Технологический анализ

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

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

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

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

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

Таким образом, конструкцию детали можно считать технологичной.

1. Поверхность 1 выполнена в виде шлицевой части.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Требования к взаимному положению поверхностей, считаю целесообразно назначенными.

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

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

Количественная оценка

Таблица 1.3 - Анализ технологичности конструкции детали

Наименование поверхности	Количество поверхностей, шт.	Количество унифицированных поверхностей, шт.	Квалитет точности, IT	Параметр шероховатости, Ra, мкм
Торцы L=456мм
Торец L=260мм
Торец L=138мм
Торцы L=48мм
Центровые отверстия Ш 3,15мм
Шлицы Д8х36х40Д
Фаска 2х45°
Зубья Ш65,11мм
Канавка 3±0,2
Канавка 4±0,2
Шпоночный паз 8Р9
Шпоночный паз 6Р9
Резьба М33х1,5-8q
Отверстие Ш5 мм
Отверстие резьбовое М10х1-7Н
Конусность 1:15

Коэффициент унификации конструктивных элементов детали определяется по формуле

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

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

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

Коэффициент использования материала определяется по формуле

где mд- масса детали, кг;

mз- масса заготовки, кг.

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

Коэффициент точности обработки определяется по формуле

где - средний квалитет точности.

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

Коэффициент шероховатости поверхности определяется по формуле

где Бср- средняя шероховатость поверхности.

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

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

Размерный анализ чертежа детали

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

Рисунок 1.3-Обозначение поверхностей

Рисунок 1.4-Размеры рабочей поверхности детали

Выполняется построение размерных графов на рисунке 1.5

Рисунок 1.5 -- Размерный анализ рабочей поверхности детали

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

Определение типа производства

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

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

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

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

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

Седов Александр Сергеевич ,

магистрант машиностроительного факультета Волгоградского государственного технического университета .

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

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

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

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

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

- система ввода исходных данных;

- система обработки данных;

Комплекты видеонаблюдения для частного дома

бассейна! Любое изображение и размер панно! Деколь

- система вывода расчетной информации.

Входные данные включают в себя:

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

- осевые размеры заготовки (отклонения);

- осевые размеры детали (номиналы с отклонениями);

- наименование операций;

- последовательность операционных размеров на каждой операции.

Основным структурным элементом области данных программы является запись типа TRazm .

TRazm = record

BS : byte ;//от данной поверхности откладывается размер

FS : byte ;//к этой поверхности

Nom : real ;//номинал, мм

ei : real ;//нижнее отклонение, мм

es : real ;//верхнее отклонение, мм

end ;

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

Фрагмент, описывающий считывание данных из полей:

//промежуточная запись с полей задания размера

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

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

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

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

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

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

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

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

// заносим данные

with Razm do

begin

BS:= Razm2.BS;

FS:= Razm2.FS;

Nom:= Razm2.Nom;

ei := Razm2.ei;

es : = Razm2.es;

end;

(Здесь CurrentOp – номер рассматриваемой операции.)

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

Фрагмент алгоритма считывания данных из файла.

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

Reset(F);//открыть файл для чтения

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

CloseFile(F);//закрыть файл

N_St : = FB.N_St;//количество ступеней

D_St : = FB.D_St;//диаметры ступеней

CountOp : = FB.CountOp;//количество операций

OpNames : = FB.OpNames;//наименования операций

Razm : = FB.Razm;//записи размеров

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

Здесь FB – промежуточная запись одного типа с F .

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

Размерный анализ техпроцесса производится следующим образом.

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

2. Составляется список замыкающих размеров.

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

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

5. Анализ размерных цепей по известным методикам.

Литература

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

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

Министерство образования и науки Российской Федерации

Тольяттинский государственный университет

Кафедра «Технология машиностроения»

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине

«Технология машиностроения»

на тему

«Размерный анализ технологических процессов изготовления вала-шестерни»

Выполнил:

Преподаватель: Михайлов А.В.

Тольятти, 2005

УДК 621.965.015.22

Аннотация

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

К.р. – Тольятти.: ТГУ, 2005.

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

Расчетно-пояснительная записка на 23стр.

Графическая часть – 4 чертежей.

1. Чертеж детали – А3.

2. Размерная схема в осевом направлении – А2.

3. Размерная схема в диаметральном направлении – А2.

4. Размерная схема в диаметральном направлении продолжение – А3.

