Размерный анализ

Приложение 21. Средняя статистическая точность формы и расположения поверхностей, обработанных на шлифовальных операциях, относительно «чистых» технологических баз, мкм…………………………………………… 514 Приложение 22. Средняя статистическая точность формы и расположения поверхностей, обработанных на финишных операциях, мкм………………… 515 Приложение 23. Средняя статистическая точность координат и расположения осей отверстий в отливках, мм………………………………. 515

Приложение 24. Средняя статистическая точность координат и расположения осей отверстий в поковках и штампованных заготовках, мм…………………. 516 Приложение 25. Средняя статистическая точность координат и расположения осей отверстий, полученных на операциях сверления, мм……………………. 516 Приложение 26. Средняя статистическая точность координат и расположения осей отверстий, полученных на операциях растачивания, мм………………... 517 Приложение 27. Средняя статистическая точность расположения обработанных цилиндрических поверхностей относительно первичных баз на токарных операциях, мкм

27.1. Установка в патроне с винтовым зажимом (погрешность, мкм)……… 518 27.2. Установка в патроне с пневматическим зажимом (погрешность, мкм) 518 27.3. Установка в цанге по упорам (погрешность, мкм)……………………... 518

Приложение 28. Средняя статистическая точность зацентровки (отклонение от соосности центровых фасок относительно поверхностей заготовки,

используемых при зацентровке в качестве технологических баз), мм………. 519 Приложение 29. Средняя статистическая точность расположения (отклонение от соосности) обработанных цилиндрических поверхностей

относительно центровых фасок, мм……………………………………………. 519 Приложение 30. ГОСТ 7505-89. Классы точности поковок

30.1. Определение исходного индекса поковки………………………………. 520 30.2. Допускаемые отклонения линейных размеров поковок, мм…………... 522 30.3. Допуски на толщину поковок, подвергаемых холодной и горячей калибровке, мм……………………………………………………… 523

30.4. Допускаемые отклонения от концентричности пробитого отверстия, мм…. 523 30.5. Допускаемые отклонения от плоскостности и прямолинейности поковок, мм... 524 30.6. Допускаемые отклонения межосевого расстояния, мм………………... 524 30.7. Допускаемые отклонения угловых элементов поковки………………... 524 30.8. Допуск радиусов закругления внутренних и наружных углов поковки, мм… 525 30.9. Штамповочные уклоны, градусы………………………………………... 525 30.10. Отклонение от перпендикулярности торцов относительно оси и боковых поверхностей относительно основания поковок и штампованных заготовок….. 525

Приложение 31. ГОСТ 26645-85 (ИСО 8062-84) взамен ГОСТ 1855-55, 2009-55. Классы точности для отливок из черных и цветных металлов и сплавов…… 526

31.1. Выбор класса точности в зависимости от способа литья……………… 528 Приложение 32. Сталь горячекатаная круглая (ГОСТ 2590-71)……………… 529 Приложение 33. Сталь горячекатаная квадратная (ГОСТ 2591-71)………….. 529 Приложение 34. Сталь горячекатаная шестигранная (ГОСТ 2879-69)………. 530

Приложение 35. Полоса стальная горячекатаная (ГОСТ 103-76)…………….. 530 Приложение 36. Допуски на длину заготовок, получаемых из проката……... 531 СОДЕРЖАНИЕ ПРИЛОЖЕНИЙ 37…39……………………………………… 532 Приложение 37. Интерфейс ППП «Visual KursAR»…………………………... 534 Приложение 38. Учебно-методическое обеспечение дисциплины…………... 645 Приложение 39. Программный продукт «Библиотека электронных версий»… 649

П Р Е Д И С Л О В И Е

«Обработка сложной детали без использования размерных схем – подобна прогулке по минному полю с завязанными глазами – того и гляди, что-нибудь взорвется»

Т.Дж. Дрозда (Главный технолог завода «Дженерал моторз» в Детройте)

ПРЕДИСЛОВИЕ

Одной из основных задач современного машиностроения является обеспечение качества продукции. Показатели качества тесно связаны с технологичностью конструкции изделия. Правила обеспечения технологичности взаимосвязанных деталей определяют технологическую рациональность конструкторских решений. Одним из инструментов определения рациональности являются анализ и синтез размерных связей. В пособии предлагается курс теоретического и практического анализа размерного, который может быть использован как в учебном процессе, так и в условиях действующего производства.

