4 страница. Пример. В технологическом процессе изготовления корпуса предусмотрена операция по

Пример. В технологическом процессе изготовления корпуса предусмотрена операция по расточке отверстия диаметром D (рис. 4.4). При выполнении отверстия должны быть выдержаны размер а и технические требования, касающиеся правильности взаимного расположения отверстия относительно других поверхностей детали.

Требуется: выбрать технологическую базу для рассматриваемой операции; разработать схему базирования.

Рис. 4.3. Варианты заданий

Решение.

1. Одной из конструкторских баз является плоскость А основания. Ее и следует принять за технологическую установочную базу, создав под ее базирование три опорные точки 1, 2 и 3 (рис. 4.5).

Рис. 4.4. Корпус

Рис. 4.5. Схема базирования корпуса

Технологической направляющей базой следует принять плоскость Б с двумя опорными точками 4 и 5. Эта база позволит обработать отверстие перпендикулярно этой плоскости. Для обеспечения симметричности расположения отверстия относительно наружного контура можно использовать в качестве технологической базы поверхность В, но конструктивно легче воспользоваться для этого поверхностью Г полуцилиндра и использовать для этой цели приспособление с подвижной призмой

На основании изложенного применим технологическую базу из трех поверхностей: А, Б и Г (рис. 4.5).

4. Контрольные вопросы

1. Какова суть понятий базирование, закрепление, установка.

2. Что называют базой?

3. Какие поверхности призматической детали выбирают в качестве установочной, направляющей и опорной

4. Правила размещения опорных точек на деталях, представляющих собой тела вращения.

5. Как классифицируют базы по количеству лишаемых деталь степеней свободы?

6. Какие следует соблюдать правила при разработке технологических процессов для уменьшения погрешностей установки?

7. В чем суть правил постоянства и совмещения баз?

9. Что называют схемой базирования?

10. Каким образом рекомендуется выполнять базирование валов, корпусных деталей и фланцев?

5. Литература

1. Справочник технолога – машиностроителя. В 2-х т.. Т. 1 / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К.Мещерякова. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1985. - 656 с.

2. Проектирование технологических процессов механической обработки в машиностроении: Учеб. пособие / В. В. Бабук, В. А. Шкред, Г. П. Кривко, А. И. Медведев; Под ред. В.В. Бабука.– Мн.: Выш. шк., 1987.– 255 с.: ил.

3. Проектирование технологии: Учебник для студентов машиностроительных специальностей вузов / И.М. Баранчукова, А.А. Гусев, и др.; Под общ. ред. Ю. М. Соломенцева. – М.: Машиностроение, 1990. – 416 с.

4. Соловьев С.Н. Основы технологии судового машиностроения. – 3-е изд., перераб. и доп. - СПб.: Судостроение, 1992. – 352 с.; ил.

Практическая работа №5

Расчет линейной технологической размерной цепи

для определения точности обработки

Цель работы – ознакомление с методикой и приобретение навыков расчёта размерных цепей.

1. Общие положения

Размерной цепью называют совокупность взаимосвязанных размеров (звеньев), образующих замкнутый контур и определяющих взаимное положение поверхностей или осей одной детали или нескольких деталей в сборочном соединении.

Размерные цепи, определяющие точность относительного положения поверхностей (или осей) одной детали называются детальными, а определяющие положение детали в сборочной единице – сборочными.

По расположению звеньев различают линейные, угловые, плоские и пространственные размерные цепи.

Размерную цепь называют линейной, если все ее звенья являются линейными размерами и располагаются в одной плоскости на параллельных прямых. Угловая размерная цепь - это цепь, звенья которой представляют собой угловые размеры. Размерную цепь называют плоской, если звенья цепи расположены произвольно в одной плоскости или нескольких параллельных плоскостях. Звенья пространственной размерной цепи расположены произвольно в пространстве. При изготовлении деталей пространственные размерные цепи, как правило, не используют.

По области применения различают конструкторские, измерительные и технологические размерные цепи.

