Размерный анализ

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

6.5. Построение и расчет технологических размерных схем при обработке корпусных деталей

6.5.1. Размерный анализ схем, построенных по отдельным проекциям изделия

6.5.1.1. Пример 1

На рис. 6.92, с. 251 приведен эскиз опоры. Исходная размерная информация помещена в табл. 6.5.1, с. 253.

На поверхности опоры не допускаются следы от заготовительной операции. Исходная заготовка получается литьем в песчано-глинистую форму по третьему классу точности (Т=3 мм).

Номинальные значения размеров имеют симметричные отклонения, эскиз исходной заготовки на рис. 6.93.

В технологическом процессе механической обработки опоры предусмотрены операции однократного фрезерования всех поверхностей исходной заготовки до шероховатости Rz=40 мкм. Обработка поверхностей (79) и (99) выполняется за одну операцию в два установа на ка- русельно-фрезерном станке при непрерывной круговой подаче стола.

Эскиз 005 фрезерной операции помещен на рис. 6.94. Поверхности (89), (29) и (39), (89) (см. рис. 6.92) обраба-

Рис. 6.93. Отливка опоры (операция 000) тываются на операции 010 за один установ на горизонтально-фрезерном станке.

Эскиз на рис. 6.95.

Кначалу главы

Коглавлению

252

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

6.5.1.1.1. Размерная схема 1 Из размерной схемы 1 (см. рис. 6.98) видно,

что окончательные составляющие размеры

(18+48), (38+48) и (28+38), выполняемые на операциях 010 и 015, равны исходным раз-

мерам: (19+49), (39+49) и (29+39).

Определяемые размеры-звенья: (38–47), (27–37), (37–47) и (17–47).

Замыкающие звенья-припуски: [17=18], [48=47], [27=28] и [38=37].

Задача проектная.

Для решения проектной задачи необходимо определить минимально необходимые величины припусков на обработку поверхностей и назначить точность всех промежуточных определяемых размеров по операциям и переходам. Все поверхности исходной заготовки об-

рабатываются один раз. При этом с поверхности исходной заготовки удаляются шероховатость Rz=600 мкм и дефектный слой Df=1000 мкм.

Пространственные отклонения находятся в допусках Т=3 мм на размеры заготовки, а погрешности установок – в допусках на операционные размеры. В данной задаче все минимально необходимые припуски

[17_18]min=[48_47]min=[27_28]min=[38_37]min=0,6+1,0=1,6 мм

Кначалу главы

Коглавлению

254

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

Операция 000 – заготовительная (см. рис. 6.93, с. 252).

Точность всех размеров: Т=3,0 мм. Отклонения – симметричные. Операция 010 (см. рис. 6.95, с. 252).

При базировании от «черной» поверхности (47) экономическая точность не превышает 14 квалитета.

Ориентировочному номинальному значению размера (38–47) 24…26 мм соответствует допуск Т=0,52. Если допуск превратить в отклонение определяемого размера и проставить его в тело обрабатываемой поверхности, то верхнее предельное отклонение размера во(38 47)=+0,52 мм.

Уравнения размерной схемы 1 могут быть записаны в виде:

1. [17=18]=–(18+48)+(38+48)–(38–47)+(17–47)=

=–98 0,87 +24 0,26 –(38–47) 0,52 +(17–47) 1,5 , w[17_18]=0,87+0,52+0,52+3,0=4,91 мм;

2. [48=47]=+(38–47)–(38+48)=+(38–47) 0,52 –24 0,26 , w[48_47]=0,52+0,52=1,04 мм;

3. [27=28]=–(28+38)–(38–47)+(37–47)+(27–37)=

=–32 0,62 –(38–47) 0,52 +(37–47) 1,5+(27–37) 1,5 , w[27_28]=0,62+0,52+3,0+3,0=7,14 мм;

4. [38=37]=–(37–47)+(38–47)=–(37–47) 1,5+(38–47) 0,52 ,

w[38_37]=3,0+0,52=3,52 мм.