Первоначальная версия учебно-методического комплекса с учебным пособием «Курс» была создана в Челябинском политехническом институте (ЧПИ) в режиме диалога с ЭВМ. Идея создания автоматизированного учебного пособия предложена работниками промышленности, которые изучали последние достижения в области САПР-ТП на курсах повышения квалификации в ЮУрГУ. Имея магнитную запись или распечатку текста данного пособия, они сами принимали участие в учебном процессе заводских школ повышения квалификации, так как практические задачи размерных расчетов включаются в список подготовительных вопросов для присвоения высоких разрядов рабочим ряда машиностроительных специальностей. Настоящая версия «Курс» включает в себя «Автоматизированный Расчет» размеров и графическое построение размерных схем (ППП «КурсАР»).

Новая форма записи страничного текста позволила использовать огромный справочный материал конструктора и технолога через многоцелевые комплексы с разнесенными видеотерминалами и персональные компьютеры. Магнитная запись комплекса (УМЛ) широко используется копировально-множительными подразделениями предприятий необходимым тиражом для конструкторских и технологических отделов и бюро, отдела технического обучения, подшефных техникумов и технических училищ.

В учебном пособии нашли отражение задачи по повышению технологической подготовки специалистов машиностроения и приборостроения, а также современные достижения в методах проектирования конструкций деталей и технологических процессов. Учитывая пожелания слушателей курсов и инженернотехнических работников промышленных предприятий, в пособии кратко изложена теория размерных цепей, приведены определения и положения основ взаимозаменяемости. Изучение нового и повторение знакомого материала помогает читателям и слушателям последовательно знакомиться с представленным текстом. Особое внимание обращено на методическую проработку тем, наглядность их изложения с помощью графического материала и практических примеров.

13

1 . ЦЕ ПИ Р АЗМЕР Н Ы Е . О СН ОВ Н ЫЕ П ОЛ О ЖЕ НИ Я

Данный вариант пособия (текст и графика) подготовлен с помощью современной вычислительной техники.

Автор признателен программистам: А.С. Гладкову, Л.Л. Зайончику, А.В. Кухтенковой, Е.Г. Медведеву, Е.В. Пугач, П.Г. Пугач, А.Л. Сухину, О.С. Фадюшину, А.М. Хасанову и С.В. Цыганкову за помощь в разработке учебнометодического комплекса и всем, кто принял участие в создании, подготовке и редакционной обработке этого учебного пособия.

К оглавлению

1.ЦЕПИ РАЗМЕРНЫЕ. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ. ТЕРМИНЫ, ОБОЗНАЧЕНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Каждое изделие от замысла конструктора до изготовления проходит два этапа: первый этап включает в себя работу конструкторского бюро, создающего размер- но-точностную характеристику готового изделия; второй – работу технологического бюро, устанавливающего номинальные размеры, допуски и отклонения для изделия на всех стадиях его изготовления.

В основе размерной отработки лежит анализ размерных связей, который называют обычно размерным анализом.

Различают три вида (категории) размерного анализа: анализ детали, анализ механизма или изделия и анализ технологического процесса.

Размерным анализом детали называют выявление и фиксирование размерных связей между элементами (поверхностями) одной и той же детали.

Размерный анализ механизма заключается в выявлении и фиксировании размерных связей между составными частями изделия, путем осуществления которых в процессе сборки должны обеспечиваться требуемые размерные параметры изделий.

Размерным анализом технологического процесса называют выявление и фиксирование размерных связей между переходами и операциями данного процесса. Размерные связи выражаются и фиксируются в форме размерных цепей.

