Размерный анализ

5 . Т ЕХНО Л ОГ ИЧ ЕС К И Е Р АЗМЕР Н ЫЕ ЦЕП И

[37_38]=–(38_308)+(37_308) [17_27]=(28_27)+(18_28)+(17_18)

Рис. 5.3. Звенья-припуски: (28_27) – припуск – составляющее звено;

[37_38] – припуск – замыкающее звено

Рис. 5.4. Звенья операционной размерной цепи при двустороннем фрезеровании

Для этого величину Zmin=(28_27) принимают равной:

Zmin=Rz+Df+Р(пр)+Е(у),

где Р(пр) – погрешности формы поверхности, образовавшиеся на предшествующей операции или технологическом переходе, Е(у) – погрешность установки на выполняемой операции или переходе, а сам припуск может быть представлен в виде:

Z TZ =[Rz+Df+Р(пр)+Е(у)] TZ

Разновидность описанного случая – обработка на специальных станках, имеющих устройство для позиционирования деталей, позволяющее снимать заданный размер припуска.

5.3.3.3. Пример двусторонней обработки на барабанно-фрезерном станке с базированием по одной

из обрабатываемых	поверхностей
показан на рис. 5.4.
Припуск (28_27)	принимается

за составляющее звено и определяется по аналогии с пунктом 5.3.3.2.

За замыкающее звено принимается припуск [17_18]. Он может быть найден из уравнения

[17_18]=–(18_28)–(28_27)+(17_27)

и его колебания составят w[17_18]=Т(18_28)+Т(28_27)+Т(17_27)

5.3.3.4. Иногда повторная обработка не определяется требованием изменения качества поверхностного слоя, т. е. возникает необходимость вести обработку поверхности в два перехода при неизменных параметрах шероховатости, дефектного слоя, погрешности геометрической формы и отклонения по расположению. Такое построение технологического процесса возможно в том случае, если предшествующая операция обеспечивает необходимое качество поверхности и технические требования, но не точность размера по чертежу.

Кначалу главы

Коглавлению

151

5 . Т ЕХНО Л ОГ ИЧ ЕС К И Е Р АЗМЕР Н ЫЕ ЦЕП И

В этом случае расчетный минимальный припуск следует принять отрицательным, а его величина может быть равной допуску на выполняемый размер. Так, если допуск на размер равен Т=0,2 мм, то минимальное значение припуска Zmin=–0,2 мм. В технологической операции, рассчитанной с использованием отрицательного припуска (Zmin), у некоторых деталей режущий инструмент будет проходить с рабочей подачей над обрабатываемой поверхностью с зазором, равным Zmin. Такой прием расчета Zmin обеспечивает уменьшение размеров заготовки и, одновременно, средних и максимальных припусков на операции.

5.3.3.5. При использовании заготовок с очень широкими допусками колебания припуска, на какой-либо поверхности, могут оказаться недопустимо большими. Тогда для ликвидации перегрузки режущего инструмента вводят дополнительную операцию или сложный технологический переход с использованием дополнительного режущего инструмента, а значение Zmin принимается отрицательным и равным по величине допуску на размер операции.

Zmin=–Т(пр),

где Т(пр) – допуск на размер в предварительной операции или переходе.

Такой прием позволяет уменьшить номинальный размер заготовки на величину Т(пр). На поле эскиза данной операции (при его оформлении) должно быть указано, что следы на поверхности от предшествующей операции допускаются. При последующей обработке следы будут удалены, но в значение Zmin должны быть включены Rz и Df, которые имели место у «черной» поверхности.

5.3.3.6. В процессе размерного анализа технологических процессов следует различать напуски и припуски на обработку.

В формировании размерных связей участвуют только припуски.

Напуском принято называть ту часть материала заготовки, необходимость удаления которой при последующей обработке вызвана упрощением формы исходной заготовки по отношению к форме готовой детали.

