ВВЕДЕНИЕ. При проектировании технологических процессов (ТП) механической обработки заготовок размерные расчеты играют важную роль
При проектировании технологических процессов (ТП) механической обработки заготовок размерные расчеты играют важную роль, определяя точность, качество и экономичность изготовления деталей. В авиадвигателестроении используются высококачественные дорогостоящие стали и сплавы, требования к точности и качеству изготовления деталей являются более высокими, чем в обычном машиностроении. В связи с этим задача получения для проектируемого ТП оптимальных или близких к ним структуры и геометрических параметров процесса становится особенно актуальным. В авиадвигателестроении используются высококачественные дорогостоящие стали и сплавы, требования к точности и качеству изготовления деталей являются более высокими, чем в общем машиностроении. В связи с этим задача получения для проектируемого ТП оптимальных или близких к ним структуры и геометрических параметров процесса становиться особенно актуальной. Эти требования в полной мере обеспечиваются методикой технологических размерных расчетов, которая как в целом, так и в деталях соответствует закономерностям теории размерных цепей, что является необходимым и достаточным показателем высокого научного и инженерного уровня методик размерных расчетов (размерного анализа).[1] Теоретической основой методики расчета припусков, операционных допусков и операционных размеров является теория размерных цепей, созданная советскими учеными Б.С. Балакшиным, В.П. Пузановой, Н.А. Бородачевым, П.Ф. Дунаевым и др. В создании методов выявления и решения технологических размерных цепей, значительный вклад внесли С.И. Брук, Б.И. Лившиц, В.Н. Гостев, И.А. Иващенко, В.В. Матвеев и др. Размерной цепью называют совокупность размеров, непосредственно участвующих в решении поставленной задачи и образующих замкнутый контур. В зависимости от решаемой задачи размерные цепи разделяют на конструкторские, технологические и измерительные. Технологическими размерными цепями называют размерные цепи, звеньями которых могут быть операционные размеры, припуски и конструкторские размеры. В зависимости от расположения звеньев различают пространственные, плоские, линейные и угловые расчетные цепи. Большинство технологических размерных расчетов выполняется с использованием линейных цепей. В линейной расчетной цепи все звенья лежат в одной плоскости или параллельны друг другу. Размерная цепь состоит из звеньев, которыми могут быть любые размеры, а так же отклонения размеров. Звенья размерной цепи делятся на замыкающие и составляющие. Целью данной курсовой работы является углубление и закрепление знаний по технологическим размерным расчетам, получаемым студентами на аудиторных занятиях, и привитие студентам умений и навыков выполнения таких расчетов, как традиционными способами, так и автоматизированным с использованием ЭВМ. 1 ИЗУЧЕНИЕ И АНАЛИЗ РАБОЧЕГО ЧЕРТЕЖА И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ
Рисунок 1 - Рабочий эскиз детали
Рисунок 2 - Перечень обрабатываемых поверхностей
Рисунок 3 - Технологический процесс обработки заготовки Деталь имеет 10 обрабатываемых поверхностей: 6 цилиндрических и 4 плоских. Согласно технологическому процессу (рисунок 3) поверхности обрабатываются: Поверхность 1: токарным черновым и чистовым точением Поверхность 2: токарным черновым и чистовым точением Поверхность 3: токарным черновым и чистовым точением Поверхность 4: токарным черновым и чистовым точением. Поверхность 5: токарным черновым и чистовым точением, шлифованием. Поверхность 6: токарным черновым и чистовым точением, шлифованием. Поверхность 7:сверлением, зенкерованием, развертыванием. Поверхность 8: токарным черновым точением. Поверхность 9: расточкой. Поверхность 10: сверлением. Также все поверхности проходят термическую обработку. 2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИСХОДНОЙ ЗАГОТОВКИ НА ОСНОВЕ НОРМАТИВОВ ОБЩИХ ПРИПУСКОВ По таблице П17 [2] или по таблице 2 [1] определяем общие припуски на основе нормативов. Для нашего случая наибольшие габариты заготовки будут примерно мм. В В В 28 40 120 Для определения допусков на заготовку воспользуемся таблицами П8,9 [2].
Рисунок 4 – Чертеж заготовки 3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЛИНЕЙНЫХ ОПЕРАЦИОННЫХ РАЗМЕРОВ Методика определения линейных операционных размеров предусматривает построение и решение технологических размерных цепей.