1.1. Понятия о размерных цепях

Основные положения. Термины, обозначения и определения плоских размерных цепей зафиксированы в ГОСТ «Цепи размерные».

Размерная цепь – совокупность размеров, непосредственно участвующих в решении поставленной задачи и образующих замкнутый контур. Для иллюстрации понятия «размерная цепь» рассмотрим простейшие примеры.

На рис. 1.1…1.3 (см. с. 16) изображены эскизы отдельных деталей с линейными размерами. Под линейными размерами будем понимать их номинальные значения.

К оглавлению

14

1 . ЦЕ ПИ Р АЗМЕР Н Ы Е . О СН ОВ Н ЫЕ П ОЛ О ЖЕ НИ Я

Между двумя поверхностями гайки А, колеса зубчатого Б и шайбы В (см. рис. 1.1) проставлен один линейный размер, который символизирует замкнутый контур, и размерная цепь представлена только этим размером. Размерные связи на втулке, корпусе и валу (см. рис. 1.2 и 1.3) представлены большим количеством размеров. Из геометрических зависимостей размерных связей этих деталей можно записать уравнения подетальных размерных цепей. Уравнения из номинальных значений имеют вид:

Г1+Г2–Г3=0;	Д1+Д2–Д3=0;	(1.1) и (1.2)
Е1+Е2+Е5–Е4=0; Е1+Е2+Е6–Е3=0;		(1.3) и (1.4)
Е3+Е7–Е4=0		(1.5)

Если у втулки и корпуса только один замкнутый контур, то у вала можно сформировать несколько контуров.

Для показа сборочной размерной цепи из деталей собирается простейший узел с условным названием – механизм привода насоса (см. рис. 1.4, с. 17).

Втулка Г запрессована в корпус Д. Вал Е во втулке может вращаться и перемещаться в осевом направлении на величину условного зазора. Колесо зубчатое Б на шейке вала закреплено гайкой А. Упорные шайбы В1 и В2 исключают касание колеса и вала с торцовыми поверхностями втулки.

Из рисунка видно, что крайние левая и правая поверхности втулки выступают за пределы корпуса, следовательно, и здесь могут быть выявлены и зафиксированы замкнутые контуры из размерных связей.

Резьбовая поверхность вала должна выступать за пределы гайки не менее чем на 0,25 D1 (D1 – внутренний диаметр резьбы).

Это еще один замкнутый контур.

На графическом изображении (см. рис. 1.5, с. 17) показаны замкнутые контуры

иуравнения из размерных связей, формирующих эти контуры.

Вмеханизме привода (см. рис. 1.4 и 1.5, с. 17) можно выделить еще один очень важный для освоения размерного анализа замкнутый контур. Для этого мысленно подвинем вал привода в осевом направлении влево или вправо.

Шайбы упорные прижмутся к торцовым поверхностям втулки, а между зубчатым колесом и шайбой (левое положение вала) образуется зазор.

Такой же зазор появится при смещении вала вправо (см. рис. 1.6…1.8, с. 17 и 18). Каждый из размеров, образующих размерную цепь, называется звеном размерной цепи. В форме размерной цепи можно выразить совокупность не только размеров длины, но и любых величин, составляющих замкнутый контур. Если звеньями размерной цепи являются линейные размеры, то такая цепь называется

линейной размерной цепью, если угловые – угловой размерной цепью. По расположению звеньев цепи бывают:

плоскими цепями – размерные цепи, звенья которых расположены в одной плоскости или в нескольких плоскостях;

пространственными цепями – размерные цепи, звенья которых расположены под углом и проектируются на параллельные плоскости.

Кначалу главы

Коглавлению

15

1 . ЦЕ ПИ Р АЗМЕР Н Ы Е . О СН ОВ Н ЫЕ П ОЛ О ЖЕ НИ Я

Равенства (1.1)…(1.9) выражают размерные связи между номинальными размерами и носят название уравнений номиналов.

