Лекции ОТМС. Лекции, 6 часов самостоятельное изучение ) тема жизненный цикл изделий машиностроения и его технологическая со ставляющая. (2 Часа лекции) Введение
 Скачать 10.52 Mb.
|
|
Пример 3. Разработка технических условий на изделие (станок). В результате обработки деталей на станке необходимо обеспечить перпендикулярность поверхности К установочной базе (рис. 11.20): номинал заданного параметра точности β = 90º; допуск . β = 0,1/300; координата середины поля допуска Δ º β = 0. Получаемый в процессе обработки размер 0 0 0 0 дет у ст д или 90 0 90 0 , где: β дет – номинальное значение заданного параметра; β y – номинальная величина погрешности установки; β ст – номинальное значение технического условия на станок; β д – номинальная величина отклонения обрабатываемой поверхности (погрешность динамической настройки). Рис. 11.20. Схема технологической размерной цепи фрезерной операции Погрешность установки, связанную с базированием и закреплением назначают исходя из принятой схемы установки: β y = ±0,005/300 мм. Погрешность динамической настройки для данного режима обработки и диапазона колебания припуска и твердости [9-10]: β д = + 0,02/300 мм. В связи с тем, что допуски на β i даны в виде tgβ i , при расчете допусков на повороты поверхностей их вначале необходимо привести к одной длине катета (общему знаменателю). Затем, отбросив знаменатель, можно использовать методику расчета для линейных размеров [11]. После расчета допусков следует добавить отброшенный знаменатель: дет у ст д и дет у ст д или ст 0,1 0,01 0,02 , отсюда ст 0,07 / 300 Координата середины поля допуска замыкающего звена ст 0 0 0,01 , отсюда ст 0,01/ 300 Таким образом, 0 0,025 ст 0,045 90 / 300 Схема расположения предельных отклонений технического условия на изделие (станок) приведена на рис. 10. Для обеспечения заданной долговечности часть допуска размера статической настройки выделяют на компенсацию износа, а часть – на компенсацию погрешностей обработки. Из величины ст = 0,07/300 выделяют на изготовление – 0,04 мм и эксплуатацию – 0,03 мм. Размер на изготовление станка 0 0,01 ст 0,03 90 / 300 Итак, исполнительная поверхность инструмента должна быть перпендикулярна установочной плоскости станка. Допустимое отклонение 01 , 0 03 , 0 на длине 300 мм. Пример 4. Выбор метода достижения точности замыкающего звена. Переход от служебного назначения изделия к техническим условиям на отдельные детали. Задача. Рассчитать и установить допуски на относительные повороты поверхностей деталей технологической системы горизонтально-фрезерного станка с целью достижения требуемой перпендикулярности исполнительной поверхности инструмента к установочной поверхности станка. Исходные данные: β Δ = 90º; βΔ = 0,04/300; Δ ºΔ = -0,01/300. Схема размерной цепи, с помощью которой решается поставленная задача, представлена на рис. 10. При построении размерной цепи необходимо руководствоваться рекомендациями [11, 12, 13]. В частности, при изображении размерной цепи, определяющей относительные повороты поверхностей, необходимо выполнять условие: стрелки должны идти от вспомогательных баз к основным и сходиться на базовой детали. Рис.11.21. Схема расположения предельных отклонений Для определения увеличивающих и уменьшающих звеньев принимаем в качестве исходного направления поворот против часовой стрелки вспомогательной базы относительно основной. Если при этом размер 90º у замыкающего звена увеличивается, то звено является увеличивающим. Правильность простановки номинальных размеров устанавливается из решения уравнения размерной цепи (рис. 11.22): Рис. 11.22. Схема технологической размерной цепи фрезерной операции β Δ = β 1 + β 2 + β 3 + β 4 +β 5 или 90º = -0 º - 0 º - 0 º + 0 + 90 º. (11.5) Следовательно, номиналы проставлены, верно. Рассмотрим возможность применения метода полной взаимозаменяемости [1, 11]. Средний допуск составляющих звеньев 300 / 008 , 0 1 6 04 , 0 1 m ñð (11.6) Сопоставление этого допуска с параметрами средне экономической точности, получаемыми при обработке плоскостей различными методами [10], показывает, что изготовление деталей с отклонениями, не выходящими за пределы рассчитанного среднего допуска, экономически целесообразно. Поэтому необходимо отказаться от метода полной взаимозаменяемости. Рассмотрим возможность применения метода неполной взаимозаменяемости. Принимаем следующие исходные данные: Закон рассеяния размеров близок к закону Гаусса [1]: 9 1 / ñð Допустимый процент брака Р = 1%; t = 2,57. Средний допуск составляющих звеньев для этих исходных данных: 1 6 9 1 57 , 2 04 , 0 1 / m t ñð ñð (11.7) Этот средний допуск можно считать экономически приемлемым. Скорректируем его с учетом сложности изготовления составляющих звеньев: δ β1 = 2,0; δ β2 = 0,02/300; δ β3 = 0,02/300; δ β4 = 0,03/300; δ β5 = 0,015/300. Назначенные параметры точности составляющих звеньев приведены в табл.1. Допуск на замыкающее звено определяется из уравнения m 1 / 2 i i i 1 t Таблица 11.2 Параметры точности составляющих звеньев 2 2 2 2 2 1 015 , 0 03 , 0 02 , 0 02 , 0 9 / 1 57 , 2 04 , 0 (11.8) Отсюда техническое условие на изготовление приспособления 1 0,015/ 300 Устанавливаем координаты середин полей допусков: m 1 о 0 i i 1 (11.9) Δ º β Δ = -0,01/300 (заведомо гарантируемый наклон оси шпинделя); Δ º β Δ = 0 (так удобно); Δ º β 2 = Δ º β 3 = ? (принимаем за неизвестное); Δ º β 4 = -0,015/300; Δ º β 5 = 0. После подстановки числовых значений координат середины полей допусков получим: -0,01 = -0 - Δ º β 2 - Δ º β 3 + (-0,015) + 0. (11.10) Отсюда 2Δ º β 2 = -0,005; Δ º β 2 = Δ º β 3 = -0,0025/300. Параметры точности изделия и технические условия на детали представлены в табл. 2. Таблица 11.3 Параметры точности изделия и технические условия на детали Расчеты Т-эконом. Соображения, деление допуска на изготовление и эксплуатацию На основе выбора метода достижения точности Служебное назначение Функц. параметр ТУ на сборочную единицу ТУ на отдельные детали Эксплуатационные параметры β Δ =90º ± 0,05/300 β = 90 025 , 0 045 , 0 /300 β Δ =90 01 , 0 03 , 0 /300 β 1 = 0º ± 0,0075/300 β 2 = 0º 0075 , 0 0125 , 0 /300 и т.д Выбор технологических баз Последовательность выполнения первых этапов проектирования техно-логического процесса изготовления детали, включая выбор технологических баз, представлена на схеме (рис. 37). Основные положения выбора технологических баз 1. Выбору технологических баз предшествует анализ служебного на-значения детали и обоснование технических условий на ее изготовление, позволяющие четко сформулировать задачи обработки. 2. Анализируя функции поверхностей деталей (исполнительные по-верхности, основные и вспомогательные конструкторские базы, свободные поверхности) и размерные связи между ними, находят поверхности, относительно которых заданно положение большинства других ее поверхностей. Для достижения заданной точности требуемых размерных связей поверхностей детали кратчайшим путем следует именно эти поверхности использовать в качестве технологических баз на большинстве операций технологического процесса. 3. Чаще положение большинства поверхностей задается относительно основных конструкторских баз детали. Поэтому в соответствии с принципом единства баз, как правило, в качестве технологических баз выбирают основ-ные базы детали. 4. В зависимости от сформулированных задач обработки соответствую-щим выбором баз реализуют преимущества координатного и цепного методов достижения точности. 5. Реализация принципа постоянства баз, т. е. обработка большинства поверхностей заготовки с использованием одного постоянного комплекта технологических баз, позволяет использовать преимущества координатного метода достижения точности. При координатном методе исключается влияние погрешности установки на точность относительных поворотов поверхностей и устраняются дополнительные погрешности, возникающие при смене баз. 6. В зависимости от конкретной ситуации и задачи обработки возможны отступления от принципа единства и постоянства баз в частности, если: положение большинства поверхностей детали задано не относительно основных баз, а относительно других поверхностей, например, вспомогательных баз (станина токарного cтанка); габаритные размеры основных баз детали недостаточны для создания надежного комплекта технологический баз обеспечения определенности базирования) или их физически неудобно использовать в качестве технологических баз; принципы единства и постоянства баз и координатный метод получения размеров не обеспечивают или: затрудняет обеспечение заданной точности отдельных размеров, заданных от поверхностей, которые не являются основными базами. Для достижения точности этих размеров на соответствующих операциях в качестве технологических баз используют те поверхности, относительно которых они непосредственно заданы. В данном случае целесообразно использовать преимущество цепного метода, обеспечивающего кратчайшую размерную цепь и наибольшую точность указанных размеров. 