1. Технологический маршрут и план изготовления детали

1.1. Технологический маршрут и его обоснование

1.2. План изготовления детали

1.3. Обоснование выбора технологических баз, классификация технологических баз

1.4. Обоснование простановки операционных размеров

1.5. Назначение операционных требований

2. Размерный анализ технологического процесса в осевом направлении

2.1. Размерные цепи и их уравнения

2.2. Проверка условий точности изготовления детали

2.3. Расчет припусков продольных размеров

2.4. Расчет операционных размеров

3. Размерный анализ технологического процесса в диаметральном направлении

3.1. Радиальные размерные цепи и их уравнения

3.2. Проверка условий точности изготовления детали

3.3. Расчет припусков радиальных размеров

3.4. Расчет операционных диаметральных размеров

4. Сравнительный анализ результатов расчетов операционных размеров

4.1. Расчет диаметральных размеров расчетно-аналитическим методом

4.2. Сравнение результатов расчета

Литература

Приложения

1. Технологический маршрут и план изготовления детали

1.1. Технологический маршрут и его обоснование

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

Тип производства – среднесерийный.

Способ получения заготовки – штамповка на ГКШП.

При разработке технологического маршрута используем следующие положения:

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

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

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

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

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

· Более точные поверхности будем обрабатывать в конце ТП

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

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

ТА2 = 0,039(–0,039)

Т2В = 0,1(+0,1)

Т2Г = 0,74(+0,74)

Т2Д = 0,74(+0,74)

ТЖ = 1,15(–1,15)

ТИ = 0,43(–0,43)

ТК = 0,22(–0,22)

ТЛ = 0,43(–0,43)

ТМ = 0,52(–0,52)

ТП = 0,2(-0,2)

Технологический маршрут оформим в виде таблицы:

Таблица 1.1

Технологический маршрут изготовления детали

№ операции	Наименование операции	Оборудование (тип, модель)	Содержание операции
000	Заготовительная	ГКШП	Штамповать заготовку
010	Фрезерно-центровальная	Фрезерно-центровальный	Фрезеровать торцы 1,4; сверлить центровальные отверстия
020	Токарная	Токарный п/а 1719	Точить поверхности 2, 5, 6, 7; 8, 3
030	Токарная с ЧПУ	Токарный с ЧПУ 1719ф3	Точить поверхности 2, 5, 6; 3, 8
040	Шпоночно-фрезерная	Шпоночно-фрезерный 6Д91	Фрезеровать паз 9, 10
050	Зубофрезерная	Зубофрезерный 5В370	Фрезеровать зубья 11, 12
060	Зубофасочная	Зубофасочный СТ 1481	Снять фаску с зубьев
070	Зубошевинго­вальная	Зубошевинговальный 5701	Шевинговать зубья 12
075	ТО	Закалка, высокий отпуск, правка, цементация
080	Центродоводочная	Центродоводочный 3922	Зачистиь центровочные отверстия
090	Круглошлифовальная	Круглошлифовальный 3М163ф2Н1В	Шлифовать поверхности 5, 6, 8
100	Торцекругло­шлифовальная	Торцекруглошлифовальный 3М166ф2Н1В	Шлифовать поверхности 2, 6; 3, 8
110	Зубошлифовальная	Зубошлифовальный 5А830	Шлифовать зубья

1.2. План изготовления детали

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

Таблица 1.2

План изготовления детали вал-шестерня

1.3. Обоснование выбора технологических баз, классификация технологических баз

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

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

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

Таблица 1.3

Технологические базы

№ операции	№ опорных точек	Наименование базы	Характер проявления		Реализация			№ обрабатывае­мых поверхностей	Операционные размеры	Единство баз	Постоянство баз
			Явная	скрытая	Естественная	Искусственная	Станочные приспособления
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
010
020-А							Жесткий и плавающий центры, поводковый патрон
020-Б
030-А
030-Б
040
050
070
090-А
090-Б
100-А
100-Б
110

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

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

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

1.4. Обоснование простановки операционных размеров

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

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

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

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

1.5. Назначение операционных технических требований

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

Для заготовки отклонения от соосности определим по методике .

Определим средний диаметр вала

где d i – диаметр i-ой ступени вала;

l i – длина i-ой ступени вала;

l – общая длина вала.