Конструкторскими называют размерные цепи, с помощью которых решается задача обеспечения точности при конструировании и сборке изделий. Такие цепи определяют расстояния между поверхностями или осями деталей в изделии. Измерительные размерные цепи - это размерные цепи, с помощью которых измеряют те или иные параметры, характеризующие точность детали или изделия. Технологические размерные цепи позволяют решать задачи, связанные с обеспечением точности при изготовлении изделий. Такие цепи соединяют межпереходные размеры, так же как и размерные цепи станков и других видов оборудования, с помощью которых эти размеры получают. Технологическая размерная цепь позволяет определять расстояния между поверхностями изделия при настройке станка или расчете межоперационных размеров и припусков.

Основным свойством линейной размерной цепи является её формализованная незамкнутость. Это достигается за счет того, что в практически замкнутом контуре один из размеров специально не указывают на чертеже. Такой подразумеваемый размер называют замыкающим (или исходным). Исходным называют звено в тех случаях, когда с него начинается построение размерной цепи. Замыкающим звеном заканчивают размерную цепь.

Каждая размерная цепь может содержать только одно замыкающее (исходное) звено. Это звено обычно непосредственно не выполняется, а представляет собой результат получения всех остальных звеньев цепи. Его при изготовлении не контролируют, а все погрешности обеспечения точности остальных заданных размеров автоматически относятся на этот размер.

Размеры, заданные на чертеже в явном виде, называют составляющими. С изменением составляющих звеньев изменяется и замыкающее звено.

Увеличивающее звено - звено, с увеличением которого возрастает замыкающее звено.

Уменьшающее звено - звено, с увеличением которого уменьшается замыкающее звено.

При проектировании техпроцесса в случае необходимости, любой составляющий размер можно превратить в замыкающий и наоборот. В тех случаях, когда линейные размерные цепи рабочих чертежей не соответствуют технологическим, требуется произвести перерасчёт этих размерных цепей.

Расчеты размерных цепей выполняют двумя методами:

1) методом максимума – минимума (полной взаимозаменяемости), при котором учитывают только предельные отклонения составляющих звеньев. Метод обеспечивает полную взаимозаменяемость изделий. Данный метод экономически целесообразен для цепей с небольшим числом звеньев (3...5), составленных из размеров пониженной точности (с большими полями допусков);

2) теоретико-вероятностным методом, при котором учитываются законы рассеяния размеров деталей и случайный характер их сочетания при сборке. Теоретико-вероятностным методом следует пользоваться при расчете многозвенных размерных цепей, составленных из размеров с ограниченными допусками. Он позволяет в два и более раза увеличить поле допусков размеров деталей, что снижает стоимость их изготовления и удешевляет изделие в целом. Однако итоговые результаты допускают вероятность получения брака, поэтому при прогнозировании точности реальных технологических процессов применяются редко.

При расчётах размерных цепей пользуются формулами определения:

1) номинальный размер замыкающего звена

А_Δ = А₁ – А₂,

где А₁ – размер, связывающий конструкторскую и технологическую базы;

А₂ – размер, связывающий технологическую базу с обрабатываемой поверхностью.

2) верхнее предельное отклонение es_Δ замыкающего звена равно верхнему предельному отклонению увеличивающего размера минус сумма нижних предельных отклонений уменьшающих размеров:

3) нижнее предельное отклонение ei_Δ замыкающего звена равно нижнему предельному отклонению увеличивающего звена минус сумма верхних предельных отклонений уменьшающих размеров:

4) погрешность ε_Δ (допуск Т_Δ) размера замыкающего звена при решении по методу «максимума – минимума» равна сумме полей допусков всех составляющих размеров

ε_Δ = Т_Δ= ΣТ_i = Т_А1 + Т_А2,

где Т_i – допуск на размер каждого звена цепи; Т_А1 – допуск на размер, установленный чертежом; Т_А2 – допуск на технологический размер, значение которого зависит от метода обработки и устанавливается в соответствии с нормативом средней экономической точности обработки;

5) погрешность ε _Δ (допуск Т_Δ) размера замыкающего звена при расчете по вероятностному методу

,

где K_с – среднее значение коэффициента рассеивания; обычно K_с =1,5, а в производствах с отлаженным технологическим процессом K_с = 1,2; ΣТ_i - сумма полей допусков всех составляющих размеров цепи; m – число составляющих звеньев цепи.