Если торцовые поверхности механизма привода изобразить вертикальными линиями и нанести между ними размеры с эскизов деталей (см. рис. 1.1 и 1.2), то получим размерную схему механизма привода (см. рис. 1.9, с. 18). На схеме указаны все замкнутые контуры (уравнения (1.1)…(1.9.1)), которые использованы в подетальных и сборочных размерных цепях.

Уравнение номиналов применимо только к неизменным, постоянным величинам.

Рис. 1.1. Эскизы деталей:	Рис. 1.2. Эскизы деталей:
А – гайка; Б – колесо; В – шайба	Г – втулка; Д – корпус

Рис. 1.3. Вал привода Е

Кначалу главы

Коглавлению

16

1 . ЦЕ ПИ Р АЗМЕР Н Ы Е . О СН ОВ Н ЫЕ П ОЛ О ЖЕ НИ Я

Рис. 1.4. Механизм привода насоса (без пропорций): А – гайка; Б – колесо зубчатое; В1 и В2 – шайбы упорные; Г – втулка; Д – корпус; Е – вал привода

И+А+Б+Е3–Е4=0; К+Д1–Г1=0 и Д2+Л–Г2=0 (1.6); (1.7) и (1.8)

Рис. 1.5. Замкнутые контуры в механизме привода

Рис. 1.6. Вал привода сдвинут относительно втулки с корпусом до упора в правую или левую стороны

Кначалу главы

Коглавлению

17

1 . ЦЕ ПИ Р АЗМЕР Н Ы Е . О СН ОВ Н ЫЕ П ОЛ О ЖЕ НИ Я

М+В1+Г1+Г2+В2+Е2+Е1–Е3=0

(1.9)

Рис. 1.7. Вал привода сдвинут до упора в левую сторону

В1+Г1+Г2+В2+Н+Е2+Е1–Е3=0

(1.9.1)

Рис. 1.8. Вал привода сдвинут до упора в правую сторону

Рис. 1.9. Размерная схема механизма привода

Кначалу главы

Коглавлению

18

1 . ЦЕ ПИ Р АЗМЕР Н Ы Е . О СН ОВ Н ЫЕ П ОЛ О ЖЕ НИ Я

Вреальном механизме или отдельно взятой детали размеры меняют свое значение в пределах поля допуска. Отсюда вытекает основное отличие реальной размерной цепи от цепи, выражающей размерную связь между постоянными величинами, в которой все звенья равноправны между собой и любое из них может рассматриваться как вектор-сумма.

Вреальной размерной цепи один из формирующих ее размеров является результатом непосредственного выполнения остальных размеров и, следовательно, воспринимает на себя все неточности.

1.2. Звенья размерной цепи

На рис. 1.7 и 1.8 показано возможное соединение деталей, размеры которых являются случайными величинами, изменяющимися в пределах установленных допусков на их изготовление. Предполагаемый зазор выявляет размерную связь между размерами вала Е1, Е2 и Е3, втулки – Г1 и Г2 и шайб упорных – В1 и В2, но которая при составлении размерной цепи не создает замкнутый контур. Замкнутый контур может быть зафиксирован только тогда, когда в цепь размеров включено значение величины зазора, обозначенного М (Н). Звенья размерной цепи В1, Г1, Г2, В2, Е1, Е2 и Е3 – это размеры деталей, которые непосредственно выполняются при обработке, а звено М (Н) получается в размерной цепи последним в результате выполнения этих звеньев. Это последнее звено называют замыкающим.

ГОСТ дает следующие определения звеньям размерной цепи.

Замыкающее звено – размер, являющийся исходным при постановке задачи или получающееся последним в результате ее решения.

Понятие исходное звено возникает в результате постановки задачи при проектировании, изготовлении или измерении конкретных изделий.

Конструкторская задача: исходя из служебного назначения механизма, установить номинальный размер и предельные отклонения зазора М (Н) (см. рис. 1.7 и 1.8), обеспечивающие свободное вращение колеса с валом во втулке.