Припуском называют ту часть удаляемого материала, наличие которого на заготовке вызвано необходимостью обеспечения заданных требований по точности детали и качеству поверхностных слоев в процессе обработки. В тех местах, где удаляемый материал заготовки выступает в роли припуска, номинальная форма поверхности заготовки, как правило, совпадает с заданной номинальной формой готовой детали. В этом случае припуск рассматривают, как слой материала и оценивают расстоянием между поверхностями заготовки и детали. Следует отметить, что в литературе приводятся различные уравнения для определения минимального значения припуска, которые справедливы для способов расчета операционных размеров, предлагаемых авторами. Подробную информацию о припусках на механическую обработку содержит справочная литература.

Кначалу главы

Коглавлению

152

5 . Т ЕХНО Л ОГ ИЧ ЕС К И Е Р АЗМЕР Н ЫЕ ЦЕП И

Предлагаемая методика размерного анализа предусматривает расчет размеров с использованием дифференциально-аналитического метода определения составляющих минимального припуска, который отличается от припуска описанного в литературе, и позволяет упростить расчеты, повысить их точность и надежность.

Для определения величин шероховатости поверхности Rz и глубин дефектного слоя Df, полученных различными методами обработки, можно воспользоваться таблицами приложения 6 (см. с. 502). Сведения по рекомендуемым значениям глубин слоев насыщения и покрытий стальных поверхностей и их колебания приведены в приложении 7 (см. с. 503).

5.4. Назначение технологических допусков на операционные размеры

Показатели качества изделий тесно связаны с точностью обработки деталей машин. Конструктивные допуски и технические требования на изготовление назначают с учетом условий работы деталей в машине. Однако важно обязательное соблюдение технологического регламента изготовления детали на всех предшествующих переходах обработки, так как от них зависят результаты на финишных операциях.

В справочнике А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова приведены таблицы допусков формы плоских и цилиндрических поверхностей и значений параметра шероховатости в зависимости от допусков размеров и уровней относительной геометрической точности. При отсутствии указаний о допустимых отклонениях формы и расположения отдельных поверхностей, эти отклонения ограничивают полем допуска на размер. Однако на всех переходах механической обработки отклонения формы и расположения всех обрабатываемых поверхностей рекомендуется ограничивать частью допуска на размер с тем, чтобы исключить возможность появления брака.

Особенности выполнения отдельных операций не позволяют дать заключение о точности обработки по аналогии с другими операциями, так как между ними не бывает всестороннего сходства. В частности отличаются: состояние станков, режимы обработки, размеры и форма заготовок и другие технологические факторы.

Хотя таблицы дают общее представление о возможной точности обработки, они необходимы, прежде всего, как справочные данные при проектировании технологических процессов и содержат ориентировочные данные по точности для различных методов обработки, полученные в производственных условиях.

Каждому методу обработки соответствует определенный диапазон квалитетов точности размеров, точности формы, параметров шероховатости поверхности и глубины дефектного слоя. Для черновых переходов обработки это, в первую очередь, связано с точностью исходной заготовки, для чистовых – с точностью выполнения предшествующих переходов обработки и с условиями осуществления данного перехода.

Кначалу главы

Коглавлению

153

5 . Т ЕХНО Л ОГ ИЧ ЕС К И Е Р АЗМЕР Н ЫЕ ЦЕП И

Точность на каждом последующем переходе обработки данной элементарной поверхности обычно повышается. На черновых переходах точность повышается на один-три квалитета точности или одну-три ступени. На чистовых точность повышается на один-два квалитета или одну-две ступени точности формы обрабатываемой поверхности. Для деталей из чугуна, цветных сплавов размеры обрабатываемых поверхностей выдерживаются на один квалитет ниже.

Отклонения формы – на одну степень точности выше, чем детали, изготовленные из железоуглеродистых сплавов, и обработанные в аналогичных условиях. Таблицы точности обработки деталей машин, точности расположения, качества поверхности при обработке, допуска расположения и расчет точности обработки приведены в справочной литературе.

5.4.1.В методических рекомендациях МР 43-82 Госстандарта предлагается еще один способ назначения допусков на операционные размеры, который основан на учете среднестатистических величин погрешностей обработки w(ст), пространственных отклонений базовых поверхностей Р(пр) и погрешностей установки заготовок Е(у) на выполняемых операциях. Среднестатистические величины погрешностей механической обработки без учета погрешностей установки заготовок на станке и пространственных отклонений приведены в приложениях 8…14 (см. с. 503…510). Дополнительные данные могут быть взяты из справочной литературы.