При расчете с использованием теории вероятности для случая рассеивания погрешностей по закону нормального распределения используют формулу:

,

где - половина поля допуска звеньев цепи.

2. Задание

Установить, будет ли выдержана в результате выполнения указанной обработки заданная точность размера. Для этого:

1) определить и обозначить на чертеже конструкторскую и технологическую базы;

2) составить технологическую размерную цепь;

3) определить номинальные размеры составляющих и замыкающего звеньев;

4) определить погрешность технологического и замыкающего звеньев;

5) сделать вывод о возможности получения размера l с заданной точностью и, при необходимости, дать рекомендации для выполнения основного условия обеспечения точности.

Данные для выполнения работы приведены в табл.5.1 и рис.5.2.

Таблица 5.1 - Данные для выполнения задания

Вариант	Рисунок	Содержание операции	Размер l, мм
	5.2,а	Строгать плоскость 1 начерно	l1 =150± 0,5
	5.2,б	Строгать плоскость 1 начисто	l1 =130± 0,12
	5.2,б	Строгать плоскость 2 окончательно (тонкое)	l2 =170±0,1
	5.2,в	Подрезать торец 1 начерно	l1 =60±0,3
	5.2,г	Подрезать торец 2 начисто	l2 =30±0,15
	5.2,г	Подрезать торец 2 окончательно (тонкое точение)	l2 =40±0,05
	5.2,д	Подрезать торец 1 начерно	l1 =100±0,2
	5.2,д	Притереть торец 1	l1 =80±0,03
	5.2,е	Подрезать торец 2 начисто	l2 =30±0,1
	5.2,е	Шлифовать пов. 2 предварительно	l2 =30±0,1
	5.2,ж	Шлифовать плоскость 1 (точное шлифование)	l1 =15±0,02
	5.2,з	Шлифовать плоскость 2 (тонкое шлифование)	l2 =175±0,015
	5.2,з	Притереть плоскость 2	l2 =190±0,02
	5.2,и	Протянуть пов. 1 предварительно	l1 =70± 0,12
	5.2,к	Фрезеровать плоскость 2 окончательно	l2 =30±0,1
	5.2,л	Протянуть пов.2 окончательно (точное)	l2 =20±0,06
	5.2,л	Фрезеровать пов.1 начерно	l1 =170± 0,3

3. Методика выполнения работы

Пример. На настроенном горизонтально-фрезерном станке, работающем по наладке, начисто обрабатывается указанная плоскость (рис.5.1, а). При этом должен быть выдержан координирующий размер l = (70 ±0,05) мм. Требуется установить, будет ли выдержана при обработке заданная точность размера.

Рис.5.1. Операционный эскиз детали (а), конструкторская (б) и технологическая (в)

размерные цепи

Рис. 5.2. Операционные эскизы

Решение.

Из условия и по операционному эскизу (рис.5.1, а) видно, что за технологическую базу принята нижняя плоскость А заготовки. Конструкторской и измерительной базами для контроля размера l является верхняя плоскость Б. При не совмещении технологической и конструкторской базы возникает погрешность базирования, которая может повлиять на точность координирующего размера l.

Чтобы понять, получится ли размер l с заданной точностью ±0,05 мм, необходимо пересчитать конструктивные размеры технологической цепи.

Для этого по технологической размерной цепи (рис.5.1, в) рассчитаем погрешность ε_l с которой может быть выполнен размер l,и сравним eе с допуском на этот размер, указанным на чертеже. Т_l = ± 0,05 мм = 0,1 мм (при выполнении задания см. табл.5.2). Должно быть выдержано условие ε_l ≤ Т_l.

1.Рассматриваемая технологическая размерная цепь (рис.5.1, в) линейная и состоит из трех звеньев. Интересующий нас размер l = 70 мм будем считать замыкающим звеном A _Δ = l = 70 мм, а его допуск обозначим Т _Δ. Первое составляющее звено – размер А₁ = 85h8(_-0,054) является звеном увеличивающим; второе составляющее звено - размер А₂ является уменьшающим.