Технологическая задача: в процессе изготовления вала, втулки, шайб и сборки узла обеспечить получение заданной конструктором величины зазора M (Н).

Для решения размерной цепи уравнения (1.9) и (1.9.1) представляют в форме уравнения замыкающего звена, вынося замыкающий размер за знак равенства:

М=Н=Е3–В1–Г1–Г2–В2–Е2–Е1

(1.9.2)

Если уравнение размерной цепи представлено в форме (1.9.2), то в правой его части находятся только непосредственно выполняемые звенья. Они могут входить в уравнение со знаком плюс или минус, поэтому их часто называют положительными или отрицательными звеньями. Легко заметить, что изменение величины данных звеньев будет автоматически вызывать соответствующие изменения замыкающего звена.

Кначалу главы

Коглавлению

19

1 . ЦЕ ПИ Р АЗМЕР Н Ы Е . О СН ОВ Н ЫЕ П ОЛ О ЖЕ НИ Я

Непосредственно выполняемые звенья правой части уравнения любой размерной цепи носят общее название составляющих звеньев. ГОСТ дает следующие определения этим звеньям.

Составляющее звено – звено размерной цепи, функционально связанное с замыкающим звеном. Составляющие звенья делится на увеличивающие и уменьшающие.

Увеличивающее звено – составляющее звено размерной цепи, с увеличением которого замыкающее звено увеличивается.

Уменьшающее звено – составляющее звено размерной цепи, с увеличением которого замыкающее звено уменьшается.

Например. Размерная цепь (1.9.2) содержит увеличивающее звено Е3 и уменьшающие звенья В1, В2, Г1, Г2, Е2 и Е1 (см. рис. 1.7 и 1.8, с. 18).

Если в неизменную втулку монтировать различные валы из одной партии годных деталей, увеличение размера Е2 будет приводить к уменьшению необходимого зазора М (Н), а увеличение размера Е3 до максимального предельного значения приведет к увеличению зазора. Аналогично можно показать, что с увеличением высоты опорных шайб при неизменных размерах других деталей зазор уменьшается. Значит, составляющие звенья В1, В2, Г1, Г2, Е2 и Е1 – уменьшающие. Путем подбора различных по высоте шайб можно получить требуемое конструктором исходное звено.

Составляющее звено размерной цепи, изменением которого достигается требуемая точность замыкающего звена, называют компенсирующим звеном размерной цепи.

Из размерной схемы механизма (см. рис. 1.9, с. 18) в форме замыкающего звена записано только одно уравнение (1.9.2). Подобные уравнения можно написать в подетальных и сборочных размерных цепях с замыкающими звеньями Г3, Д3, Е5, Е6, Е7, И, К и Л. Все эти звенья (см. рис. 1.1…1.3 и 1.5, с. 16 и 17) выделены двойной размерной линией. Если Вы еще недостаточно хорошо усвоили материал и Вам требуется дополнительная подготовка, читайте продолжение этого раздела.

Размерные цепи изделия или технологического процесса формируются из большого числа реальных составляющих звеньев-размеров, а отдельное звено может одновременно принадлежать нескольким размерным цепям.

На рис. 1.10 показано графическое изображение размерной цепи с замыкающими звеньями: Б , В , Г , Д и Е . Символом « » отмечены замыкающие звенья.

Начало расчета размерной цепи связано с выявлением и фиксированием размерных связей, имеющихся между составными частями изделия, поверхностями одной детали или между операциями процесса обработки.

Используя графическое изображение размерных цепей на размерной схеме (см. рис. 1.10), вынесем отдельно замкнутые контуры с размерными связями (см. рис. 1.11…1.13). Связи ориентированы, изображены в виде векторов. Такое изображение звеньев, учитывая петлеобразный характер графического контура, значительно облегчает построение размерных цепей и составление их уравнений.

Кначалу главы

Коглавлению

20