5.4.2.Операционные допуски Т(оп) на размеры между плоскими поверхностями и на размеры замкнутых поверхностей (цилиндров), которые обработаны с одной установки, выбирают в соответствии с таблицами статистической точности для данного вида работ. Расчетная формула Т(оп)=w(ст).

5.4.3.В процессе обработки на настроенном станке в состав операционного допуска на размер между обработанной и измерительной базовой поверхностями следует включать погрешность установки Е(у) и пространственные отклонения измерительной базовой поверхности Р(пр). Расчетная формула:

Т(оп)=w(ст)+Р(пр)+Е(у).

5.4.4.При назначении операционного допуска на размер между обработанной

иизмерительной базовой поверхностями при обработке методом пробных проходов в состав допуска следует включать пространственные отклонения измерительной базовой поверхности. Погрешность установки в состав допуска не включается. Расчетная формула:

Т(оп)=w(ст)+Р(пр)

5.4.5. Величины погрешностей, возникающих на операциях получения исходных заготовок, могут быть определены из ГОСТов или соответствующих справочных материалов.

Кначалу главы

Коглавлению

154

5 . Т ЕХНО Л ОГ ИЧ ЕС К И Е Р АЗМЕР Н ЫЕ ЦЕП И

Для поковок стальных штампованных – ГОСТ 7505-74. Для поковок стальных, изготавливаемых свободной ковкой на прессах, – ГОСТ 7062-67. Чугунное литье – ГОСТ 1856-55. Стальное литье – ГОСТ 2008-55; точность отливок других типов – в соответствующих справочниках.

5.4.6. При выполнении размерного анализа, когда погрешности формы имеют самостоятельное значение, необходимо учесть их, введя в допуск размера.

Особое значение это имеет в случаях, когда на операции могут возникнуть следующие виды самостоятельных погрешностей формы: допуск прямолинейности плоскостей в разных направлениях; огранка цилиндрической поверхности с нечетным числом граней; допуск прямолинейности оси цилиндрической поверхности.

5.5. Размерные схемы технологических процессов

Размерные схемы представляют собой специальный технологический документ, в котором графически представляются размерные параметры детали на каждой технологической операции и фиксируются изменения каждого размерного параметра по мере выполнения процесса. Используя размерную схему, выявляют размерные цепи, которые впоследствии подлежат решению.

5.5.1. Условные обозначения в размерных схемах

Символика обозначения в размерных схемах должна быть достаточно гибкой и четкой, чтобы представить увязку размерных параметров изделия по операциям процесса обработки (для самых разнообразных способов задания размеров) и взаимное расположение поверхностей.

При изображении размерных схем используют условные обозначения, с помощью которых наносят размеры, выдерживаемые на операциях, снимаемые припуски и напуски (табл. 5.1, с. 156 и 157).

5.5.2. Классификация размерных схем

Размерные схемы можно разделить на четыре группы.

5.5.2.1. Схема линейных размеров Строится для расчета параметров точности продольных размеров валов, вту-

лок и других тел вращения, а также прочих деталей, при условии, что среди размеров нет диаметров или радиусов замкнутых поверхностей (окружностей). Предусматривает возможность построения цепей и дальнейшего расчета размеров.