Номинальные размеры этой цепи связаны уравнением: A_Δ=А₁-А_{2 ,} откуда технологическое звено А₂ = А₁ - А_Δ = 85 – 70 = 15 мм.

Точность размера А₂ обусловливается нормами экономической точности обработки на станках (табл.5.3). Для нашего случая погрешность (или допуск) этого размера составляет Т_А2=0,06 мм.

2. Так как количество звеньев цепи равно трем, расчет производим методом полной взаимозаменяемости. Тогда допуск замыкающего звена Т _Δ:

Т _Δ = Т_А1+Т_А2 = 0,054+0,06 = 0,114 мм

где Т_А1 - допуск на увеличивающий размер А₁, Т_А1 = 0 - (-0,054) = 0,054мм (по чертежу и табл. 5.2); Т_А2 – допуск на уменьшающий технологический размер А₂, Т_А2=0,06мм (табл.5.3). Отсюда Т _Δ = 0,054 + 0,06 = 0,114 мм

3. Погрешность ε_l, с которой может быть выполнен размер l при несовпадении баз, будет равна допуску замыкающего звена технологической размерной цепи ε_l = Т _Δ = 0,114 мм.

Допуск по чертежу Т_l = 0,1мм меньше, чем возможная погрешность при обработке ε_l = 0,114 мм, что совершенно недопустимо. Следовательно, нужно принять меры, чтобы добиться выполнения условия ε_l ≤ Т_l

Таблица 5.2 - Значения допусков (±, мкм) для номинальных размеров до 500 мм

Интервалы размеров, мм

Квалитет точности

До 3

св. 3 до 6

» 6» 10

» 10» 18

» 18» 30

» 30» 50

» 50» 80

» 80» 120

22

» 120» 180

» 180» 250

72

» 250» 315

»315» 400

» 400» 500

Для этого, во-первых, можно поставить вопрос перед конструктором о снижении точности размера l, т. е. о расширении допуска Т_l до значения 0,12мм, тогда l = 70 ±0,06 мм. Условие Т _Δ ≤ Т_l, а соответственно и ε_l ≤ Т_l будет выдержано.

Во-вторых, применить в качестве завершающей (финишной) обработки тонкое фрезерование или чистовое шлифование. Экономическая точность этих процессов выше и при них Т_А2 = 0,025 мм.

Тогда ε_l = Т _Δ = (0,054+0,025) = 0,079 мм. Условие ε_l ≤ Т_l выдержано.

В-третьих, составляющий размер А₁ = 85h8 получен при обработке плоскостей А и Б до рассматриваемой операции. Если предшествующую обработку выполнить точнее на один квалитет, то допуск размера будет 85h7_(-0,035). Тогда погрешность обработки ε_l = Т _Δ = (0,035+0,06) = 0,095 мм. Условие ε_l ≤ Т_l выдержано.

В-четвертых, допуск замыкающего звена рассчитывают с использованием теории вероятностей для случая рассеивания отклонений по закону нормального распределения: , или ε_l =Т_Δ=0,08 мм. Условие ε_l ≤ Т_l выполнено.

В-пятых, при незначительном объеме выпуска деталей, т.е. в единичном или мелкосерийном производстве, можно работать не по наладке, а, например, со снятием пробных стружек. При обработке каждой детали контролируется размер l.

Таблица 5.3 - Экономическая точность некоторых методов обработки в мм

Методы обработки	Точность	Методы обработки	Точность
Точение, строгание: черновое чистовое тонкое	0,4 0,2 0,06	Шлифование: предварительное точное тонкое	0,12 0,02 0,01
Фрезерование:   черновое чистовое и точное	0,2 0,06	Суперфиниширование (хонингование) обычное тонкое	0,03 0,02
Протягивание: обычное точное	0,05 0,03	Притирка	0,01

Контрольные вопросы

1. Какое звено называют увеличивающим, уменьшающим и замыкающим?

2. Какой метод расчета размерных цепей обеспечивает полную взаимозаменяемость изделий и для каких цепей его применяют?

3. Чему равна погрешность ε_Δ размера замыкающего звена при решении по методу «максимума – минимума»?