7. Выбор технологических баз определяет реализацию принципа кратчайшего пути при достижении точности (минимизацию количества составляющих звеньев в размерной цепи, обеспечивающей точность заданного раз-мера). Высокие требования к точности обеспечиваются самым кратчайшим путем, когда достигаемый размер является замыкающим звеном в технологической размерной цепи системы «станок − приспособление − инструмент − заготовка». Анализ служебного назначения изделия (сборочной единицы) Анализ служебного назначения детали Обоснование технических условий на изготовление детали Анализ функций поверхностей детали Анализ размерных связей между поверхностями детали Разработка последовательности изготовления детали Выбор рационального варианта базирования Выбор комплекта посто- янных технологических баз для большинства опе- раций технологического процесса Выбор баз для первой (первых) операций технологического процесса Рис. 11.23. Последовательность выполнения первых этапов проектирования технологического процесса изготовления детали 8. В первую очередь технологические базы выбирают для обеспечения точности относительных поворотов поверхностей детали, а затем − точности расстояний. Это объясняется тем, что точность относительных поворотов обеспечивается на станках методами взаимозаменяемости, что практически исключает возможность коррекции, а точность расстояний − методом регулирования, при котором возможна компенсация отклонений. 9. Выбранный комплект технологических баз должен обеспечивать выполнение правила шести точек и условий определенности базирования детали. 10. При отсутствии надежного комплекта технологических баз, недостаточных габаритах или физическом неудобстве использования основных баз в качестве технологических, создают искусственные технологические базы в виде приливов, центровых отверстий и т. д. 11. Если деталь невозможно обработать с одной установки, задача выбора технологических баз решается в две стадии: выбирается схема базирования для большинства операций технологического процесса; выбирается база для первой (первых) операции. б В2 К2 К1 01 03 02 В1 С1 С1 К2 В2 01 В1 К1 02 03 а в г е д А 0,1 17 А 0,03 А 120 150 0,2 120 0, 05 210 0, 3 Р 5 Р 5 Р 2 Р 1 Р 4 Р 4 Б 1 2 Б Б Б 2 Б Г 2,3 6 1 Г 4,5 2,3 6 1 4,5 Рис. 11.24. Выбор технологических баз для корпуса сверлильной головки Анализ функционального назначения поверхностей и размерных связей между ними можно облегчить и сделать путем построения графа связи поверхностей детали (рис. 11.24). Для этого поверхности детали обозначают индексами из букв O, В, К, С и цифр, которые устанавливаю функциональное назначение поверхности и ее номер. Буквы, входящие в индекс, обозначают: О − основные базы, В − вспомогательные базы, К − крепежные и резьбовые отверстия, С − свободные поверхности детали, включая и необрабатываемые. Для поверхностей основных баз нумерацию делают в порядке уменьшения числа располагаемых на них опорных точек. Например: 01 − установочная база, 02 − направляющая или двойная опорная, 03 − опорная. Для остальных поверхностей цифры обозначают последовательность их нумерации. Построения графа связи поверхностей начинают с нанесения узлов, определяющих функциональное назначение поверхностей деталей. Затем узлы соединяют ребрами, которые обозначают наличие размерных и угловых связей между соответствующими поверхностями детали. Размерные связи наносят штриховыми линиями, а угловые – сплошными со стрелкой, направление которых указывает на базу. На ребрах могут быть проставлены также номиналы и допуски соответствующих размеров и относительных поворотов поверхностей деталей. На рис. 38 приведен пример построения графа связи поверхностей для корпуса сверлильной головки. Анализ приве-денных связей показывает, что положение главных отверстий (В 1 ) и других обрабатываемых поверхностей (В 2 ) определяется по отношению к основным базам корпуса. В соответствии с принципом единства баз для корпуса сверлильной головки в качестве технологических баз для большинства операций целесообразно использовать плоскость основания 01 и плоскости 02, 03, образующие координатный угол. Если при обработке отверстий в корпусе сверлильной головки в ка-честве установочной технологической базы взять противолежащую поверх-ность В 2 (рис. 38, д), то возникают более длинные технологические размер-ные цепи. Точность параметров Б ∆ и β Δ , определяющих положение отверстия В 1 относительно плоскости 01, в этом