Максимальные припуски на обработку:

1.[17_18]max=[17_18]min+w[17_18]=1,6+4,91=6,51 мм;

2.[48_47]max=[48_47]min+w[48_47]=1,6+1,04=2,64 мм;

3.[27_28]max=[27_28]min+w[27_28]=1,6+7,14=8,74 мм;

4.[38_37]max=[38_37]min+w[38_37]=1,6+3,52=5,12 мм.

Уменьшить допуск на припуск можно двумя путями:

ужесточить операционные размеры до экономической точности;

уменьшить число составляющих звеньев размерных цепях.

Не изменяется точность размеров заготовки, она регламентирована нормативными документами.

Экономическая точность операций чернового фрезерования 12…14 квалитет. При базировании от «черной» поверхности экономически выгодно получать

размеры 14 квалитета, при базировании от ранее обработанных поверхностей –

12.

Кначалу главы

Коглавлению

255

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

Промежуточный определяемый размер (38–47) выполняется от черновой базы (см. рис. 6.98, с. 254). Экономическая точность 14 квалитет.

Окончательный размер (28+38) формируется от обработанной поверхности (38) (измерительной базы) между двух фрез. Точность этого размера можно проставить по 12 квалитету (Т=0,25), по которому экономически выгоднее обработать заготовку на операции 015, ужесточив размеры (18+48) до Т=0,35; а (38+48)

до Т=0,21 мм.

Ужесточение точности технологических размеров уменьшает поля рассеяния припусков до следующих величин:

1. w[17_18]=0,35+0,21+0,52+3,0=4,08 мм; 2. w[48_47]=0,52+0,21=0,73 мм;

3. w[27_28]=0,25+0,52+3,0+3,0=6,77 мм; 4. w[38_37]=3,0+0,52=3,52 мм.

До ужесточения:

w[17_18]=4,91; w[48_47]=1,04; w[27_28]=7,14; w[38_37]=3,52 мм.

При втором пути уменьшения колебания замыкающих звеньев в расчетном уравнении поля рассеяния w[27_28] определяются допуски двух размеров исходной заготовки. Если по согласованию с литейщиками возможен другой вариант простановки размеров на эскизе исходной заготовки, то число составляющих размеров в уравнении с замыкающим звеном [27=28] можно уменьшить с четырех до трех звеньев.

Второй вариант схемы 1 построен на рис. 6.101, а новый эскиз исходной заготовки помещен на рис. 6.102, с. 252.

Все размеры на эскизе проставлены от поверхностей, которые являются первыми черновыми базами на операциях механической обработки.

После таких преобразований уравнения размерной схемы по рис. 6.101 примут вид:

1. [17=18]=–98 0,35 +24 0,105–(38–47) 0,52 +(17–47) 1,5 ;

[17_18]max=1,6+(0,35+0,21+0,52+3,0)=5,68 мм,

ав первом варианте [17_18]max=6,51 мм;

2.[48=47]=+(38–47) 0,52 –24 0,105 мм, [48_47]max=1,6+(0,52+0,21)=2,33 мм,

ав первом варианте [48_47]max=2,64 мм;

3.[27=28]=–32 0,25 –(38–47) 0,52 +(27–47) 1,5 , [27_28]max=1,6+(0,25+0,52+3,0)=5,37,

ав первом варианте [27_28]max=8,74 мм;

4.[38=37]=–(37–47) 1,5+(38–47) 0,52 ,

[38_37]max=1,6+(3,0+0,52)=5,12 мм (без изменений).

Кначалу главы

Коглавлению

256

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. 6.101. Второй вариант схемы 1 Рис. 6.102. Вариант эскиза отливки

Второе уравнение содержит одно неизвестное определяемое звено. Номинальные значения замыкающего и составляющего звеньев:

[48_47]ном=[48_47]min+w[4847]/2– w[48_47]=1,6+0,73/2–(0,26–0)=1,705 мм;

1,705=+(38–47)–24, (38+47)=25,705. Принимаем (38+47)=25,7 0,52 мм.