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

, (1.2)

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

L – длина детали, мм;

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

– радиус кривизны детали, мм; (1.3)

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

После расчетов получаем

2. Размерный анализ технологического процесса в осевом направлении

2.1. Размерные цепи и их уравнения

Составим уравнения размерных цепей в виде уравнений номиналов.

2.2.

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

где ТА черт – допуск по чертежу размера;

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

Погрешность замыкающего звена найдем по уравнению (2.1)

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

Для обеспечения точности размера [К]:

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

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

В итоге получаем 100% качество

2.3. Расчет припусков продольных размеров

Расчет припусков продольных размеров будем вести в следующем порядке.

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

где - суммарная погрешность пространственных отклонений поверхности на предыдущем переходе;

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

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

(2.1)

(2.2)

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

Находим значения максимальных и средних припусков по соответствующим формулам

, (2.3)

(2.4)

результаты занесем в таблицу 2.1

2.4. Расчет операционных размеров

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

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

запишем значения в удобной для производства форме

3. Размерный анализ технологического процесса в диаметральном направлении

3.1. Радиальные размерные цепи и их уравнения

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

3.2. Проверка условий точности изготовления детали

Получаем 100% качество.

3.3. Расчет припусков радиальных размеров

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

(3.1)

Результаты заносим в таблицу 3.1

3.4. Расчет операционных диаметральных размеров

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

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

Определим координату средин полей допусков искомых звеньев по формуле

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

4. Сравнительный анализ результатов расчетов операционных размеров

4.1. Расчет диаметральных размеров расчетно-аналитическим методом

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

Полученные результаты заносим в таблицу 4.1

4.2. Сравнение результатов расчета

Посчитаем общие припуски по формулам

(4.2)

Посчитаем номинальный припуск для вала

(4.3)

Результаты расчетов номинальных припусков сводим в таблицу 4.2

Таблица 4.2

Сравнение общих припусков

Найдем данные по изменению припусков

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

Литература

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

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

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

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

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

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

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

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЯДЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИФИ»

НОВОУРАЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

В. Н. Ашихмин

РАЗМЕРНЫЙ АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Москва 2010

УДК 621.0+621.91 ББК 34.5

Ашихмин В. Н. РАЗМЕРНЫЙ АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ: Практикум. М.: НИЯУ МИФИ, 2010. – 60 с.

Пособие содержит методические указания и рекомендации к выполнению практических работ по курсу «Размерный анализ и обоснование технологических решений» и предназначено для студентов специальности 151001 – Технология машиностроения (очная, очно-заочная, заочная формы обучения). Работа 1 также используется при выполнении практических занятий по курсу «Технология машиностроения».

Подготовленов рамках Программы создания иразвития НИЯУ МИФИ.

Рецензент канд. техн. наук, доцент В. И. Занько

Предисловие …………………………………………………………….4

Практическая работа № 1. Задачи размерного анализа
технологических процессов. Разработка стартовой структуры
технологического процесса, назначение этапов, методов
и планов обработки поверхностей..................................................
Практическая работа № 2. Построение размерной схемы и
графовых моделей размерных связей технологического
процесса.......................................................................................
Практическая работа № 3.	Выявление размерных цепей...............
Практическая работа № 4.	Проверка обеспечения точности
конструкторских размеров и колебаний припусков в стартовом
технологическом процессе...........................................................
Практическая работа № 5.	Расчет размерных цепей.......................
Библиографический список............................................................

ПРЕДИСЛОВИЕ

Качество продукции в машиностроении определяется прежде всего качеством разработки технологических процессов. Для качественной разработки технологических процессов при использовании настроенного на размер оборудования необходимо проведение размерно-точностного анализа.

В ходе проведения размерного анализа должны быть выявлены все размерно-точностные связи в технологическом процессе, начиная от размеров исходной заготовки до размеров готовой детали. Именно такой подход рассматривается в предлагаемом пособии. Актуальность данного пособия обусловлена тем, что в последние годы в отечественной технической литературе практически не издаются книги по размерному анализу технологических процессов.

При решении задач размерного анализа использована методика, основанная на применении теории графов. Это наиболее эффективный математический аппарат для моделирования размерно-точностных связей технологических процессов. Применение этого аппарата способствует развитию навыков математического моделирования у специалиста – технолога.

В отличие от традиционных методик, в которых выявление размерных цепей производится на совмещенном графе, что связано с определенными трудностями, в пособии использована усовершенствованная методика применения графовых моделей при размерном анализе технологических процессов .

