Скворцов В.Ф. Основы размерного анализа технологических процессов изготовления деталей

Подождите немного. Документ загружается.

2. РАЗМЕРНЫЙ АНАЛИЗ СПРОЕКТИРОВАННЫХ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ

2.1. Структура технологических размерных цепей

Замыкающими звеньями в технологических или, как их еще называ-

ют, операционных размерных цепях являются размеры припусков на обра-

ботку и конструкторские (чертежные) размеры детали. Составляющими

звеньями в этих цепях являются технологические размеры заготовки. К

ним относятся размеры исходной заготовки, размеры, получаемые на всех

операциях (переходах) обработки заготовки резанием, размеры термоуп-

рочненных слоев, т.е. все размеры, которые указывают в технологической

документации, регламентирующей изготовление деталей.

На рис.2.1 приведена схема подрезки торца заготовки на токарном

станке и простейшая технологическая размерная цепь, составляющими

звеньями которой являются размеры заготовки и , получаемые со-

ответственно на предшествующей и выполняемой операциях. Так как

именно размеры и предписываются к обязательному выполнению,

то припуск

является замыкающим звеном в этой технологической раз-

мерной цепи (он получается последним как результат выполнения указан-

ных размеров).

Рис. 2.1. Схема подрезки торца за-

готовки на токарном станке и тех-

нологическая размерная цепь с за-

мыкающим звеном - припуском

В то же время в ряде случаев припуск может быть в технологической

размерной цепи и звеном составляющим, т.е. быть своеобразным техноло-

гическим размером. На рис.2.2 дана схема подрезки торца прутка на то-

карно-револьверном станке. Пруток после обработки очередной заготовки

подается вправо до контакта с упором, относительно которого на расстоя-

нии, равном припуску

, установлен подрезной резец. Таким образом,

именно припуск (технологический размер А) будет выдерживаться при

подрезке торца заготовки.

Рис. 2.2. Схема подрезки торца

прутка на токарно-револьверном

станке

На рис.2.3 показана схема шлифования торца заготовки на плоско-

шлифовальном станке и технологическая размерная цепь, замыкающим

звеном которой является конструкторский размер – размер фаски. Состав-

ляющими звеньями в этой цепи являются технологические размеры и

, полученные при выполнении предшествующей токарной операции, и

технологический размер , получаемый при шлифовании торца.

Если конструкторский размер оказывается замыкающим звеном в

технологической размерной цепи, то принято говорить, что он непосредст-

венно не выдерживается при изготовлении детали. В большинстве случаев

этого можно избежать, но, как правило, за счет усложнения технологиче-

ского процесса. Поэтому технологические процессы изготовления деталей

часто строятся так, что некоторые конструкторские размеры, обычно

имеющие невысокую точность, непосредственно не выдерживаются.

Вместе с тем, существуют отдельные конструкторские размеры, ко-

торые физически невозможно непосредственно выдержать при изготовле-

нии деталей. Примером такого конструкторского размера является толщи-

на цементованного слоя, формируемого у детали при химико-термической

обработке и последующем шлифовании.

Рис. 2.3. Схема шлифования торца заготовки и технологическая размерная цепь с за-

мыкающим звеном – конструкторским размером

Отметим, что диаметральные кон-

структорские размеры при изготовлении

деталей за редким исключением выдер-

живаются непосредственно.

Рис. 2.4. К понятию «напуск»

Наряду с припусками на обработку

необходимо различать так называемые

напуски. Это «лишние» объемы материа-

ла, которые приходится удалять из-за уп-

рощения формы исходной заготовки по

отношению к форме детали. Понятие «напуск» иллюстрирует рис.2.4, на

котором припуски показаны обычной штриховкой, а напуски – штрихов-

кой «в клетку» (исходная заготовка – круглый прокат). В отличие от при-

пусков напуски не являются звеньями технологических размерных цепей и

при размерном анализе технологических процессов их не учитывают.

2.2. Задачи размерного анализа. Исходные данные

и их преобразование

Суть размерного анализа спроектированного технологического про-

цесса состоит в решении обратных задач для технологических размерных

цепей.

Размерный анализ позволяет оценить качество технологического

процесса, в частности, определить, будет ли он обеспечивать выполнение

конструкторских размеров, непосредственно не выдерживаемых при обра-

ботке заготовки, найти предельные значения припусков на обработку и

оценить их достаточность для обеспечения требуемого качества поверхно-

стного слоя обрабатываемых поверхностей и (или) возможность удаления

припусков без перегрузки режущего инструмента.