Решение первого уравнения:

1. [17=18]=–98 0,35 +24 0,105–25,7 0,52 +(17–47) 1,5, [17_18]ном=[17_18]min+w[17_18]/2– w[17_18]=1,6+4,08/2–(+0,175+0–0,26+0)=3,725; 3,725=–98+24–25,7+(17–47), (17+47)=103,425. Принимаем (17+47)=103,4 1,5 мм

Решение третьего уравнения: 3. [27=28]=–32 0,25 –25,7 0,52 +(27–47) 1,5,

[27_28]ном=[27_8]min+w[27_8]/2– w[27_8]=1,6+3,77/2–(+0,125–0,26+0)=3,62 мм;

3,62=–32–25,7+(27–47), (27+47)=61,32. Принимаем (27+47)=61,3 1,5 мм.

Решение четвертого уравнения: 4. [38=37]=–(37–47) 1,5+25,7 0,52 ,

[38_37]ном=[38_37]min+w[38_37]/2– w[38_37]=1,6+3,52/2–(0+0,26)=3,1 мм; 3,1=–(37–47)+25,7; (37+47)=22,6. Принимаем (37+47)=22,6 1,5 мм.

Результаты расчета по второму варианту размерной схемы 1 (см. рис. 6.101) помещены в табл. 6.5.2, с. 258.

Кначалу главы

Коглавлению

257

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

6.5.1.1.2. Размерная схема 2 Из размерной схемы 2 (см. рис. 6.99, с. 254) видно, что единственный оконча-

тельно выполняемый технологический размер (58+68) равен исходному размеру. Его допуск 14 квалитета может быть ужесточен до экономической точности 12 квалитета: Т=0,3 мм. В размерной схеме два припуска: [68=67] – замыкающее звено с минимальным значением [68_67]min=1,6 мм; (57+58) – составляющее звено. Известный операционный размер, включающий шероховатость поверхности; дефектный слой; удельную изогнутость и коробление, отклонение от перпендикулярности и параллельности с предшествующей заготовительной операции. Наименьшее предельное значение этого звена берется в качестве номинального размера:

(57_58)min=Rz+Df+Р(пр)=0,6+1,0+3,0=4,6 мм,

где Р(пр) – удельная изогнутость и коробление поверхностей исходной заготовки (см. приложение 30).

Точность выполняемого номинального размера 4,6 мм по 14 квалитету Т=0,3 мм принимается за верхнее предельное отклонение: во(57_58)=+0,3 мм.

Уравнение из размерной схемы 2 (см. рис. 6.99, с. 254) с учетом ужесточения допуска на окончательный размер (58+68) до Т=0,3 мм и параметров известного промежуточного размера-припуска (57+58) имеет вид:

[68=67]=(57–67)–(57+58)–(58+68)=(57–67) 1,5–4,6 0,3 –64 0,3 , [68_67]ном=[68_67]min+w[68_67]/2– w[68_67]=1,6+3,6/2–(0–0,15+0,15)=3,4; 3,4=(57–67)–4,6–64; (57+67)=72. Принимаем (57+67)=72 1,5 мм.

Кначалу главы

Коглавлению

258

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

6.5.1.1.3. Размерная схема 3 При анализе размерной схемы 3 (см. рис. 6.100, с. 254) видно, что из двух ис-

ходных чертежных размеров в технологическом процессе непосредственно выполняется только один окончательный – (78+98). Оставшийся размер переходит

вгруппу замыкающих вместе с припусками на обработку.

Впредставленном варианте размерной схемы необходимо провести сравнение величины поля допуска исходного размера (89+99) и поля рассеяния замыкающего звена [88=98], которое должно быть меньше или равно полю допуска Т(89_99). Поле допуска равно Т=0,52 мм. Поле рассеяния определяется из размерной цепи:

1.[88=98]=+(78+98) 0,62 –(78–88) 0,43 ; w[88_98]=0,62+0,43=1,05 мм

и значительно превышает поле допуска исходного размера.

