Размерный анализ спроектированных технологических процессов изготовления деталей

Как отмечалось выше, замыкающими звеньями в технологических размерных цепях второго вида, называемых в дальнейшем просто технологическими размерными цепями, являются конструкторские размеры детали и размеры припусков на обработку. 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 термоупрочненных слоев, т.е. все размеры, которые указываются в технологической документации, регламентирующей изготовление деталей.

На рис. 3.23 приведена схема подрезки торца заготовки на токарном станке и простейшая технологическая размерная цепь, составляющими звеньями которой являются размеры заготовки А, и А2, получаемые соответственно на предшествующей и выполняемой операциях. Так как именно размеры А! и А2 предписываются к обязательному выполнению, то припуск Zявляeтcя замыкающим звеном в этой технологической размерной цепи (он получается последним как результат выполнения указанных размеров).

Схема подрезки торца заготовки на токарном станке и технологическая размерная цепь с замыкающим звеном — припуском

Рис. 3.23. Схема подрезки торца заготовки на токарном станке и технологическая размерная цепь с замыкающим звеном — припуском

В то же время в ряде случаев припуск может быть в технологической размерной цепи и звеном составляющим, т.е. быть своеобразным технологическим размером. На рис. 3.24 дана схема подрезки торца прутка на токарно-револьверном станке. Пруток после обработки очередной заготовки подается вправо до контакта с упором, относительно которого на расстоянии, равном припуску Z, установлен подрезной резец. Таким образом, именно припуск (технологический размер А) будет выдерживаться при подрезке торца заготовки.

Схема подрезки торца прутка на токарно-револьверном станке

Рис. 3.24. Схема подрезки торца прутка на токарно-револьверном станке

Если конструкторский размер оказывается замыкающим звеном в технологической размерной цепи (см. рис. 3.15, б), то принято говорить, что он непосредственно не выдерживается при изготовлении детали. В большинстве случаев этого можно избежать, но, как правило, за счет усложнения технологического процесса. Поэтому технологические процессы изготовления деталей часто строятся так, что некоторые конструкторские размеры, обычно имеющие невысокую точность, непосредственно не выдерживаются.

Вместе с тем существуют отдельные конструкторские размеры, которые физически невозможно непосредственно выдержать при изготовлении деталей. Примером такого конструкторского размера является толщина цементированного слоя, формируемого у детали при химико-термической обработке и последующем шлифовании.

Отметим, что диаметральные конструкторские размеры при изготовлении деталей за редким исключением выдерживаются непосредственно.

Наряду с припусками на обработку необходимо различать так называемые напуски. Это «лишние» объемы материала, которые приходится удалять из-за упрощения формы исходной заготовки по отношению к форме детали. Понятие «напуск» иллюстрирует рис. 3.25, на котором припуски показаны обычной штриховкой, а напуски — штриховкой в клетку (исходная заготовка — круглый прокат). В отличие от припусков напуски не являются звеньями технологических размерных цепей, и при размерном анализе технологических процессов их не учитывают.

К понятию «напуск»

Рис. 3.25. К понятию «напуск»

Суть размерного анализа спроектированного технологического процесса 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 обработке заготовки, найти предельные значения припусков на обработку и оценить их достаточность для обеспечения требуемого качества поверхностного слоя обрабатываемых поверхностей и (или) возможность удаления припусков без перегрузки режущего инструмента.

Исходными данными для размерного анализа являются чертеж детали, 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 (рис. 3.26). Размерный анализ выполним только в продольном направлении; размерный анализ в диаметральном направлении может быть выполнен аналогично.

Эскиз детали

Рис. 3.26. Эскиз детали

После изучения исходных данных вычерчиваются упрощенные эскизы детали, исходной заготовки и операционные эскизы обработки заготовки. На эскизах детали и исходной заготовки указываются только размеры в продольном направлении (рис. 3.26 и 3.27). Эскизы обработки выполняются только для тех операций технологического процесса и выписываются только те технологические переходы, на которых происходит формирование продольных размеров (табл. 3.5). Изменения размеров заготовки при термообработке считаются пренебрежимо малыми. На эскизах обработки указываются технологические базы, обрабатываемые поверхности (утолщенными линиями) и все технологические размеры в рассматриваемом направлении.

