностью характеризуют дейст вительный размер как случайную величину. Наиболее распространенными зако нами распределения размеров являются нормальный закон, закон равнобедренно го треугольника и закон прямоугольника.

Для расчета размерных цепей в качестве числовой характеристики размера ис пользуют поле рассеяния. Под величиной поля рассеяния понимают такой ин тервал изменения размеров в партии деталей, за пределами которого оказывается пренебрежимо малая часть деталей. При нормальном законе распределения вели чину поля рассеяния принимают равной 6, что соответствует вероятности вы хода размеров деталей за границы поля рассеяния, равной 0,27%. Для закона рав нобедренного треугольника и прямоугольника поле рассеяния составляет соот ветственно 4,9 и 3,46 при вероятности выхода размеров за границы поля рас сеяния, равной 0%.

Для оценки характера рассеяния размеров используют коэффициент рассея ния, который определяют по формуле =. При расчете размерных цепей ве роятностным методом используют значения коэффициента 2. Для указанных выше законов значения этих коэффициентов принимают по табл. 6.1. При асим метричных законах распределения (рис. 6.7) для характеристики используют ко эффициент асимметрии, определяемый по формуле Таблица 6. Значения коэффициентов и Закон распределения точные приближенные точные приближенные 1 Нормальный 0,333 0, 3 1 Треугольника 0,408 0, 1 Прямоугольника 0,577 0, 2(Амо - Аср ) =, где Аср – средний размер между двумя фактическими предельными Анм и Анб, равный Анм + Анб Аср =.

При асимметричном законе распределения математическое ожидание опреде ляют по формуле Амо = Аср +. (6.4) Таким образом, при расчете размерных цепей в качестве важнейших числовых характеристик должны быть использованы математическое ожидание Амо, поле рассеяния, коэффициент рассеяния и коэффициент асимметрии. Для сим метричных законов распределе ния коэффициент равен нулю, а математическое ожидание равно среднему размеру Аср. В этом случае действительный размер можно представить в форме среднего размера с симметрич ными отклонениями, равными половине поля рассеяния. Эта форма представления размера совпадает с формой среднего размера с симметричными пре дельными отклонениями, если поле допуска совпадает с полем Рис. 6.7. Пример асимметричного закона рассеяния, а закон распределе распределения с коэффициентом > ния симметричный.

6.4. Задачи расчета размерных цепей В связи со спецификой задач, решаемых при проектировании изделий, техно логических процессов и контроле качества продукции, размерные цепи делят на конструкторские, технологические и измерительные. В конструкторских цепях звеньями являются размеры, заданные на рабочих и сборочных чертежах, в тех нологических цепях – размеры заготовок, операционные размеры, припуски, раз мерные параметры технологической системы. Измерительные цепи формируются из размеров, используемых при косвенных измерениях размеров деталей и сбо рочных единиц. В ряде случаев цепь может содержать различные виды размеров:

конструкторские, технологические и размеры, полученные в результате измере ний.

Условно задачи, решаемые при расчетах размерных цепей можно разделить на проверочные и проектные. Проверочные задачи расчета конструкторской и тех нологической цепи идентичны и заключаются в определении характеристик за мыкающего звена по известным характеристикам составляющих звеньев. Приме ром простейшей проверочной задачи является определение номинального размера замыкающего звена по известным номинальным размерам составляющих звеньев.

Так, для цепи А (см. рис. 6.2) номинальный размер замыкающего звена А0 опре деляют из уравнения (6.1):

А0 = А1 - А2 - А3 = 90 - 40 - 30 = 20.

К проверочным относят также задачи определения среднего размера замы кающего звена. Для определения среднего размера замыкающего звена предвари тельно рассчитывают средние размеры составляющих звеньев, а затем вычисляют средний размер замыкающего звена из уравнения (6.2):

0 + (-0,7) ср А1 = 90 + = 90 - 0,35 = 89,65 ;

0,2 + (-0,2) ср А2 = 40 + = 40 + 0 = 40;

0 + (-0,1) ср А3 = 30 + = 30 - 0,05 = 29,95 ;

ср ср ср ср А0 = А1 - А2 - А3 = 89,65 - 40 - 29,95 = 19,7.