Учитывая значение размерного анализа в процессе подготовки спе- циалистов-технологов в ряде вузов в учебных планах технологических кафедр предусмотрены соответствующие дисциплины. Так, например, на кафедрах технологии машиностроения УГТУ – УПИ и НГТИ читается курс «Размерный анализ и обоснование технологических решений». В основу предлагаемой работы положен многолетний опыт изучения указанной дисциплины в УГТУ – УПИ. Пособие может быть использовано при проведении практических занятий в рамках курсов «Основы технологии машиностроения» и «Технология машиностроения».

Практическая работа № 11

ЗАДАЧИ РАЗМЕРНОГО АНАЛИЗА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ. РАЗРАБОТКА СТАРТОВОЙ СТРУКТУРЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА, НАЗНАЧЕНИЕ ЭТАПОВ, МЕТОДОВ И ПЛАНОВ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Цель работы − уяснение необходимости и общих положений проведения размерного анализа, освоение навыков разработки стартовой структуры технологического процесса как начальной стадии решения прямой (проектной) задачи размерного анализа.

Задание – для детали класса втулок на основе чертежа детали и условий среднесерийного производства разработать стартовую структуру технологического процесса при использовании метода восходящего синтеза (снизу вверх).

Работа рассчитана на 8–12 ч.

Задачи размерного анализа и методы расчета размерных цепей

Размерным анализом технологического процесса называют выявление и фиксирование размерных связей между переходами и операциями конкретного технологического процесса. Таким образом, для решения проектной задачи, когда есть только чертеж детали, необходима разработка первоначального, стартового варианта технологического процесса .

Целью размерного анализа является, прежде всего, обеспечение точности указанных на чертеже размерных связей поверхностей детали. С помощью размерного анализа выявляется наиболее эффективная структура технологического процесса, гарантирующая достижение поставленной цели. В результате размерного анализа

1 Работа № 1 выполняется параллельно на практических занятиях по курсу «Технология машиностроения» и по курсу «Размерный анализ и обоснование технологических решений».

наиболее рационально формируются технологические операции и переходы, проверяются и уточняются принятые схемы базирования, определяются все операционные размеры и размеры исходной заготовки. Кроме того, размерный анализ позволяет выявить и устранить недопустимые колебания величины припуска, что особенно важно на финишных операциях.

Вид задачи определяется тем, что задано и что требуется определить. Если разрабатывается новый технологический процесс, то известны и, значит, заданы конструкторские размеры детали. Следовательно, в ряде технологических размерных цепей известен конструкторский размер со всеми его параметрами. Этот размер и будет замыкающим (исходным) звеном в таких размерных цепях.

Если мы анализируем существующий технологический процесс, то известны все технологические (операционные) размеры и их параметры. Эти размеры – составляющие звенья размерных цепей. Таким образом, в цепях, где замыкающее звено – конструкторский размер, мы сможем определить параметры замыкающего звена, которые будут обеспечены в рассматриваемом технологическом процессе.

В теории размерных цепей эти задачи называют соответственно прямой (проектной) и обратной (проверочной).

При прямой задаче заданы номинальный размер, допуск, предельные отклонения замыкающего (исходного) звена и требуется определить номинальные значения, допуски и предельные отклонения всех составляющих звеньев размерной цепи.

При решении обратной задачи по заданным номинальным значениям, допускам, предельным отклонениям составляющих звеньев требуется определить те же характеристики замыкающего звена или поле рассеяния и предельные значения замыкающего звена.

Наиболее распространены два метода расчета размерных цепей: метод максимума-минимума (max-min ) и вероятностный метод.

Первый метод иногда называют методом полной взаимозаменяемости, а второй – методом неполной взаимозаменяемости. По мнению многих авторов, для расчета технологических размерных цепей следует использовать метод максимума-минимума. Это

обосновывается еще и тем, что число составляющих звеньев в технологических размерных цепях обычно не превышает 4–5.

В данном пособии рассмотрено решение проектной (прямой) задачи, когда технологический процесс еще не существует, а исходным документом является только чертеж детали. Кроме чертежа детали, известна производственная среда, в которой будет реализован технологический процесс, или тип производства.

Стартовый вариант технологического процесса формируется на основе разработанной структуры технологического процесса. В нем назначаются первоначально только величины допусков на технологические размеры и минимальные припуски, снимаемые при выполнении технологических переходов. Таким образом, в отличие от проверочной задачи здесь необходимо определить номинальные размеры и предельные отклонения операционных размеров для всех технологических переходов. Задачи такого типа некоторые авторы называют смешанными.