Исходными данными для размерного анализа являются чертеж дета-

ли, чертеж исходной заготовки и технологический процесс изготовления

детали.

Методику размерного анализа спроектированного технологического

процесса удобнее всего рассмотреть на конкретном примере. В качестве

такого примера возьмем технологический процесс изготовления пуансона

(см.рис.2.5). Размерный анализ выполним только в продольном направле-

нии; размерный анализ в диаметральном направлении может быть выпол-

нен аналогично.

После изучения исходных данных вычерчиваются упрощенные эски-

зы детали, исходной заготовки и операционные эскизы обработки заготов-

ки. На эскизах детали и исходной заготовки указываются только размеры в

продольном направлении (рис.2.5 и 2.6). Эскизы обработки выполняются

только для тех операций технологического процесса и выписываются

только те технологические переходы, на которых происходит формирова-

ние продольных размеров (табл.2.1). Изменения размеров заготовки при

термообработке считаются пренебрежимо малыми. На эскизах обработки

указываются технологические базы, обрабатываемые поверхности (утол-

щенными линиями) и все технологические размеры в рассматриваемом на-

правлении.

=1 0,3

1 -0,74

=30 0,026

=1 0,3

A=30

0.2

+1,0

-0,5

A=59

0.1

+1,0

-0,5

Рис. 2.5. Эскиз детали

Рис. 2.6. Эскиз исходной заготовки

Анализируемые операции и переходы нумеруются в последователь-

ности выполнения цифрами 1, 2, 3 и т.д. Дополнительно указываются но-

мера операций по технологическому процессу.

Технологические размеры обозначаются буквой А с индексами но-

меров операций и переходов. Например, размер - выполняется во 2-ом

2.1

переходе 1-ой операции. Для размеров исходной заготовки первый индекс

принимается равным 0 (нулю), а второй - равным 1, 2, 3 и т.д.

Конструкторские размеры обозначаются буквой с индексами 1, 2, 3 К

и т.д.

Таблица 2.1

Операция Эскиз

Переходы

Токарно-револьверная

A=57

1.1

-0,74

A=10,3

1.2

± ×45°

1. Подрезать торец,

выдержав размер

-0,74

2. Точить фаску.

Токарно-револьверная

123

A=300,1

2.2

A=1,20,2

2.3

± ×45°

A=55,2

2.1

-0,3

1. Подрезать торец,

выдержав размер

55,2

-0,3

2. Подрезать торец,

выдержав размер

30±0,1.

3. Точить фаску.

Термическая

1. Закалить.

2. Отпустить.

Круглошлифовальная

123

A=0,20,05

4.1

1. Шлифовать торец,

сняв припуск 0,2±0,05.

Плоскошлифовальная

A =30 0,026

5.1

1. Шлифовать торец,

выдержав размер

30±0,026.

2.3. Построение размерной схемы технологического процесса и графа

технологических размерных цепей

Для построения размерной схемы технологического процесса на эс-

кизе детали, выполненном в произвольном масштабе, изображаются при-

пуски на обработку, как это показано на рис.2.7. Причем сначала изобра-

жаются припуски, удаляемые на последней операции, затем - на предпо-

следней и т.д.

123 4567 8910

1.1

A=10,3

1.2

2.2

2.1

5.1

4.1

A=59

0.1

+1,0

-0,5

A=30

0.2

+1,0

-0,5

A=57

1.1

-0,74

A =55,2

2.1

-0,3

A =30 0,1

2.2

A =30 0,026

5.1

A=1,20,2

2.3

A=0,20,05

4.1

=1 0,3

=30 0,026

1-0,74

=55

Рис. 2.7. Размерная схема технологического процесса

На полученном эскизе проставляются:

− технологические размеры в порядке их получения, начиная с раз-

меров исходной заготовки и заканчивая размерами, выдерживаемыми на

последней операции;

− размеры припусков на обработку (изображаются волнистыми ли-

ниями, обозначаются буквой

с индексом того технологического разме-

ра, при получении которого они удаляются);

− конструкторские размеры.