Одной из характеристик замыкающего звена является величина поля рассея ния, которая зависит от рассеяния составляющих звеньев. При расчете методом максимума-минимума эта зависимость имеет вид:

n 0 = 1 + 2 +L+n =.

(6.5) i i= Это уравнение используют при решении проверочных задач для определения поля рассеяния замыкающего звена по известным полям рассеяния составляющих звеньев. Величину поля рассеяния составляющего звена определяют эксперимен тально или принимают равной величине поля допуска. Для рассматриваемого примера рассчитывают допуски составляющих звеньев, а затем вычисляют поле рассеяния замыкающего звена:

1 = Т1 = 0 - (-0,7) = 0,7;

2 = Т2 = 0,2 - (-0,2) = 0,4;

3 = Т3 = 0 - (-0,1) = 0,1;

0 = 1 + 2 + 3 = 0,7 + 0,4 + 0,1 = 1,2.

Алгоритм решения проверочной задачи приведены в разделе 6.9.

Проектные задачи расчета размерных цепей заключаются в определении ха рактеристик одного или нескольких составляющих звеньев по известным харак теристикам замыкающего звена. В этом случае замыкающее звено называют ис ходным, а его характеристики (допуск, номинальный, средний, наименьший, наи больший размеры) называют исходными характеристиками.

Наиболее типичной проектной задачей расчета конструкторской цепи является определение допусков составляющих звеньев по заданному допуску замыкающе го звена. Эту задачу решают способами равных допусков, равной точности, эко номически целесообразной точности и другими способами, приведенными в ли тературе [3].

Наряду с задачей определения допусков часто возникает задача назначения номинальных размеров составляющих звеньев. Обычно, исходя из конструктив ных соображений, назначают номинальные размеры и предельные отклонения на все составляющие звенья цепи, кроме одного. Это звено и его неизвестные харак теристики называют определяемыми или увязочными. Номинальный размер увя зочного звена рассчитывают с использованием уравнения (6.1).

Пусть в цепи А (рис. 6.8) требуется рассчитать номинальный размер звена А3.

ном ном ном ном Из уравнения А0 = А1 - А2 - А3 находим:

ном ном ном ном А3 = А1 - А2 - А0 = 90 - 40 - 20 = 30.

Подобным же образом с использованием уравнения (6.5) решается задача оп ределения допуска увязочного звена:

Т3 = 3 = 0 -1 -2 = 1,2 - 0,7 - 0,4 = 0,1.

Для расчета предельных отклонений увязочного звена предварительно вычис =90-0, =40 ±0, =?

=20+0, 0 -0, Рис. 6.8. Схема размерной цепи А с увязочным звеном ляют его средний размер:

ср ср ср ср А3 = А1 - А2 - А0 = 89,65 - 40 -19,7 = 29,95.

Т Затем по формулам в = Аср + - Аном ;

Т н = Аср - - Аном вычисляют предельные отклонения:

в = 29,95 + 0,05 - 30 = 0;

н = 29,95 - 0,05 - 30 = -0,1.

Рассчитанные характеристики увязочного звена позволяют представить его в виде А3 = 30-0,1.

Часто при расчете конструкторских и технологических размерных цепей воз никает задача определения только номинального размера увязочного звена. Этот случай возможен, если допуски и предельные отклонения на все составляющие звенья цепи, включая увязочное, назначены заранее, исходя из экономических или других соображений. Тогда для данной цепи решают проектную задачу: вначале определяют номинальный размер увязочного звена, а затем рассчитывают факти ческие предельные размеры замыкающего звена и сравнивают их с регламентиро ванными предельными размерами. Для получения возможности смещения факти ческого поля рассеяния замыкающего звена к нижней или верхней границе поля допуска или для размещения его на середине поля допуска (рис. 6.9) выполняют расчет номинального размера увязочного звена при разных исходных размерах замыкающего звена. При расчете от исходного наименьшего размера поле рассея ния замыкающего звена смещается к нижней границе поля допуска, при расчете от исходного среднего – размещается посередине, при расчете от исходного наи большего – смещается к верхней границе поля допуска. Алгоритм решения про ектной задачи приведен в разделе 6.9.

6.5. Методы расчета размерных цепей Для расчета размерных цепей применяют два метода – метод максимума минимума и вероятностный.

Pages:     || 2 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.