Початкові дані

Допуски технологічних розмірів призначаються виходячи з очікуваної точності обробки на відповідних операціях попередньо розробленого маршруту механічної обробки. Вони можуть визначатися за формулою

ЛЕКЦІЯ 12 Розмірний аналіз технологічних процесів

Метою розмірного аналізу технологічного процесу є:

- визначення технологічних розмірів і розмірів вихідної заготовки, а саме розмірів, які з’єднують між собою плоскі поверхні, плоскі поверхні з осями отворів і осі отворів між собою;

- визначення максимальних припусків на обробку плоских поверхонь;

- перевірка правильності побудови маршруту механічної обробки і правильності призначення допусків на технологічні розміри.

В залежності від форми деталі, розмірний аналіз може виконуватись у напрямі однієї, двох або трьох координатних осей.

Розмірний аналіз технологічного процесу виконують після розробки маршруту механічної обробки у такій послідовності: вибір розташування технологічних розмірів; попереднє визначення допусків технологічних розмірів; побудова розмірної схеми технологічного процесу; побудова похідного і вихідного графів-дерев та суміщеного графа; знаходження рівнянь технологічних розмірних ланцюгів; визначення проміжних мінімальних припусків, на обробку плоских поверхонь; визначення технологічних розмірів, розмірів вихідної заготовки, максимальних припусків, корекція допусків технологічних розмірів

12.1 Вибір розташування технологічних розмірів

Цей пункт передбачає вибір технологічних розмірів, які з’єднують між собою плоскі поверхні, плоскі поверхні з осями отворів і осі отворів між собою.

Розташування технологічних розмірів призначається таким чином, щоб забезпечувалась відсутність або мінімальність похибки базування, тобто щоб виконувався принцип суміщення баз або здійснювалась обробка з одного установа тих поверхонь, які координуються відповідним технологічним розміром.

Вибране розташування технологічних розмірів потрібно показати на ескізах маршруту механічної обробки, що вибраний як оптимальний за результатом порівняння за мінімумом приведених витрат. У записах змісту переходів мають бути відображені ті технологічні розміри, які на цих переходах забезпечуються.

12.2 Попереднє визначення допусків технологічних розмірів

,

де – сумарна похибка механічної обробки на технологічний розмір В_і; – середньостатистична точність способу механічної обробки.

Величину можна знайти в навчальній і довідниковій літературі, наприклад в [4, с. 150 − 153] та ін.

Допуски розмірів вихідної заготовки визначають за відповідними стандартами на заготовки під час її проектування.

Зміст і послідовність виконання подальших етапів розмірного аналізу для більшої наочності розглянемо на прикладі деталі типу «фланець»
(рис. 13). Розмірний аналіз виконується у напрямі осі обертання деталі.

1. Заготовка – виливок в піщано-глинисті форми із сірого чавуну (рис. 14).

2. Тип виробництва – середньосерійний.

Маршрут механічної обробки заготовки показаний у таблиці 5. У зміст переходів операцій маршруту умовно не включена обробка циліндричних поверхонь, оскільки їх розміри не впливають на результати розмірного аналізу.

Таблиця 5 — Маршрут механічної обробки (до прикладу виконання розмірного аналізу технологічного процесу)

Номер назва та зміст операції	Схема базування і обробки	Обладнання
005 Токарно-револьверна з ЧПК 1. Точити поверхню 1 попередньо в розмір В1 2. Точити поверхню 1 остаточно в розмір В2. 3. Точити поверхню 2 однократно в розмір В3.		Токарно-револьверний з ЧПК 1В340Ф30
010 Токарно-револьверна з ЧПК 1. Точити поверхню 1 попередньо в розмір В4, поверхню 2 однократно в розмір В5. 2. Точити поверхню 1 остаточно в розмір В6.		Токарно-револьверний з ЧПК 1В340Ф30
015 Плоскошліфувальна   1. Шліфувати площину в розмір В7.		Плоскошлі-фувальний 3701

Таблиця 6 — Допуски технологічних розмірів

Технологічний розмір	Квалітет точності	Попереднє значення допуску, мм	Остаточне значення допуску, мм
В1		0,15	0,15
В2		0,09	0,09
В3		0,09	0,09
В4		0,21	0,186
В5		0,09	0,09
В6		0,084	0,084
В7		0,052	0,052

Допуски деяких технологічних розмірів можуть бути в подальшому уточнені. У цьому випадку в останньому стовпчику таблиці 6 показують остаточно прийняті значення допусків усіх технологічних розмірів.