Эскиз исходной заготовки

Рис. 3.27. Эскиз исходной заготовки

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

Технологические размеры обозначаются буквой А с индексами номеров операций и переходов. Например, размер AL2 — выполняется во 2-м переходе 1-й операции. Для размеров исходной заготовки

Эскизы обработки и перехода операций

Операция

Эскиз

Переходы

1. Токарноревольверная

  • 1. Подрезать торец, выдержав размер 57_0 74.
  • 2. Точить фаску

2. Токарноревольверная

  • 1. Подрезать торец, выдержав размер 55,2_0 3.
  • 2. Подрезать торец, выдержав размер 30 ± 0,1.
  • 3. Точить фаску

3. Термическая

  • 1. Закалить.
  • 2. Отпустить

4. Круглошлифовальная

1. Шлифовать торец, сняв припуск 0,2±0,05

5. Плоскошлифовальная

1. Шлифовать торец, выдержав размер 30±0,026

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

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

Припуски обозначаются буквой Z с такими же индексами, как у технологических размеров, при получении которых они удаляются.

Для проведения размерного анализа строится размерная схема технологического процесса. Для ее построения на эскизе детали, выполненном в произвольном масштабе, изображаются припуски на обработку, как это показано на рис. 3.28. Причем сначала изображаются припуски, удаляемые на последней операции, затем — на предпоследней и т.д.

Размерная схема технологического процесса

Рис. 3.28. Размерная схема технологического процесса

На полученном эскизе проставляются:

  • • технологические размеры в порядке их получения, начиная с размеров исходной заготовки и заканчивая размерами, выдерживаемыми на последней операции;
  • • размеры припусков на обработку (изображаются волнистыми линиями);
  • • конструкторские размеры.

Таким образом, получаем размерную схему технологического процесса (см. рис. 3.28). 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 технологических размеров — 9, число конструкторских размеров — 4, число припусков — 5. Следовательно, размерная схема построена правильно.

Здесь следует иметь в виду, что если при выполнении какого-либо перехода выдерживается величина припуска, то он является одновременно и технологическим размером. В данном примере припуск Z41 является технологическим размером А. Этот припуск необходимо включать как в число припусков, так и в число технологических размеров.

По размерной схеме технологического процесса находятся технологические размерные цепи. Например, припуск ZlA является замыкающим звеном в размерной цепи, составляющими звеньями которой являются технологические размеры Aqл и Aj л, а конструкторский размер К4 является замыкающим звеном в размерной цепи с составляющими звеньями А2 3 иА4 ].

Однако выявление по размерной схеме технологических размерных цепей с большим числом составляющих звеньев оказывается затруднительным. Для облегчения решения этой задачи целесообразно, особенно при отсутствии опыта, построить граф технологических размерных цепей.

Для этого все поверхности на размерной схеме (см. рис. 3.28) нумеруются строго в порядке их расположения (слева направо или справа налево). Сначала строится граф-дерево технологических размеров (рис. 3.29). На нем поверхности изображаются кружками (вершины графа), а технологические размеры — прямыми линиями (ребра графа), которые соединяют соответствующие вершины. По-

Граф-дерево технологических размеров

Рис. 3.29. Граф-дерево технологических размеров

строение граф-дерева начинается с вершины-корня. За вершину- корень следует принимать поверхность, которая является технологической базой на первой операции или от которой задан первый технологический размер.

В рассматриваемом примере за вершину-корень взята поверхность 10 (см. рис. 3.28 и 3.29). От вершины-корня 10 проводятся ребра Аол, Aq 2 и А, в конце которых размещаются соответственно вершины 1, 7 и 2. От вершины 2 проводятся ребра А1>2 и А21, на концах которых размещаются соответственно вершины 3 и 9, и т.д. В итоге на графе-дереве должны быть показаны все имеющиеся на размерной схеме поверхности (вершины) и соединяющие их технологические размеры (ребра). Если этот граф построен правильно, то на нем не должно быть разрывов и замкнутых циклов (контуров).