Кначалу главы

Коглавлению

155

5 . Т ЕХНО Л ОГ ИЧ ЕС К И Е Р АЗМЕР Н ЫЕ ЦЕП И

Таблица 5.1

Условные обозначения в размерных схемах

.----------------------------------------------------------------------						.
|	N |		|	Условное		|
|п.п.|		С о д е р ж а н и е	|	обозначение		|
|----	+--------------------------------------------		+--------------------			|
|	|	Л и н и и и з н а к и	|			|
|	|а) начало отсчета размера		|	0		|
|	|б) составляющее звено с известным номиналом |			---------	+	|
|	|в) составляющее звено с определяемым		|			|
|	|	номиналом	|	– – – – –	–	|
|	1 |г) замыкающее звено, используемое для		|			|
|	|	нахождения номинальных значений	|	= = = = = =	=	|
|	|	составляющих звеньев	|			|
|	|д) замыкающее звено, не используемое		|	###########	#	|
|	|	для поиска номинальных значений	|			|
|	|	составляющих звеньев	|			|
|----	+--------------------------------------------		+--------------------			|
|	|		|	|		|
|	| Вновь возникающая в операции поверхность		|	|		|
|	2 | (код поверхности (18))		|	|		|
|	|		|	(18)*		|
|----	+--------------------------------------------		+--------------------			|
|	|		|			|
|	| Исчезающая в операции поверхность		|	x(17)		|
|	3 | (код поверхности (17))		|	|		|
|	|		|	|		|
|----	+--------------------------------------------		+--------------------			|
|	|		|	|		|
|	|		|	|		|
|	4 | Вновь возникающая в операции и исчезающая		|	(18)*		|
|	| осевая линия (18 17)		|	x(17)		|
|	|		|	|		|
|	|		|	|		|
|----	+--------------------------------------------		+--------------------			|
|	|		|	|		|
|	| Вновь возникающая (26) в операции и		|	|		|
|	| исчезающая (25) линии при известном		|	(26)*		|
|	5 | смещении осевой (смещение (26+25) -		|	+		|
|	| составляющее звено)		|	х(25)		|
|	|		|	|		|
|	|		|	|		|
|----	+--------------------------------------------		+--------------------			|
|	| Вновь возникающая (305) в операции и		|	|		|
|	| исчезающая (304) линии (смещение осевой		|	(305)*		|
|	6 | [305=304] - замыкающее звено,		|	=		|
|	| используемое для поиска номинальных		|	х(304)		|
|	| значений)		|	|		|
|----	+--------------------------------------------		+--------------------			|
|	| Вновь возникающая (77) в операции и		|	|		|
|	| исчезающая (76) линии (смещение осевой		|	(77)*		|
|	7 | [77#76] - замыкающее звено, не		|	#		|
|	| используемое для поиска номинальных		|	х(76)		|
|	| значений)		|	|		|
‘----------------------------------------------------------------------						’

Кначалу главы

Коглавлению

156

5 . Т ЕХНО Л ОГ ИЧ ЕС К И Е Р АЗМЕР Н ЫЕ ЦЕП И

Окончание таблицы 5.1

.----------------------------------------------------------------------						.
|	N |		|	Условное		|
|п.п.|		С о д е р ж а н и е	|	обозначение		|
|----	+--------------------------------------------		+--------------------			|
|	|		|	|	(12)|	|
|	8 |	Удаляемый с поверхности (11) припуск	|	|=х(11)	/=х	|
|	|	(код [12=11] - замыкающее звено)	|	*=|	*=/	|
|	|		|(12) |		|(11)|
|----	+--------------------------------------------		+--------------------			|
|	|		|	|	(12)|	|
|	9 |	То же (припуск (12+11) - составляющее	|	|+х(11)	/+х	|
|	|	звено)	|	*+|	*+/	|
|	|		|(12) |		|(11)|
|----	+--------------------------------------------		+--------------------			|
|	|		|	|	|	|
|	|	Размер (18 27) между поверхностями	|	(18)	(27)	|
| 10 |		(составляющее звено с известным	|	|<----------	0	|
|	|	номинальным значением)	|	|	|	|
|----	+--------------------------------------------		+--------------------			|
|	|		|	|	|	|
|	|	То же (составляющее звено (18 27) с	|	(18)	(27)	|
| 11 |		определяемым номинальным значением	|	|<– – – – – 0		|
|	|	размера)	|	|	|	|
|----	+--------------------------------------------		+--------------------			|
|	|		|	|	|	|
|	|	Размер [18 28] - замыкающее звено,	|	(18)	(28)	|
| 12 |		используемое для нахождения	|	|<==========>|		|
|	|	номиналов составляющих звеньев	|	|	|	|
|	|		|	|	|	|
|----	+--------------------------------------------		+--------------------			|
|	|	Замыкающее звено, не используемое	|	|(18)	|	|
| 13 |		для нахождения номиналов составляющих	|	|<##########>|		|
|	|	звеньев	|	|	(27)|	|
|----	+--------------------------------------------		+--------------------			|
|	|		|	|	|	|
|	|	Радиус (78 708) цилиндрической поверхности |		|(78)	|	|
| 14 |		(78) и (708) ось этой поверхности	|	|<-----------	0	|
|	|		|	|	(708)|	|
|----	+--------------------------------------------		+--------------------			|
|	|		|	|	|	|
|	|	Отклонение от соосности (505 706)	|	|(505)	|	|
| 15 |		поверхностей (505) и (706)	|	|------------	0	|
|	|		|	|	(706)|	|
|----	+--------------------------------------------		+--------------------			|
|	|	Отклонение от перпендикулярности (13 34)	|	(13)	(34)	|
| 16 |		поверхности (13) относительно	|	||----------	|0	|
|	|	поверхности (34)	|	|	|	|
|----	+--------------------------------------------		+--------------------			|
|	|	Отклонение от параллельности (15 23)	|	(15)	(23)	|
| 17 |		поверхности (15) относительно	|	|||----------	|0|	|
|	|	поверхности (23)	|	|	|	|
‘----------------------------------------------------------------------						’

5.5.2.2. Схема диаметральных размеров и отклонений от соосностей Строится для расчета параметров точности диаметральных размеров валов,

втулок, колес и прочих тел вращения.

Предусматривает возможность построения цепей и дальнейшего расчета радиусов (диаметров), а также отклонений от соосностей цилиндрических поверхностей.

Кначалу главы

Коглавлению

157

5 . Т ЕХНО Л ОГ ИЧ ЕС К И Е Р АЗМЕР Н ЫЕ ЦЕП И

5.5.2.3. Комбинированная размерная схема Строится для расчета параметров точности деталей типа корпусных со всеми

видами поверхностей (замкнутые и незамкнутые). Предусматривает возможность построения и дальнейшего расчета размеров всех видов (между поверхностями, замкнутых поверхностей, координирующих и т. д.). В зависимости от конфигурации детали схемы могут быть выполнены для некоторых проекций и сечений.

5.5.2.4. Схема отклонений расположения Схема строится для расчета отклонений расположения поверхностей детали

на любом этапе ее изготовления. Позволяет выполнить ряд исследований технологического процесса, в частности определить колебания припусков и сил резания при обработке и др. Кроме того, результаты расчетов позволяют более квалифицированно осуществить проектирование зажимных приспособлений для установки деталей на станках.

5.6. Преобразование и проверка чертежа детали для построения размерной схемы

Перед построением размерной схемы необходимо выполнить преобразование и проверку чертежа изделия.

В каждой из проекций чертежа размеры располагаются только горизонтально, поэтому количество проекций должно быть достаточным. Обычно для тел вращения требуются две проекции, для корпусных деталей – три. Для деталей сложной конфигурации необходимы иногда дополнительные проекции или сечения. На чертеже втулки (см. рис. 5.5) достаточно выполнение двух проекций.

Для преобразования чертежа в эскиз (см. рис. 5.6, с. 159) в первой проекции

(продольные размеры) вначале необхо- Рис. 5.5. Чертеж втулки димо подсчитать количество поверхно-

стей (и осей отверстий, если они имеются), связанных продольными размерами. На втулке из явных оказалось шесть торцовых поверхностей, от которых вниз

могут быть опущены вертикальные линии. Если техническими требованиями предусмотрены слои насыщения или толщины покрытий, количество вертикалей может соответственно увеличиться. Чертежом (см. рис. 5.5) предусмотрена контролируемая величина слоя насыщения (цементация) двух торцовых поверхностей (1) и (8), поэтому общее число вертикалей доведено до восьми.

Кначалу главы

Коглавлению

158

5 . Т ЕХНО Л ОГ ИЧ ЕС К И Е Р АЗМЕР Н ЫЕ ЦЕП И

Из преобразованного чертежа (см. рис. 5.6) опустятся 8 вертикалей. Расстояния между вертикалями обычно принимают равными. Вертикали слева направо нумерую теми же цифрами, что и на чертеже изделия, с добавлением цифры 9, т. е. если поверхность имела номер (1), то вертикаль будет иметь код (19), (2) –

(29), (11) – (119), (19) – (199) и т. д.

Под эскизом между вертикалями располагаются продольные чертежные размеры. Формирование цифрового кода размеров осуществляется путем записи через пробел двух кодов вертикалей обязательно в следующем порядке: первая цифра – код поверхности, ограничивающий размерную линию слева; вторая – код поверхности, ограничивающий размерную линию справа.

Количество линейных размеров, проставленных между вертикалями, всегда на единицу меньше, чем количество поверхностей и осевых линий, которые этими размерами связаны. Данное условие следует проверять сразу после выполнения преобразованного чертежа. В случае, показанном на рис. 5.6, под эскизом между восемью вертикалями проставлено семь чертежных размеров.

Рис. 5.7. Преобразованный эскиз втулки Рис. 5.6. Преобразованный эскиз (вторая проекция)

втулки (первая проекция)

По аналогии с первой проекцией строится и вторая. Для тела вращения изображается половина изделия. В конструкторских чертежах для осесимметричных изделий принято номинально совпадающие оси цилиндрических поверхностей показывать одной штрихпунктирной линией.

В преобразованном эскизе количество осевых линий соответствует количеству цилиндрических поверхностей. На рис. 5.7 показан эскиз второй проекции втулки, подготовленный для построения диаметральных размерных цепей технологического процесса механической обработки.

Кначалу главы

Коглавлению

159

5 . Т ЕХНО Л ОГ ИЧ ЕС К И Е Р АЗМЕР Н ЫЕ ЦЕП И

Особенностью построения второй проекции является обозначение номеров цилиндрических поверхностей и их осей. Номера цилиндрических поверхностей могут быть произвольными, но удобнее, если они будут продолжением номеров вертикалей продольных размеров. Номера осей могут содержать дополнительную цифру 0. На преобразованном эскизе второй проекции (см. рис. 5.7) коды вертикалей (99), (109), (119), (129) и т. д. имитируют вначале цилиндрические поверх-

ности и далее их оси (909), (1009), (1109), (1209) и т. д.

Очень важным является вопрос о количестве связей между цилиндрическими поверхностями. Как видно из чертежа (см. рис. 5.5), конструктором задано только одно техническое требование на отклонение от соосности Е(109_129)=0,05.

По всей вероятности, отклонения от соосности других цилиндрических поверхностей не имеют решающего значения для сборки и работы данного изделия в узле (см. рис. 1.21, с. 31), и конструктор считает, что эти требования могут быть выдержаны по усмотрению технолога. Такой подход используется повсеместно, но он вовсе не означает, что отклонения от соосности могут быть сколь угодно велики. Если, например, наружная цилиндрическая поверхность (99) окажется смещенной на 10…15 мм, то вряд ли такое изделие может считаться пригодным, хотя на этот счет эскиз не дает каких-либо конкретных указаний.

Поэтому не заданные чертежом отклонения соосности регламентируются ГОСТом на неуказанные допуски формы и расположения поверхностей.

На преобразованном эскизе неуказанные допуски формы и расположения могут быть выделены символом «х». Количество всех связей должно быть таким, чтобы их число было на единицу меньше, чем осей на преобразованном эскизе. Преобразование эскиза заготовки во многом сходно с преобразованием чертежа готовой детали. При нумерации поверхностей и осей в конце цифры кода вертикали может быть добавлен 0 (нуль). Если, например, форма заготовки соответствует форме изделия (см. рис. 5.5, с. 158), вертикали поверхностей продольных размеров будут закодированы цифрами 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70 и т. д.

Часто размерный анализ выполняется без преобразования чертежа изделия. Однако практика выполнения размерного анализа показала, что тогда даже у опытных проектантов почти неизбежно возникают ошибки, на поиск которых затрачивается большее время, чем на выполнение преобразованных эскизов. Ошибки, возникающие в результате размерного анализа, опасны для действующего производства, так как ведут к значительным материальным затратам и подрывают доверие к описанному методу построения и расчета размерных цепей.

5.7.Порядок построения и расчета операционных размерных цепей

5.7.1.Проектирование технологического процесса начинается с изучения чертежа изделия. Кроме материала, габаритов, точности и шероховатости всех поверхностей, анализируются технические требования (биение, соосность, перпендикулярность поверхностей и т. д.), требования к качеству поверхностных слоев, необходимость термообработки, толщина и виды покрытий.

Кначалу главы

Коглавлению

160