случае будет зависеть не только от точности операции расточки отверстия 01 (т. е. точности звеньев Б 2 и β 2 ), но и от точности операции фрезерования плоскости К 2 (звенья Б 1 и β 1 ): Б ∆ = Б 1 – Б 2 , β ∆ = β 1 + β 2 , ωБ ∆ = ωБ 1 – ωБ 2 , ωβ ∆ = ωβ 1 + ωβ 2 Необходимость получения допуска δБ ∆ = 0,1 и δβ ∆ = 0,03/300 потребует в этом случае ужесточить допуски на межоперационные размеры: δБ 1 = 0,07, δБ 2 = 0,03 δβ 1 = 0,015/300, δβ 2 = 0,015/300 δБ ∆ = 0,07 + 0,03 = 0,1 , δβ ∆ = 0,015/300 + 0,015/300 = 0,03/300. Выполнить это не всегда представляется возможным. Поэтому необходимо стремиться к тому, чтобы на основе принципа единства баз наиболее ответственные параметры точности детали с жесткими допусками получались при обработке как замыкающие звенья технологической системы (станок − приспособление − инструмент – заготовка) одного станка. Решив задачу выбора баз для обработки большинства поверхностей заготовки, необходимо определить технологические базы для выполнения первой или первых операций технологического процесса. На этих операциях обрабатывают поверхности, которые затем используют в качестве технологических баз на большинстве последующих операций технологического процесса. При выборе технологических баз на первой операции необходимо исходить из решения следующих задач: 1. Установление связей, определяющих расстояния и повороты поверхностей, получаемых в результате обработки, относительно свободных необрабатываемых поверхностей. 2. Обеспечение равномерного распределения фактического припуска на поверхностях, подлежащих обработке. Первая задача определяется техническими условиями, вытекающими из служебного назначения детали. Вторая задача определяется требованиями технологии. При решении второй задачи при выборе баз на первой операции руководствуются двумя основными положениями: необходимостью сохранения наиболее качественного слоя материала на поверхностях детали, подвергающихся при ее работе в машине интенсивному износу; необходимостью обеспечения равномерного распределения припуска на обработку поверхностей (прежде всего, отверстий). При обработке плоскостей равномерный припуск позволяет снять минимально необходимый слой материала и сохранить наиболее качественную зону поверхностного слоя материала. При обработке отверстий равномерный припуск (рис. 11.25) позволяет устранить колебания упругих отжатий инструмента и вызываемые ими погрешности геометрической формы и за счет этого уменьшить необходимое количество технологические переходов, необходимых для достижения заданной точности геометрической формы. Таким образом, в качестве количественных критериев для сравнения вариантов базирования на первой или первых операциях принимают точ-ность связи между обрабатываемыми и необрабатываемыми поверхностями и равномерность припуска на обработку. Ось вращения расточного инструмента Ось отверстия в заготовке Ось вращения расточного инструмента Ось отверстия в заготовке Рис. 11.25. Распределение припуска на обработку отверстия: а − равномерный припуск; б − неравномерный припуск, вызванный несовпадением оси литого отверстия и оси вращения расточного инструмента Для выбора наиболее предпочтительного варианта базирования необ-ходимо проанализировать возможные их схемы путем выявления и расчета возникающих технологических размерных связей. Для этого в первую очередь надо определять то место в технологическом процессе, где поставленная задача находит свое окончательное решение. Так, если стоит задача обеспечения требуемой точности положения обрабатываемой поверхности относительно свободных необрабатываемых поверхностей, то ее решение следует искать на операции окончательной обработки этой поверхности. Если же стоит задача обеспечения равномерного припуска при обработке определенной поверхности заготовки, то ее решение проявляется на операции обработки этой поверхности. 6 А 1 =В 2,3 5 4 1 в ) б ) 1 Б 1 А 1 =Б Б 2 4 5 6 2,3 a) A 1 A 2,3 6 5 4 1 A 2 Б а б в 6 2, 3 1 5 4 1 6 2, 3 5 4 1 4 5 2, 3 6 А 1 = Б Б А 1 = В А 1 А 2 А Рис. 11.26. Анализ вариантов базирования при обработке корпуса статора электродвигателя Определив операцию, на которой решается поставленная задача, т. е. место получения замыкавшего звана, необходимо выявить все составляющие звенья этой технологической размерной цепи. Для этого следует найти те межпереходные размеры, полученные на данной и предшествующих операциях, и те размеры заготовки, которые влияют на точность замыкающего звена. |