4. Какое условие должно быть выполнено, чтобы обеспечить необходимую точность размера, если при обработке нарушено правило совмещения баз?

5. Литература

1. Справочник технолога – машиностроителя. В 2-х т.. Т. 1 / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К.Мещерякова. – М.: Машиностроение, 1985. - 656 с.

2. Проектирование технологии: Учебник для студентов машиностроительных специальностей вузов / И.М. Баранчукова, А.А. Гусев, и др.; Под общ. ред. Ю. М. Соломенцева. – М.: Машиностроение, 1990. – 416 с.

Практическая работа № 6

Выбор маршрута механической обработки поверхности

Цель работы – приобретение практических навыков определения последовательности обработки поверхности детали для достижения требуемой точности размера и шероховатости поверхности.

1. Общие положения

Детали машин характеризуются точностью размеров, формы, взаимного расположения поверхностей и шероховатостью. Качество поверхности и точность размеров зависят от метода обработки (Приложение В).

При проектировании маршрута руководствуются тем, что каждый последующий метод обработки должен обеспечивать размер на 2 – 3 квалитета точнее предыдущего.

Шероховатость поверхности в ходе обработки должна уменьшается сначала резко (после черновых переходов параметры снижаются в 4...5 раз), затем медленнее при выполнении завершающих отделочных переходов - в 1,5...2 раза.

Определение маршрутов обработки отдельных поверхностей выполняют в следующей последовательности.

1) Устанавливают метод окончательной обработки детали, ориентируясь на таблицы точности размеров и качества поверхности после обработки. При этом возможны несколько видов обработки, обладающих примерно одинаковыми технологическими показателями.

2) С учетом тех же факторов намечают первоначальный метод обработки в нескольких вариантах и выбирают оптимальный.

3) Назначают промежуточные методы обработки. При этом предполагают, что каждому методу окончательной обработки может предшествовать один или несколько возможных предварительных. Например, тонкому растачиванию отверстия предшествует чистовое, а чистовому – черновое растачивание или черновое зенкерование литого отверстия.

Число этапов обработки (предварительной, промежуточных, окончательной) зависит от точности размеров и от уровня относительной геометрической точности формы поверхности (допусков цилиндричности, круглости, профиля продольного сечения, плоскостности). При высокой относительной геометрической точности поверхности деталей промежуточных этапов обработки больше, чем при нормальной. Меньшая точность поверхности заготовки потребует большего числа этапов обработки по сравнению с более точной заготовкой. У заготовок высокой точности может быть достаточной однократная обработка поверхностей.

На число этапов обработки может влиять и необходимость выполнения термической обработки, которая вызывает деформации заготовки в целом и коробление отдельных ее поверхностей. Для уменьшения их влияния на точность предусматривают дополнительную механическую обработку после ТО.

После чернового растачивания нельзя применять, например, тонкое растачивание, так как погрешность, полученная при черновом растачивании значительно превышает глубину резания при тонком.

Число вариантов маршрута обработки поверхности, удовлетворяющих техническому принципу, может быть весьма большим. На рис. 6.1 приведено построение вариантов маршрута обработки сквозного отверстия Æ50 ±0,021, Ra 0,63 по 7-му квалитету точности. Отверстие диаметром 42 ±0,32, Rz 160 в заготовке получено литьем по IT13…15. В качестве предварительной обработки можно назначить и черновое зенкерование или черновое растачивание, а в качестве окончательной, обеспечивающей требуемые точность и шероховатость поверхности, – точное развертывание, тонкое растачивание, чистовое шлифование или чистовое протягивание. Для рассматриваемого случая возможны 24 различных маршрута обработки отверстия. Выбранный маршрут обведен жирной линией.

Рис. 6.1. Построение вариантов маршрута обработки отверстия Æ 50 ±0,021, Ra0,63

Число вариантов можно уменьшить с учетом некоторых обстоятельств:

1) возможность обработки данной поверхности на одном станке за несколько последовательных переходов (снижение погрешности обработки и времени на переустановку заготовки);

2) ограничение применения других методов обработки из-за недостаточной жесткости заготовки или из-за конфигурации заготовки;

Дата добавления: 2015-10-28