Оба составляющих звена имеют допуск 14 квалитета и выполняются от обработанной поверхности (78). Экономически выгодно выполнять эти размеры по 12 квалитету с допусками: Т(78_98)=0,25; Т(78_88)=0,18 мм. В этом случае поле рассеяния

1.[88=98]=+(78+98) 0,25 –(78–88) 0,18 ; w[88_98]=0,25+0,18=0,43 мм

именьше поля допуска Т(89_99)=0,52.

Такой вариант ужесточения технологических размеров можно принят для последующего анализа размерной схемы 3.

Оставшиеся уравнения размерной схемы рис. 6.100 (см. с. 254):

4. [98=97]=(77–97) 1,5–(77–87) 1,5+(78–87) 0,43 –(78+98) 0,25 .

Четвертое уравнение содержит четыре составляющих звена, два из которых – размеры исходной заготовки. С учетом нового варианта простановки размеров в эскизе отливки (см. рис. 6.102) в уравнении останется один размер заготовки. Размерная схема 3 в новом варианте построена на рис. 6.103, с. 261. При этом четвертое уравнение можно записать в виде:

4.[98=97]=(87–97) 1,5+(78–87) 0,43 –(78+98) 0,25 .

Впервом уравнении одно неизвестное определяемое звено.

1.[88=98]=+64 0,25 –(78–88) 0,18 ; w[88_98]=0,25+0,18=0,43 мм.

Определение номинального значения замыкающего звена можно провести с учетом среднего размера исходного звена (89+99).

Номинальные значения замыкающего и составляющего звеньев: [88_98]ном=[88_98]ср– w[88_98]=28,7–(–0,125+0,09)=28,735 мм;

28,735=+44–(78–88), (78+88)=15,265 мм.

Односторонний запас по допуску положительный Т(89_99)–w[88_98])/2=(0,52–0,43)/2=0,09/2=0,045. Принимаем (78+88)=15,3 0,18 мм

Кначалу главы

Коглавлению

259

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

Решение второго уравнения: 2. [88=87]=+(78–87) 0,43 –15,3 0,18 ,

[88 87]ном=[88_87]min+w[88_87]/2– w[88_87]=1,6+0,61/2–(–0,215+0,09)=2,03 мм; 2,03=+(78–87)–15,3; (78+87)=17,33. Принимаем (78+87)=17,3 0,43 мм.

Решение третьего уравнения:

3. [77=78]=–17,3 0,43 +(77–87) 1,5,

[77_78]ном=[77_78]min+w[77_78]/2– w[77_78]=1,6+3,43/2–(+0,215+0)=3,1 мм;

3,1=–17,3+(77–87); (77+87)=20,4. Принимаем (77+87)=20,4 1,5 мм.

Решение четвертого уравнения:

4. [98=97]=(87–97) 1,5+17,3 0,43 –44 0,25

[98_97]ном=[98_97]min+w[98_97]/2– w[98_97]=1,6+3,68/2–(0–0,215+0,125)=3,53 мм; 3,53=(87–97)+17,3–44; (87+97)=30,23. Принимаем (87+98)=30,2 1,5 мм.

Результаты расчета по размерным схемам 2 и 3 (см. рис. 6.101 и 6.103, с. 257 и 261) даны в табл. 6.5.3. Они позволяют проставить все промежуточные технологические размеры в операционных эскизах процесса механической обработки, окончательно оформить эскиз исходной заготовки.

Величины припусков необходимы для расчета режимов резания, норм времени и энергоемкости процесса обработки.

Предложенный вариант процесса не является оптимальным.

Замена последовательности выполнения операций, технологических переходов или смена базовых поверхностей при установках заготовок позволяют выбрать рациональную схему процесса обработки.

Кначалу главы

Коглавлению

260