Вважаємо, що допуски розмірів вихідної заготовки складають Т(З₁)=0,9 мм; Т(З₂)=1,2 мм; Т(З₃)=0,9 мм.

12.3 Побудова розмірної схеми технологічного процесу

Розмірна схема технологічного процесу (рис. 15) будується так. У верхній частині аркуша показують ескіз деталі таким чином, щоб вісь, у напрямі якої здійснюється розмірний аналіз, розташовувалась горизонтально. Біля ескізу деталі показують розташування тих конструкторських розмірів, які визначають відстані між площинами та осями інших конструктивних елементів уздовж вибраної для аналізу осі. Конструкторські розміри позначають як К_і, де і – порядковий номер розміру. Порядок нумерації конструкторських розмірів – довільний. На ескізі деталі умовно показують також припуски z_j, де j – номер поверхні, яка з’являється після знімання відповідного припуску. Всі поверхні нумерують зліва направо. Через нумеровані поверхні проводять вертикальні прямі. Між вертикальними прямими знизу вгору вказують розміри вихідної заготовки З_т, де т – порядковий номер розміру вихідної заготовки (порядок нумерації розмірів вихідної заготовки – довільний), а також усі технологічні розміри В_k, де k – порядковий номер переходу. Переходи нумеруються у черговості їх виконання.

Рисунок 15 — Розмірна схема технологічного процесу

12.4 Побудова похідного і вихідного графів-дерев та суміщеного графа

Похідний і вихідний графи-дерева потрібні для побудови суміщеного графа, а на основі розгляду суміщеного графа знаходять рівняння технологічних розмірних ланцюгів.

Елементи теорії графів та правила побудови похідного і вихідного графів-дерев розглянуті в посібнику [26, с. 117 — 120]. Зауважимо лише, що вершинами усіх трьох графів є площини або осі циліндричних поверхонь заготовки і деталі.

Ребрами похідного графа-дерева (рис. 16) є розміри, які визначаються в результаті виконання розмірного аналізу, а саме технологічні розміри і розміри вихідної заготовки.

Рисунок 16 — Похідний граф-дерево

Ребрами вихідного графа-дерева (рис. 17) є конструкторські розміри і припуски.

Під час геометричної побудови обох графів-дерев слід розміщувати їх вершини в одних і тих же місцях. Якщо обидва графи-дерева сумістити так, щоб співпало розташування їх вершин, то отримаємо суміщений граф (рис. 18).

Якщо обидва графи-дерева сумістити, то такий суміщений граф дає можливість досить просто знайти рівняння технологічних розмірних ланцюгів.

Рисунок 17 — Вихідний граф-дерево

Рисунок 18 — Суміщений граф

12.5 Знаходження рівнянь технологічних розмірних ланцюгів

Правила знаходження рівнянь технологічних розмірних ланцюгів за суміщеним графом описані в [26, с. 121-123]. За цими правилами знаходимо і записуємо в таблицю 6 тільки ті рівняння, за допомогою яких у подальших розрахунках мають бути визначені кількісні значення всіх технологічних розмірів і розмірів вихідної заготовки.