Затем на граф-дерево технологических размеров в виде ребер, соединяющих соответствующие вершины, наносятся конструкторские размеры (утолщенными дугами) и припуски (волнистыми линиями). Таким образом получаем граф технологических размерных цепей (рис. 3.30). На этом графе технологические размерные цепи представляют собой кратчайшие размерные контуры, состоящие из припуска или конструкторского размера и технологических размеров. Так, например, припуск Z2 2 — замыкающее звено в размерной цепи с составляющими звеньями Aq>2, А, А и А2 2; конструкторский размер К, — замыкающее звено в размерной цепи с составляющими

Граф технологических размерных цепей

Рис. 3.30. Граф технологических размерных цепей

звеньями А, А41, А2 2 иА21; конструкторский размер К3 совпадает с технологическим размером AL2, т.е. выдерживается непосредственно.

Для определения увеличивающих и уменьшающих звеньев по графу (см. рис. 3.30) поступают следующим образом. Мысленно начинают обход размерного контура по замыкающему звену от вершины с большим номером к вершине с меньшим номером. Если в направлении обхода составляющее звено соединяет вершину с меньшим номером с вершиной с большим номером, то оно увеличивающее, если наоборот — то уменьшающее. Например, обход размерного контура Z22, Aq2, А, А, А22 (см. рис. 3.30) начинаем от вершины 7к вершине 6. Уравнение размерной цепи будет

Технологические размерные цепи и результаты вычисления их замыкающих звеньев (припусков и конструкторских размеров) для рассматриваемого примера приведены в табл. 3.6. Результаты расчетов, выполненных методом максимума-минимума, показывают следующее.

Технологический процесс изготовления пуансона не обеспечивает получение конструкторского размера Kj, являющегося замыкающим звеном в размерной цепи с составляющими звеньями А, А, А2 2

Технологические размерные цепи

Проверяемый размер

Схемы размерных цепей

Уравнения размерных цепей и вычисление значений замыкающих звеньев

К, = 55-0>74

К1 = А2.1 + А5.1 " А2.2 “ А4. й

К,-55,2 оз + 30±0,026 - 30±0,1 - 0,210,05 = 55$$6

К2 = 3010,026

К2 = А51 = 3010,026

К3= 1±0,3

к312 = 1±0,3

К4= 1±0,3

К4 = А2341;

К4 = 1,2±0,2 - 0,2±0,05 = = 1+0,25

Z,i =y).i- Ai.n

7 _ со+1,0 сп _ л+1,74 ^1,1 ~ -’“-0,5 “ 3' -0,74 “ z-0,5

Zu

^2,1 =.l ~^2.Ь

^2,1 = 57_0 74 -55,2_0>3 =

- 0-0,74

Z22

^2,2 = А1.1 + А2.2- ^0.2“ A2.l!

^2,2 = 57_о,74 + 30±0,1 - -30!J:05 -55,2_0>3 = 1,8!?;894

Проверяемый размер

Схемы размерных цепей

Уравнения размерных цепей и вычисление значений замыкающих звеньев

Z5.1

^5.1 = А2.2 +А - А;

Z5, = 30±0,1 + 0,2±0,05 - - 30±0,026 = 0,2±0,176

и А. Вместе с тем расчетная погрешность Kj (0,652 мм) меньше его допуска (0,74 мм). Поэтому для обеспечения заданных по чертежу предельных отклонений размера Kj необходимо лишь откорректировать номинальные значения соответствующих технологических размеров. Конструкторские размеры К2 и К3 выдерживаются при изготовлении пуансона непосредственно, совпадая соответственно с технологическими размерами А и А1-2. Конструкторский размер К4, являясь замыкающим звеном в размерной цепи с составляющими звеньями А2 з и А, получается в соответствии с требованием чертежа.

Обратимся теперь к анализу расчетных значений припусков на обработку. Минимальные значения припусков ZlA и Z21 достаточны для обеспечения требуемого качества поверхностных слоев; колебание значений этих припусков невелико, что обеспечит достаточно стабильные условия обработки. Минимальное значение припуска Z2 2 является отрицательным, что может привести к браку по качеству поверхностного слоя (на части заготовок будет сохраняться чернота). Минимальное значение припуска Z51 составляет всего 0,024 мм, что может оказаться недостаточным для удаления дефектного слоя.

Таким образом, рассмотренный технологический процесс в целом должен быть признан неудовлетворительным, требующим соответствующей корректировки.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >