Размерный анализ

Рис. 6.5. Размерная схема 1 варианта технологического процесса

6 . Р ЕШЕН ИЕ Т ЕХ НО Л ОГ ИЧЕ С К ИХ З АД АЧ Р АЗМЕР Н О ГО АН АЛ ИЗ А

Отсюда второй технологической базой является сама торцовая поверхность, выступающая за пределы кулачков токарного патрона. При вращающемся шпинделе станочник касается режущим лезвием инструмента свободного торца исходной заготовки и перемещает суппорт с инструментом на величину снимаемого припуска.

		Подготовка ко	второму		установу
		предусматривает либо установку упора
		в патроне, либо предварительную раз-
		метку заготовки для подрезания второ-
		го торца по размеру готовой детали,
		либо применение такого приспособле-
		ния, которое бы позволяло контроли-
		ровать выполняемый размер на данном
		переходе, либо процесс обработки бу-
		дет происходить	с	периодическим
		промером обрабатываемой заготовки
Рис. 6.3. Прессовая	Рис. 6.4. Токарная	с удалением ее из приспособления.
операция 000	операция 005	В любом случае на данном перехо-
		де должен быть получен окончатель-
		ный линейный размер детали.
		На рис. 6.3 показан эскиз прессовой
		операции. Токарная операция пред-
		ставлена эскизами по каждому из уста-
		новов (см. рис. 6.4). Размерная схема
		процесса помещена на рис. 6.5.
		Подрезание торцовых поверхностей
		можно выполнить	за	один	установ
		на фрезерном станке.
		Пусть на оправке		собраны через

промежуточную мерную втулку две торцовые фрезы.

Исходная заготовка (или несколько заготовок) закреплена на столе станка или в приспособлении и базируется вдоль оси цилиндрической поверхности от откидного упора.

В этом случае окончательный чертежный линейный размер детали будет сформирован при движении стола с заготовкой (заготовками) на рабочей подаче мимо вращающихся фрез с точностью данного технологического перехода.

Одна из фрез должна быть настроена от упора на величину размера-припуска, выполняемого с соответствующей точностью.

Кначалу главы

Коглавлению

171

6 . Р ЕШЕН ИЕ Т ЕХ НО Л ОГ ИЧЕ С К ИХ З АД АЧ Р АЗМЕР Н О ГО АН АЛ ИЗ А

Подобная операция осуществляется на двусторонних фрезерно-центровальных полуавтоматах с установкой заготовок в призматические опоры по цилиндрическим поверхностям и ограничением одной степени свободы перемещения заготовки при соприкосновении ее с откидным (подвижным) упором. В процессе обработки заготовка движется на рабочей подаче мимо торцовых фрез либо фрезерные головки движутся мимо заготовки, формируя окончательно линейный размер между фрезами. В процессе наладки такого оборудования одновременно с линейным размером между фрезами настраивается известный промежуточный размер от установочного упора до одной из фрез. Операционный эскиз на двустороннее фрезерование торцовых поверхностей показан на рис. 6.6 (см. с. 174).

Размерная схема технологического процесса из заготовительной операции и фрезерной (см. рис. 6.7, с. 174) практически не отличается от размерной схемы на рис. 6.5 (см. с. 171).

Размеры (18+28) и (28+27) на рис. 6.7 построены в зоне одной, 005 операции. На размерных схемах технологического процесса (см. рис. 6.5 и 6.7) единст-

венный чертежный размер (19+29) выполняется на операции 005. Если это токарная операция, окончательный технологический размер (18+28) выполняется во время второго установа от обработанной поверхности (28) с точностью чертежного размера (Т=0,62) либо с экономической точностью IТ12 (Т=0,25).

Для малого объема выпуска данной детали ужесточение допуска на выполняемый размер не даст большой экономии металла, но с ростом числа деталей в партии или в изделии необходимо производить расчеты от наименьших (наибольших) предельных значений чертежного размера с учетом экономической точности операции или перехода. К исполнению принимается размер

(18+28)=46 0,37 =45,63 0,25 мм

0,62

Экономическая точность операции двухстороннего фрезерования на первом технологическом переходе соответствует точности токарного перехода.

Технологический размер (28+27) – припуск – составляющее звено, номинальное значение и точность которого определяют с учетом шероховатости, дефектного слоя и отклонений от перпендикулярности торцовых поверхностей, полученных после выполнения прессовой операции.

После рубки на поверхности образуется шероховатость Rz=100…300 мкм с глубиной дефектного слоя Df=100…150 мкм (см. приложение 6). Отклонение от перпендикулярности торцов относительно оси составит при этом Р(пр)=0,3…1,0 мм (см. приложение 8).

В составляющие минимального припуска может войти погрешность установки, которая возникает на выполняемом технологическом переходе.

Кначалу главы

Коглавлению

172

6 . Р ЕШЕН ИЕ Т ЕХ НО Л ОГ ИЧЕ С К ИХ З АД АЧ Р АЗМЕР Н О ГО АН АЛ ИЗ А

Если рассматривать токарную операцию в первом установе, когда рабочий подводит инструмент до касания с вращающейся заготовкой, то из состава погрешностей установки учитывается только дополнительная величина отклонения от перпендикулярности, возникающая от погрешности приспособления и закрепления. В случае работы на настроенном станке при двухстороннем фрезеровании суммарная погрешность (погрешности базирования, закрепления, приспособления) включается в допуск на выполняемый размер-припуск. Точность последнего суммируется из статистической точность операции фрезерования первого технологического перехода Т=0,2 мм (см. приложение 11) и погрешности положения обработанной поверхности относительно базовой Т=0,04 мм (см. приложение 31).

Точность выполнения операционного размера-припуска составит Т=0,24 мм. Минимальная величина размера-припуска (она же и номинальное его значение)

Zmin=Rz+Df+Р(пр)=0,3+0,15+0,65=1,1 мм

Из схемы на рис. 6.7 рассмотрены два размера:

(18+28)=45,63 0,25 мм – составляющее звено – окончательный размер

с известными номиналом и предельными отклонениями;

(28+27)=1,1 0,24 мм – составляющее звено – промежуточный операционный размер с известным номиналом и предельными отклонениями.

Вразмерной схеме остался выполняемый размер исходной заготовки (17–27),

укоторого известна только точность выполнения Т=0,8 мм (см. приложение 36). Этот размер относится к группе составляющих звеньев с заданными предельными отклонениями, номинал которого определяется расчетом.

И последний из размеров – [17=18] не выполняется ни на одной из операций. Это припуск – замыкающее звено. Он получается последним в результате выполнения составляющих размеров-звеньев, которые входят в контур вместе с замыкающим звеном. Но у припуска может быть найдено его наименьшее допустимое предельное значение Zmin.

Составляющие минимального припуска для случая подрезания торца (17) на токарной операции или фрезерованием должны включать в себя шероховатость поверхности и величину дефектного слоя после прессовой операции. Отклонение от перпендикулярности с предшествующей (прессовой) операции входит в допуск Т(17_27)=0,8 мм, а погрешность установки на выполняемой операции (технологическом переходе) входит в допуск Т(28_27)=0,24 мм.

Минимальный припуск [17_18]

[17_18]min=Rz+Df=0,3+0,15=0,45 мм

Кначалу главы

Коглавлению

173

6 . Р ЕШЕН ИЕ Т ЕХ НО Л ОГ ИЧЕ С К ИХ З АД АЧ Р АЗМЕР Н О ГО АН АЛ ИЗ А

		Наибольшее значение замыкающего зве-
		на определяется с учетом жесткости техно-
		логической системы, мощности привода,
		режимов резания и т. д. Размер [17=18] от-
		носится к группе замыкающих с заданным
		минимальным и произвольным максималь-
		ным предельными значениями. Замкнутый
		контур в размерной схеме (см. рис. 6.7)
	Рис. 6.6. Фрезерная операция 005.	[17=18]=–(18+28) 0,25 –(28+27) 0,24 +(17–27) 0,8 =
	Установка исходной заготовки в
		=–45,63 0,25 –1,1 0,24 +(17–27) 0,8
	самоцентрирующих тисках до упора

Рис. 6.7. Размерная схема 1 варианта технологического процесса с операцией двустороннего

фрезерования от подвижного упора

Используя уравнение для расчета номинального размера замыкающего звена при известном его минимальном значении, определяем

[17_18]ном=[17_18]min+w[17_18]/2– w[17_18],

где w[17_18] – поле рассеяния замыкающего звена; w[17_18] – координата середины поля рассеяния замыкающего звена.

Поле рассеяния замыкающего звена

w[17_18]=Т(18_28)+Т(28_27)+Т(17_27)= =0,25+0,24+0,80=1,29 мм

Координата середины поля рассеяния

w[17_18]=– Т(18_28)– Т(28 27)+ Т(17_27)=

	=–	0 ( 0,25)		0,24 0		0 ( 0,8)	=+0,125–0,12–0,4=–0,395 мм.
		2		2		2

Номинальное значение припуска

[17_18]ном=[17_18]min+w[17_18]/2– w[17_18]=0,45+1,29/2–(–0,395)=1,49 мм

В уравнении замкнутого контура неизвестным осталось только номинальное значение определяемого размера (17 27) при известной точности и отклонениях. Оно составляет

[17=18]=–(18+28)–(28+27)+(17–27); 1,49=–45,63–1,1+(17–27); (17+27)=48,22 мм

Принимаем (17+27)=48,22 0,8 мм.

Кначалу главы

Коглавлению

174

6 . Р ЕШЕН ИЕ Т ЕХ НО Л ОГ ИЧЕ С К ИХ З АД АЧ Р АЗМЕР Н О ГО АН АЛ ИЗ А

Решением обратной задачи (проверочный расчет) можно проверить правильность вычислений. Номинал и предельные отклонения замыкающего звена при известных значениях всех составляющих звеньев

[17#18]=–45,63 0,25 –1,1 0,24 +48,22 0,8 =1,49 0,25 мм

1,04

Расчетное значение [17_18]min=0,45 мм равно исходному припуску. Расчетное номинальное значение определяемого звена размерной цепи имеет

два десятичных знака: (17+27)=48,22 мм. Для прессовой операции достаточно определить значение номинала до первого десятичного знака. Округлить расчетное значение можно с увеличением (48,3) или с уменьшением (48,2 мм). Если в уравнении по определению номинального размера замыкающего звена используется исходный наименьший предельный размер 0,45, то размер определяемого увеличивающего составляющего звена при округлении увеличивают, а уменьшающего – уменьшают. (17+27) – увеличивающее составляющее звено. При увеличении его номинала до 48,3 мм увеличится исходное звено [17_18]min=0,45+0,08=0,53 мм. Наибольшее предельное значение замыкающего звена состоит из суммы, в которой к [17_18]min добавляется поле рассеяния замыкающего звена.

Наибольший припуск при подрезании торцовой поверхности (17)

[17_18]max=[17_18]min+w[17_18]=0,45+0,08+1,29=1,82 мм

При выборе составляющих минимального исходного припуска табличные значения шероховатости и дефектного слоя взяты максимальные величины. Если в нарушение правила округления увеличивающее звено уменьшить на 0,02 мм и принять его равным (17+27)=48,2 мм, исходное значение припуска также уменьшится на 0,02 мм (20 мкм). Эта величина не окажет существенного влияния на качество обработанной поверхности.

Окончательно принятые результаты расчета:

[17_18]min=0,45–0,02=0,43 мм, [17_18]max=0,43+1,29=1,72 мм;

определяемый размер исходной заготовки (17+27)=48,2 0,8 мм.

Вариант 2 Исходной заготовкой остается отрезок прутка, полученный на прессовой опе-

рации 000 с точностью Т=0,8 мм.

Операция 005 может выполняться на токарных или фрезерных станках, но с другой схемой базирования (см. рис. 6.8 и 6.9, с. 176).

На токарном станке в первом установе от «черной» поверхности (17) (опорная технологическая база) для получения промежуточного наладочного размера с экономической точностью IТ14 (Т=0,62 мм) подрезается торцовая поверхность

(27).

Во втором установе от «чистой» базовой поверхности (28) подрезается «черная» поверхность торца (17) в окончательный размер IТ12.

Кначалу главы

Коглавлению

175

6 . Р ЕШЕН ИЕ Т ЕХ НО Л ОГ ИЧЕ С К ИХ З АД АЧ Р АЗМЕР Н О ГО АН АЛ ИЗ А

Подобную наладку можно осуществить на любом фрезерном станке. Если это двухсторонняя обработка, от подвижного упора настраивается дальняя торцовая фреза для получения промежуточного наладочного размера, а окончательный чертежный размер выполняется между настроенными на размер фрезами (см. рис. 6.9).

Размерная схема 2 варианта задачи с токарной операцией показана на рис. 6.10, а схема с фрезерованием двух поверхностей – на рис. 6.11.

Обе схемы не имеют принципиального различия и содержат три выполняемых размера – (18+28), (17–28), (17–27) и два размера – [17=18], [28=27], которые непосредственно не выполняются в процессе обработки.

Все перечисленные размеры можно распределить по группам.

Составляющие звенья: (18+28) – окончательный размер с известными номиналом и предельными отклонениями; (17–28), (17–27) – звенья с заданными предельными отклонениями, номинал которых определяется расчетом (определяемые операционные размеры).

Замыкающие звенья: [17=18], [27=28] – звенья-припуски с заданным минимальным и произвольным максимальным предельными значениями.

Наличие замыкающего звена подразумевает замкнутый контур и соответствующее уравнение. Если в уравнении все составляющие звенья известны, решают проверочную задачу. В рассматриваемом случае второго варианта два определяемых размера будут найдены решением проектной задачи.

Из размерных схем рис. 6.10 и 6.11 (с. 177) уравнения с замыкающими звенья- ми-припусками имеют вид:

1. [17=18]=–(18+28)+(17–28); 2. [28=27]=+(17–27)–(17–28)

	Рис. 6.8. Токарная	Рис. 6.9. Фрезерная	Рис. 6.10. Размерная схема 2 варианта
	операция 005	операция 005
			технологического процесса

Решение уравнений начинают с того, в котором неизвестно одно составляющее звено. В уравнении с замыкающим звеном [17=18] неизвестен номинал размера (17–28), который можно определить, используя известную величину [17_18]min.

Кначалу главы

Коглавлению

176

6 . Р ЕШЕН ИЕ Т ЕХ НО Л ОГ ИЧЕ С К ИХ З АД АЧ Р АЗМЕР Н О ГО АН АЛ ИЗ А

Номинальные размеры замыкающего и определяемого звеньев равны:

[17=18]=–45,63 0,25 +(17–28) 0,62 ;

[17_18]ном=[17_18]min+w[17_18]/2– w[17_18]=0,45+0,87/2–(+0,125– 0,31)=1,07 мм;

1,07=(17–28)–45,63; (17+28)=46,7 мм. Принимаем (17+28)=46,7 0,62 мм. Тогда [17_18]min=0,45 мм; [17_18]max=0,45+0,87=1,32 мм.

Если подставить найденное значение составляющего звена (17+28) во второе уравнение, можно найти номинальные значения замыкающего звена [28=27] и со-

ставляющего (17–27): [28=27]=+(17–27) 0,8 –46,7 0,62 ;

[28_27]ном=[28_27]min+w[28_27]/2– w[28_27]=0,45+1,42/2–(–0,4+0,31)=1,25 мм;

1,25=+(17–27)–46,7; (17+27)=47,95 0,8 мм; Принимаем (17+27)=48 мм.

Тогда [28_27]min=0,45+0,05=0,5 мм; [28_27]max=0,5+1,42=1,92 мм.

Предложенные варианты рассмотрены не для выбора лучшего из них, а для отработки методики построения и расчета продольных размерных цепей с участием припусков в качестве составляющих и замыкающих звеньев. Выбор составляющих минимального припуска – ответственный этап в расчетах операционных размеров по всему технологическому процессу. Теоретические основы его расчета подробно рассмотрены в соответствующей литературе.

6.1.3.Чертежный размер – замыкающее звено

6.1.3.1.Анализ выполняемости чертежных размеров

Технологический процесс механической обработки опорной втулки (см. рис. 6.12, с. 178) содержит две токарно-револьверные операции:

005 – автоматная токарная.

Станок – токарно-револьверный автомат. Исходная заготовка – калиброванный холоднотянутый пруток. Операционный эскиз

		без наладочных эскизов по позициям ре-
	Рис. 6.11. Размерная схема 2 варианта	вольверной головки показан на рис. 6.13
		(см. с. 179);
	технологического процесса
		010 – токарно-револьверная операция.
	с операцией двустороннего
		Станок – токарно-револьверный полуав-
	фрезерования от подвижного упора
		томат. Эскиз на рис. 6.14 (см. с. 179).

Кначалу главы

Коглавлению

177

6 . Р ЕШЕН ИЕ Т ЕХ НО Л ОГ ИЧЕ С К ИХ З АД АЧ Р АЗМЕР Н О ГО АН АЛ ИЗ А

Токарно-револьверные автоматы предназначены для изготовления деталей из различных сталей и сплавов по 9…11 квалитетам.

На автоматной операции 005 после отрезки очередной заготовки подающая цанга отходит назад, проскальзывая по прутку.

Отрезной резец также отходит быстро назад.

Упор, закрепленный на одной из позиций револьверной головки, устанавливается против прутка. Как только подающая цанга отойдет в крайнее левое положение, зажимная цанга разжимается, а подающая вместе с прутком перемещается вперед, подавая пруток до упора. После подачи пруток опять зажимается. Затем производится последовательная обработка инструментами, установленными в рабочие позиции при периодическом повороте револьверной головки, которая имеет продольную подачу, и режущими инструментами поперечных суппортов.

	Из трех поперечных суппортов перед-
	ний и задний обладают большей жестко-
	стью. Они применяются для выполнения
	наиболее	нагруженных	технологических
	переходов либо для получения особо точ-
	ных операционных размеров. Вертикаль-
	ный суппорт более легкий и применяется,
	как правило, для отрезки готовых деталей,
	проточки небольших поперечных канавок,
	снятия фасок и др. На данной операции
	подрезка	поверхности	(38) в размер
	(38–58) будет выполняться с жесткого суп-
	порта с точностью IТ11, а отрезка в размер
Рис. 6.12. Втулка опорная	(17–58) – по IТ12 (см. рис. 6.13).

Наружные и внутренние диаметральные поверхности заготовки обрабатываются с продольного суппорта с точностью окончательных размеров изделия. С этого же суппорта формируется фаска (48+58). Торцовая поверхность (58) подрезается от упора в выполняемый размер. Принимаем величину размера-припуска

(58+57)=0,3 0,18 мм.

Ориентировочный номинальный размер (38–58) может быть определен из разности двух чертежных

(38–58)=(19+59)–(19+39)=25–8=17 мм

Допуск на размер 17 мм по IТ11 равен Т=0,11 мм (см. приложение 1). Выполняемый размер (38–58) имеет направление от поверхности (58) к по-

верхности (38). С учетом рекомендации (допуск в тело заготовки) это направление позволяет превратить допуск в верхнее предельное отклонение, а сам размер

будет представлен как (38–58) 0,11 мм.

Кначалу главы

Коглавлению

178

Рис. 6.14. Операция 010

Рис. 6.13. Операция 005

6 . Р ЕШЕН ИЕ Т ЕХ НО Л ОГ ИЧЕ С К ИХ З АД АЧ Р АЗМЕР Н О ГО АН АЛ ИЗ А

Отрезка заготовки от прутка в размер (17–58) будет выполняться по IТ12. Ориентировочный операционный номинальный размер близок к чертежному – 25 мм. Допуск IТ12: Т=0,21 мм. С учетом направления операционного размера его можно записать в виде: (17–58) 0,21 мм.

На операции 010 с одного из поперечных суппортов подрезается торец (17) в окончательный размер (18+58) с номинальным значением и отклонениями чертежного размера (19+59) (см. рис. 6.12), а фаска (48+58)

формируется в окончательный размер с продольного суппорта. Преобразованный эскиз и размерная схема технологического процесса на рис. 6.15. На этой схеме и на всех последующих над размерной линией будет проставлена точность непосред-

ственно выполняемых определяемых размеров. Анализ действующих и вновь проектируемых процессов необходимо начинать с проверки выполняемости чертежных размеров по операциям и переходам технологического процесса.

На чертеже детали (см. рис. 6.12) показаны пять вертикалей.

После операции 010 деталь должна быть проконтролирована по 4 размерам:

(19+29)=4+–0,15 – размер фаски (18+28). Выполняется от окончательно подрезанного торца (18) на одном из переходов операции 010 с продольного суппорта. Это видно из рис. 6.14 и 6.15;

(19+59)=25 0,21 – габаритный операционный размер (18+58). Он выпол-

няется на операции 010 с поперечного суппорта от технологической базы (поверхность (58)), полученной при подрезании торца с заднего поперечного суппорта на 005 автоматной операции (см. рис. 6.13);

(49+59)=4+–0,15 – операционный размер фаски (48+58). Фаска обрабатывается с продольного суппорта от измерительной базы (58) на автоматной операции 005. Измерительная база формируется после подрезания «черного» базового торца (57);

(19+39)=8 0,15 мм – высоты фланца втулки в технологическом процессе

отсутствует.

Кначалу главы

Коглавлению

179

6 . Р ЕШЕН ИЕ Т ЕХ НО Л ОГ ИЧЕ С К ИХ З АД АЧ Р АЗМЕР Н О ГО АН АЛ ИЗ А

Рис. 6.15. Преобразованный эскиз втулки и размерная схема 1 варианта процесса

Поле рассеяния замыкающего звена

Ни на одной из операций процесса механической обработки размер [18=38] не выполняется. [18=38] – замыкающее звено размерной схемы процесса обработки опорной втулки (см. рис. 6.15).

Нет смысла продолжать дальнейший анализ процесса без проверки возможности получения данного размера.

Если поле рассеяния w[18_38] замыкающего звена будет меньше поля допуска чертежного размера Т(19_39), можно приступать к выбору составляющих минимального припуска и расчету определяемых операционных размеров.

[18=38]=–(38–58) 0,11+(18+58) 0,21

w[18_38]=Т(38_58)+Т(18_58)=0,11+0,21=0,32

Поле рассеяния превосходит поле допуска чертежного размера на 0,17 мм. Следовательно, получить годное изделие по первому варианту технологии не-

возможно. В таком случае необходимы корректировка технологического процесса и дополнительная проверка выполняемости или возможности получения всех размеров чертежа изделия.

Корректировка может проводиться по разным направлениям (см. п. 5.7.9, с. 164 и 165). Одно из них предложено реализовать в следующем варианте.

6.1.3.2. Отрицательный припуск Замыкающий чертежный размер [18=38] можно превратить в составляющее

звено (выполняемый операционный размер) введением дополнительной операции или технологического перехода в одну из имеющихся операций ранее намеченного варианта технологического процесса.

В дополнительной операции 015 (см. рис. 6.16, с. 181) на разжимной оправке повторно подрезается торцовая поверхность (38) для получения окончательного размера. В действующем производстве подобные операции вводятся для исправления брака, когда операция выполняется не ради достижения заданного качества обработанной поверхности, а ради точности операционного размера.

Кначалу главы

Коглавлению

180