Виявляючи рівняння технологічних розмірних ланцюгів, слід пам’ятати, що у кожному з цих рівнянь має бути лише одна вихідна ланка, а саме – або конструкторський розмір, або припуск. Першим має бути записане рівняння дволанкового розмірного ланцюга. Це рівняння відповідає переходу, на якому технологічний розмір дорівнює конструкторському. Таких переходів технологічний процес може містити декілька. Рівняння всіх дволанкових розмірних ланцюгів слід першими записати у таблицю 6 (порядок запису рівнянь дволанкових розмірних ланцюгів — довільний). Далі виконують виявлення і розрахунок технологічних розмірних ланцюгів за суміщеним графом у такій послідовності, щоб у кожному ланцюзі була лише одна невідома за величиною ланка, а інші ланки були б визначені розв’язанням попередніх рівнянь.

Таблиця 7 — Рівняння технологічних розмірних ланцюгів

№ рівняння	Розрахункове рівняння	Вихідне рівняння	Розмір, що визначається

12.6 Визначення проміжних мінімальних припусків
на обробку плоских поверхонь

Під час виконання розмірного аналізу технологічного процесу припуски можуть визначатися як розрахунково-аналітичним методом, так і за допомогою нормативних таблиць. Для скорочення часу під час курсового проектування рекомендується визначати припуски на обробку плоских поверхонь за таблицями, які є, наприклад, в [29, с. 187, 189]. Таким чином, знайдемо значення мінімальних припусків і запишемо їх в таблицю 7.

Таблиця 8 — Мінімальні проміжні припуски на обробку плоских
поверхонь

Отримуваний технологічний розмір	Спосіб обробки	Позначення припуску	Кількісне значення мінімального припуску, мм
В1	Попереднє точіння	z2min	1,1
В2	Чистове точіння	z3min	0,6
В3	Однократне точіння	z6min	1,1
В4	Попереднє точіння	z10min	0,6
В5	Однократне точіння	z7min	1,1
В6	Чистове точіння	z9min	0,6
В7	Плоске шліфування	z4min	0,2

12.7 Визначення технологічних розмірів, розмірів вихідної заготовки,
максимальних припусків, корекція допусків технологічних розмірів

Послідовно, починаючи з рівняння 1 (див. табл. 7), з використанням методу максимуму-мінімуму розв’язуємо пряму задачу розрахунку розмірних ланцюгів, а саме виходячи із відомих значень вихідних ланок, мінімальних припусків і конструкторських розмірів, знаходимо значення складових ланок — технологічних розмірів і розмірів вихідної заготовки.

Рівняння 1

В₇= К₂ = 20_{- 0,052} мм.

Рівняння 2

Мінімальне значення вихідної ланки можна знайти з вихідного рівняння розмірного ланцюга (див. табл. 7), підставивши в це рівняння мінімальні значення збільшувальних ланок (у вихідному рівнянні зі знаком “ – “) і максимальні зменшувальних ланок (у вихідному рівнянні зі знаком “ + “). З урахуванням цього запишемо рівняння 2 у вигляді

z_{4 min} = В_{6 min} – В_{7 max} .

Оскільки невідомою у цьому рівнянні є ланка В₆ , то запишемо його відносно цієї ланки

В_{6 min} = z_{4 min} + В_{7 max}.

Підставивши числові значення відомих ланок, отримаємо

В_{6 min} = 0,2 + 20 = 20,2 (мм).

Очевидно, що

В_{6 max} = В_{6 min} + T(B₆) = 20,2 + 0,084 = 20,284 (мм).

Максимальний припуск

z_{4 max} = В_{6 max} – В_{7 min} = 20,284 – 19,948 = 0,336 (мм).

Рівняння 3

z_{9 min} = В_{4 min} – В_{6 max}.

В_{4 min} = z_{9 min} + В_{6 max} = 0,6 + 20,284 = 20,884 (мм).

В_{4 max} = В_{4 min} + Т(В₄) = 20,884 + 0,21 = 21,094 (мм).

z_{9 max} = В_{4 max} – В_{6 min} = 21,094 – 20,2 = 0,894 (мм).

Рівняння 4

К_{3 min} = В_{5 min} – В_{4 max} + В_{6 min} (18)

В_{5 min} = К_{3 min} + В_{4 max} – В_{6 min}.