Методические указания к выполнению работы

В ходе проведения практических занятий каждый студент работает по индивидуальному заданию. На рис. 1.1 приведен эскиз детали типа «втулка», применительно к которой показано выполнение всех этапов задания.

1. Анализ чертежа заданной детали, выбор и определение параметров исходной заготовки. Задана деталь – втулка (см. рис. 1.1). Материал – сталь 30. Масса детали – 2,49 кг. Производство среднесерийное. Предусмотрено использование универсального оборудования, в том числе токарно-револьверного станка с вертикальной осью револьверной головки.

Концентричность поверхностей 4 и 6 будет обеспечиваться по схеме «ОТ ОТВЕРСТИЯ». Отверстие 4 окончательно обрабатывается на токарно-револьверной операции мерным инструментом – разверткой. Торцовые поверхности 1 , 5 , 7 , а также радиальное отверстие 3 связаны линейными размерами. Наружная цилиндрическая поверхность 2 не требует точной обработки. Поверхность 6 обрабатывается на круглошлифовальной операции с базированием на отверстие 4 .

		17 +0,5
Ra 12,5
			Ra 12,5
			Ra 1,6
Ra 3,2
			Ra 1,6

Ra 6,3 ()

Ra 3,2

	100h 8

Рис. 1.1. Эскиз детали «втулка» (неуказанные предельные отклонения размеров: H 14; h 14; IT 14/2; номера позиций соответствуют типам обрабатываемых поверхностей)

Нумерация поверхностей детали, связанных линейными размерами, параллельными оси детали, должна производиться по строго определенным правилам:

- номера поверхностей увеличиваются вдоль принятой оси детали;

- фаски не нумеруются;

- для нумерации принимаются только нечетные числа;

- схема конструкторских размерных связей (рис. 1.2) вычерчивается в масштабе.

Рис. 1.2. Схема конструкторских размерных связей

2. Выбор вида исходной заготовки и метода ее получения.

Факторы, определяющие выбор заготовки:

- материал детали – сталь 30 (качественная углеродистая сталь, содержание углерода 0,3 %);

- конфигурация детали – втулка с буртиком и сквозным отверстием;

- тип производства – среднесерийное. Рациональнее при этом типе производства выбрать заготовку, форма которой максимально приближена к форме готовой детали (рис. 1.3). Это сведет к минимуму обработку резанием и отходы в стружку.

Плоскость

Рис. 1.3. Эскиз исходной заготовки

Выбираем метод горячей объемной штамповки в открытых штампах. При соотношении размеров D max > L штамповка производится на молотах или кривошипных горячештамповочных прессах. Сквозные отверстия в исходных заготовках выполняются при условии, что их диаметр не менее 30 мм. Кроме того, длина отверстия должна быть не более диаметра пробиваемого отверстия. Если последнее условие не выполняется, то может быть выполнена наметка (углубление) глубиной до 0,8 диаметра отверстия при изготовлении заготовки на молотах и прессах. Если D max < L , то для деталей типа втулок рациональнее выбрать горячую объемную штамповку на горизонтально-ковочных машинах (ГКМ). Предельная длина получаемого отверстия при штамповке на ГКМ – до трех диаметров. С учетом применения газопламенного нагрева класс точности поковки Т5 по ГОСТ 7505-89.

Рис. 1.4. Упрощенный эскиз исходной заготовки

(1 , 5 , 7 – торцовые поверхности, связанные линейными размерами;

2 , 4 , 6 – цилиндрические поверхности со штамповочными уклонами)

3. Определение общих припусков на обработку и допусков на размеры исходной заготовки.

Определение исходного индекса поковки. Факторы, опреде-

ляющие исходный индекс заготовки, который является ключом к нахождению общих припусков и допусков для поковок:

1) расчетная масса поковки М п.р. , кг.

2) группа стали М1, М2, М3.

3) степень сложности С1, С2, С3, С4.

4) класс точности (для штамповки в открытых штампах Т4 или

Расчетная массы поковки определяется по формуле

М п.р = М д K р,

где K р – расходный коэффициент.

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

K р = 1,5–1,8. Примем K р = 1,7, тогда М п.р = 2,49. 1,7 = 4,23 кг.