Таким образом получаем размерную схему технологического про-

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

так:

− число технологических размеров должно быть на единицу меньше

числа поверхностей;

− число конструкторских размеров и размеров припусков должно

быть равно числу технологических размеров.

В рассматриваемом примере число поверхностей - 10, число техно-

логических размеров - 9, число конструкторских размеров - 4, число при-

пусков - 5. Следовательно, размерная схема построена правильно.

Здесь следует иметь ввиду, что если при выполнении какого-либо

перехода выдерживается величина припуска, то он является одновременно

и технологическим размером. В данном примере припуск является

1.4

технологическим размером . Этот припуск необходимо включать как в

1.4

число припусков, так и в число технологических размеров.

По размерной схеме технологического процесса находятся техноло-

гические размерные цепи. Например, припуск является замыкающим

1.1

звеном в размерной цепи, составляющими звеньями которой являются

технологические размеры и , а конструкторский размер явля-

1.0

1.1

ется замыкающим звеном в размерной цепи с составляющими звеньями

3.2

и .

1.4

Однако выявление по размерной схеме технологических размерных

цепей с большим числом составляющих звеньев оказывается затрудни-

тельным. Для облегчения решения этой задачи целесообразно, особенно

при отсутствии опыта, построить граф технологических размерных це-

пей [7].

Для этого все поверхности на размерной схеме (рис.2.7) нумеруются

строго в порядке их расположения (слева направо или справа налево).

Сначала строится граф-дерево технологических размеров (рис.2.8). На нем

поверхности изображаются кружками (вершины графа), а технологические

размеры - прямыми линиями (ребра графа), которые соединяют соответст-

вующие вершины. Построение граф-дерева начинается с вершины-корня.

За вершину-корень следует принимать поверхность, которая является тех-

нологической базой на первой операции или от которой задан первый тех-

нологический размер.

В рассматриваемом примере за

вершину-корень взята поверхность 10

(см.рис.2.7 и 2.8). От вершины-корня 10

проводятся ребра , и , в кон-

1.0

2.0

1.1

це которых размещаются соответственно

вершины 1, 7 и 2. От вершины 2 прово-

дятся ребра и , на концах кото-

2.1

1.2

рых размещаются соответственно верши-

ны 3 и 9, и т.д. В итоге на граф-дереве

должны быть показаны все имеющиеся на

размерной схеме поверхности (вершины)

и соединяющие их технологические раз-

меры (ребра). Если граф-дерево построено

правильно, то на нем не должно быть раз-

рывов и замкнутых циклов (контуров).

107

2.3

5.1

4.1

2.2

2.1

1.1

1.2

0.1

0.2

Рис. 2.8. Граф-дерево

технологических размеров

Затем на граф-дерево технологических размеров в виде ребер, соеди-

няющих соответствующие вершины, наносятся конструкторские размеры

(утолщенными дугами) и припуски (волнистыми линиями). Таким образом

получаем граф технологических размерных цепей (рис.2.9). На этом графе

технологические размерные цепи представляют собой кратчайшие размер-

ные контуры, состоящие из припуска или конструкторского размера и тех-

нологических размеров. Так, например: припуск - замыкающее звено

2.2

в размерной цепи с составляющими звеньями , , и ; кон-

2.0

1.1

1.2

2.2

структорский размер - замыкающее звено в размерной цепи с состав-

ляющими звеньями , , и ; конструкторский размер

1.5

1.4

2.2

1.2

совпадает с технологическим размером , т.е. выдерживается непосред-

2.1

ственно.

Для определения увеличивающих и

уменьшающих звеньев по графу (рис.2.9)

поступают следующим образом. Мыс-

ленно начинают обход размерного кон-

тура по замыкающему звену от вершины

с бóльшим номером к вершине с мень-

шим номером. Если в направлении обхо-

да составляющее звено соединяет вер-

шину с меньшим номером с вершиной с

бóльшим номером, то оно увеличиваю-

щее, если наоборот - то уменьшающее.

Например, обход размерного контура

2.2

, , , , (рис.2.9) на-

2.0

1.1

1.2

2.2

чинаем от вершины 7 к вершине 6. Урав-

нение размерной цепи будет

02211122021121222.2

АААААААА −

−

−=Z

107

2.3

5.1

4.1

2.2

2.1

1.1

1.2

0.1

0.2

5.1

4.1

2.2

2.1

Рис.2.9. Граф технологических

размерных цепей