3.1 ПОСТРОЕНИЕ РАЗМЕРНОЙ СХЕМЫ И ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРНЫХ ЦЕПЕЙ Для построения технологических размерных цепей воспользуемся исходной информацией, представленной в виде чертежа детали и операционных эскизов на каждую выполняемую операцию ТП. Размерная схема ТП строим следующим образом: - основными линиями изображаем контур готовой детали; - к каждому обрабатываемому торцу тонкими линиями пририсовываем припуски на обработку. Крайние тонкие линии образуют контур заготовки; - над проекцией детали наносим все заданные по чертежу линейные конструкторские размеры, индексируя их КР1, КР2, КР3, КР4, КР5; - ниже контура детали проставляем все линейные операционные размеры заданного направления в той последовательности, в какой они получаются по ТП (начиная с размеров заготовки). Размеры проставляем в виде векторов в направлении от исходной базы к обрабатываемой поверхности. Операционные линейные размеры обозначаем прописной буквой Аi, где i- порядковый номер по ТП; - каждый из операционных припусков обозначаем буквой z с индексом того линейного операционного размера, при выполнении которого он снимается. После построения размерной схемы приступаем к построению размерных цепей. Общее количество линейных размерных цепей с одной стороны равно количеству замыкающих звеньев – припусков на обработку и конструкторских размеров, а с другой – количеству определяемых операционных размеров. В данном случае количество размерных цепей равно 15, количество операционных размеров равно 15, следовательно, условие выполняется. Начинаем построение размерной цепи (РЦ) с определения ее замыкающего звена. Каждая РЦ может содержать только одно замыкающее звено. Составляющими звеньями РЦ служат операционные размеры Аi. На контуре цепи звенья изображаем в виде векторов, причем конец предыдущего должен совпадать с началом последующего, а конец последнего – с началом первого с тем, чтобы получить замкнутый контур. Построение цепей ведем, начиная с конца ТП, двигаясь к заготовке. Размерная схема ТП представлена на рисунке 5. Линейные размерные цепи представлены на рисунке 6.
Рисунок 5 - Размерная схема ТП для линейных размеров
Рисунок 6 – Линейные размерные цепи ТП 3.2 СОСТАВЛЕНИЕ УРАВНЕНИЙ РАЗМЕРНЫХ ЦЕПЕЙ И УСТАНОВЛЕНИЕ ОЧЕРЁДНОСТИ ИХ РЕШЕНИЯ В общем виде для линейных размерных цепей уравнение замыкающего звена имеет вид:
где Перед решением размерных цепей необходимо их упорядочить, т.е. установить порядок их решения. Каждая последующая цепь должна отличаться от предыдущей только одним неизвестным. Упорядочивание размерных цепей в соответствии с последователь-ностью их дальнейшего решения представлено в таблице 1.
Таблица 1 Уравнения размерных цепей
3.3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПЕРАЦИОННЫХ ДОПУСКОВ И ПРИПУСКОВ НА ОБРАБОТКУ На этом этапе проектирования определяются допуски на линейные операционные размеры и припуски на обработку согласно технологическому процессу (рисунок 3). Припуски на обработку определяем нормативным методом по таблицам П30…П32 [2] и заносим данные в таблицу 2. Допуски на операционные размеры назначаем по таблицам П4, П8 и П9 [2] в соответствии с выбранным квалитетом (классом точности) обработки (из табл. П2 [2]) и заносим данные в таблицу 2.
Таблица 2 Предварительные допуски на линейные операционные размеры и припуски на обработку заготовки
Таблица 3 Проверка обеспечения заданной точности конструкторских размеров
Таким образом, в нашем примере все принятые допуски на линейные операционные размеры, занесенные в таблицу 3, можно оставить без изменения (ужесточения) и перейти к расчету операционных размеров.
3.4 РАСЧЁТ ЛИНЕЙНЫХ ОПЕРАЦИОННЫХ РАЗМЕРОВ Если замыкающим звеном размерной цепи является припуск, то операционный размер вычисляется по формуле:
р.ц.1 КР3 = А13 А13 – вал, принимаем А13 = 12-0.018
р.ц.2 КР4 = А12 -A13 КР4min = А12min-A13max КР4max = А12max-A13min А12min = КР4min+ A13max =59.7+12=71.7 А12max = КР4max+ A13min=60.3+11.982=72.282 А12 – вал, принимаем А12 = 72-0.19
р.ц.3 КР5= А11 А11 – вал, принимаем А11 = 120-0.25
р.ц.4 КР2 = А11- A10 +A13 КР2min = А11min-A10max+A13min КР2max = А11max-A10min+A13max A10min= А11max+A13max - КР2max=120+12-40.4=91.6 A10max= А11min+A13min - КР2min=119.75+11.982-39.6=92.132 А10 – вал, принимаем А10 = 92-0.22
р.ц.5 Z11= A7 -A11 Z11min= А7min-А11max A7 min=Z11min+А11max = 0.7+120=120.7 A7 –вал, поэтому A7= A7min+T7=120.7+0.4=121.1 Принимаем А7=121.1-0.4
р.ц.6 КР1= А11-A7+ A8 КР1min = А11min-A7max+A8min КР1max = А11max-A7min+A8max A8min= A7max- А11min+ КР1min=121.1-119.75+19.6=20.95 A8max= A7min- А11max+ КР1max=120.7-120+20.4=21.1 A8 –отверстие, поэтому A8= A8min-T8=20.95-0.13=20.82 Принимаем А8=20.9+0.13
р.ц.7 Z10= A6 -A10 Z10min= А6min-A10max A6min=Z10min+А10max =0.6+92=92.6 A6 –вал, поэтому A6= A6min+T6=92.6+0.54=93.14 Принимаем А6=93.2-0.54