В_{5 min} = 9,82 + 21,094 – 20,2 = 10,714 (мм).

В_{5 max} = В_{5 min} + Т(В₅) = 10,714 + 0,09 = 10,804 (мм).

Оскільки конструкторський розмір К₃ отримується не безпосередньо як технологічний розмір, а є результатом виконання технологічних розмірів В₅, В₄ і В₆, то для перевірки можливості досягнення необхідної точності розміру К₃ визначимо фактичне максимальне значення цього розміру

[К_{3 max}]_факт = В_{5 max} – В_{4 min} + В_{6 max} = 10,804–20,884+20,284=10,204 (мм).

Поле розсіювання розміру К₃ складатиме

δ(К₃) = [К_{3 max}]_факт – К_{3 min} = 10,204 – 9,820=0,384 (мм).

Оскільки δ(К₃) > Т(К₃) = 0,36 мм, то можна зробити висновок, що точність розміру К₃ не забезпечуватиметься.

Спробуємо зменшити допуск розміру В₄, тобто знайдемо Т(В₄), значення якого задовольнить вимогам точності до розміру К₃.

З рівняння (2) випливає, що

К_{3 max} = В_{5 max} – В_{4 min} + В_{6 max}. (19)

Запишемо рівняння (3) відносно В_{4 min}

В_{4 min} = В_{5 max} – К_{3 max} + В_{6 max}.. (20)

Підставивши значення відомих розмірів у формулу (4), отримаємо

В_{4 min} = 10,804 – 10,180 + 20,284=20,908 (мм).

Таким чином, уточнене значення допуску на розмір В₄ складе

Т(В₄) = В_{4 max} – В_{4 min} = 21,094 – 20,908=0,186 (мм).

Рівняння 5

К_{1 min} = В_{7 min} – В_{6 max} + В_{3 min}.

В_{3 min} = К_{1 min} + В_{6 max} – В_{7 min}.

В_{3 min} = 7,82+20,282 – 19,948=8,154 (мм).

В_{3 max} = В_{3 min} + Т(В₃) = 8,154 + 0,09=8,244 (мм).

Перевіримо можливість досягнення необхідної точності розміру К₁.

[К_{1 max}]_факт = В_{7 max} – В_{6 min} + В_{3 max} = 20 – 20,2 + 8,244=8,044 (мм).

Поле розсіювання розміру К₁ складає

δ(К₁) = [К_{1 max}]_факт – К_{1 min} = 8,044 – 7,820 = 0,224 мм. < Т(К₁) = 0,36 (мм).

Оскільки δ(К₁) < Т(К₁) = 0,36 мм, то точність розміру К₁ забезпечується.

Рівняння 6

z_{7 min} = В_{5 min} – В_{4 max} + В_{2 min}.

В_{2 min} = z_{7 min} – В_{5 min} + В_{4 max} = 1,1 – 10,714 + 21,884 = 12,270 (мм).

В_{2 max} = В_{2 min} + Т(В₂) = 12,270 + 0,090 = 12,360 (мм).

z_{7 max} = В_{5 max} – В_{4 min} + В_{2 max} = 10,804 – 20,884+12,360 = 2,280 (мм).

Розв’язуючи рівняння 7−10 аналогічно розв’язанню рівнянь 2 і 3 (див. табл. 7), знаходимо значення розмірів З₃, В₁, З₂, З₁ і припусків z_{10 max}, z_{3 max}, z_{2 max} та z_{6 max}.

Таким чином, в результаті виконання розмірного аналізу технологічного процесу механічної обробки фланця визначені технологічні розміри В₁ — В₇, розміри вихідної заготовки З₁ — З₃ і уточнений допуск та граничні відхилення технологічного розміру В₄. Це дозволяє забезпечити знаходження дійсних значень всіх конструкторських розмірів К₁ — К₃ в межах полів допусків.

Література − (С. 24-32) [5], (С. 111-129) [26].

Дата добавления: 2014-01-04