р.ц.8 Z13=A10-A13-А6+ A9 Z13min= А10min-A13max - А6max+ А9min A9min= A13max+ А6max- А10min+ Z13min =12+93.2-91.78+0.07=13.49 A9 –вал, поэтому A9= A9min+T9=13.49+0.11=13.6 Принимаем А9=13.6-0.11
р.ц.9 Z9=A6- A5 -A9 Z9min= А6min-A5max-А9max A5max = А6min -А9max- Z9min A5max = А6min -А9max- Z9min= 92.66-13.6-0.6=78.46 А5 – отверстие, A5= A5max-T5=78.46-0.55=77.91 Принимаем А5 =77.9+0.55
р.ц.10 Z7= A4 +A5-A7 Z7min= А4min+A5min-А7max А4min = А7max - A5min + Z7min=121.1-77.9+1.8=45 А4 – вал, поэтому A4= A4min+T4=45+0.62=45.62 принимаем А4 =45.62-0.62 р.ц.11 Z6=A4+A5-A6- A1 Z6min= А4min+A5min - А6max- А1max А1max = А4min + A5min – А6max - Z6min=45+77.9-93.2-1.5=28.2 A1 –вал, поэтому A1= A1min- Δн1=28.2-(-0.2)=28.4 ПринимаемA1=
р.ц.12 z5= A3 -A4-A5 Z5min= А3min-A4max-А5max А3min = Z5min + A4max+ А5max = 1.3+45.62+78.45=125.37 A3 – вал, поэтому A3= A3min- Δн3=124.37-(-0.9)=125.27 Принимаем А3=125.3
р.ц.13 z4= A2 -A4 Z4min=A2min-A4max A2min= A4max+Z4min=45.62+1.5=47.12 A2- вал, поэтому A2= A2min- Δн2=47.12-(-0.2)=47.32 Принимаем А2=47.32
Рисунок 7 - Размерная схема ТП для диаметральных размеров
Рисунок 8 – Диаметральные размерные цепи ТП
4 АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ В результате выполнения курсовой работы получили размеры проектируемой заготовки укрупненным методом на основе нормативов общих припусков и путем расчета операционных размеров от готовой детали до заготовки. Сопоставление полученных данных отражено в таблице 4, а также на рисунке 4. Рассчитанные укрупненным способом размеры штамповки записаны под размерными линиями, над размерными линиями проставлены размеры, определенные расчетом всех операционных размеров от окончательных операций до заготовки. Таблица 4 Сопоставление полученных данных
В результате расчета операционных размеров от готовой детали до заготовки операционные припуски определяли нормативным методом, поскольку он является более простым, удобным и менее трудоемким, и преимущественно используется в практике машиностроения. При этом для получения значений припусков близких к оптимальным, за счет более точного учета конкретных условий выполнения операций, можно было бы использовать поэлементный метод, но данный метод более трудоемкий. Однако имеется целый ряд случаев, когда использование расчетно-аналитического метода является не только желательным, но и обязательным: при расчете припусков на обработку отверстий в корпусных деталях; для операций окончательной обработки цилиндрических, плоских и сложных поверхностей после цементации, азотировании, закалки и т.п. Так же разницу полученных результатов можно объяснить: большим количеством составляющих звеньев в РЦ; большим количеством многозвенных цепей, что дает менее оптимальные значения линейных операционных размеров; а так же погрешностей связанных с округлением линейных операционных размеров.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ В курсовой работе был произведен анализ рабочего чертежа и технологического процесса изготовления детали. В результате определены допуски свободных размеров по ОСТ 100022-80, определены конструкторские базы. Выполнен укрупненный расчет размеров заготовки на основе нормативов общих припусков. По ОСТ 1.41187-78 определены общие припуски на механическую обработку с учетом материала заготовки и класса чистоты обработки. Для построения технологических размерных цепей использовали исходную информацию, представленную в виде чертежа детали и операционных эскизов на каждую выполняемую операцию ТП. Уравнения размерной цепи составлены относительно ее замыкающего звена, на основе данных размерной схемы технологического процесса и линейных размерных цепей. Определены операционные допуски и припуски на обработку по таблицам П2, П4, П30, П31, П32 [2]. Произведен расчет линейных операционных размеров по методу максимума-минимума. Произвели анализ полученных размеров проектируемой заготовки укрупненным методом на основе нормативов общих припусков и путем расчета операционных размеров от готовой детали до заготовки. Результатом данной курсовой работы является овладение навыками определения размерно-точностных параметров технологического процесса механической обработки заготовок.
|
с одной стороны, а с другой 
, 
, 
,, 
, 
, 
.
– замыкающее звено, 
– увеличивающее составляющее звено, 
– уменьшающее составляющее звено, m и n – количество соответственно увеличивающих и уменьшающих звеньев цепи.
, если же замыкающим звеном является конструкторский размер, то по формуле 
(при использовании метода максимума–минимума для вычисления 
) или же способом средних значений (при использовании вероятностного метода для вычисления 
). При определении размеров заготовки используем следующие формулы: 
и 
.
3.5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИАМЕТРАЛЬНЫХ РАЗМЕРОВ
