Настоящая статья посвящена обзору методов автоматизации размерного анализа технологических процессов, который включает большое число сложных и трудоемких расчетно-аналитических процедур, необходимых при проектировании и анализе технологических процессов механической обработки. Рассмотрены методы И.А. Иващенко, В.В. Матвеева, В.Ю. Шамина, Б.С. Мордвинова, Ю.М. Сметанина, О.Н. Калачева, В.Б. Масягина с соавторами и модуль размерного анализа в КОМПАС-АВТОПРОЕКТ. Для каждого метода дано описание особенностей, отмечены достоинства и недостатки. В конце статьи перечислены основные направления совершенствования методов автоматизации размерного анализа технологических процессов: дальнейшее упрощение подготовки и совершенствование методов диагностики исходных данных, включение алгоритмов структурной и параметрической оптимизации, визуализация размерного анализа, совершенствование методов автоматического назначения допусков и припусков, использование более совершенных теоретических моделей размерного анализа, повышающих адекватность результатов.

размерная цепь

технологические размеры

1. Антипина Л.А. Метод автоматизированного проектирования станочных приспособлений на основе интегрированных моделей элементов технологической системы: автореф. дис. ... канд. техн. наук. – Уфа, 2002. – 16 с.

2. Бондаренко С.Г., Чередников О.Н., Губий В.П., Игнатцев Т.М. Размерный анализ конструкций. – Киев: Тэхника, 1989. – 150 с.

3. Волков С.А., Рябов А.Н. Расчет операционных размеров с использованием пакета программ «Техкард» // СТИН. – 2008. – № 3. – С. 20–23.

4. Дорофеев В.Д., Савкин С.П., Шестопал Ю.Т., Кольчугин А.Ф. Реализация процедуры формирования уравнений размерного анализа в системе принятия решений САПР ТП // Сб. учен. тр. Пенз. гос. техн. ун-та: сер. Машиностроение. – 2001. – № 3. – С. 73–79.

5. Иващенко И.А. Технологические размерные расчеты и способы их автоматизации. – М.: Машиностроение, 1975. – 222 с.

6. Иващенко И.А., Иванов Г.В., Мартынов В.А. Автоматизированное проектирование технологических процессов изготовления деталей двигателей летательных аппаратов: учеб. пособие для втузов. – М.: Машиностроение, 1992. – С. 336.

7. Калачев О.Н., Богоявленский Н.В., Погорелов С.А. Графическое моделирование размерной структуры технологического процесса на электронном чертеже в системе AUTOCAD // Вестник компьютерных и информационных технологий. – 2012. – № 5. – С. 13–19.

8. Кузьмин В.В. Размерный технологический анализ при проектировании технологической подготовки производства // Вестник машиностроения. – 2012. – № 6. – С. 19–23.

9. Куликов Д.Д., Блаер И.Ю. Расчет операционных размеров в системах автоматизированного проектирования технологических процессов // Изв. вузов. Приборостроение. – 1997. – Т. 40. – № 4. – С. 64, 69, 74.

10. Масягин В.Б. Автоматическое обеспечение конструкторских допусков при размерных технологических расчетах с применением линейного программирования // Справочник. Инженерный журнал с приложением. – 2015. – № 2(215). – С. 26–30.

11. Масягин В.Б. Автоматизация размерного анализа технологических процессов механической обработки деталей типа тел вращения // Омский научный вестник. Серия Приборы, машины и технологии. – 2008. – № 3(70). – С. 40–44.

12. Масягин В.Б. Размерный анализ технологических процессов деталей типа тел вращения с учетом отклонений расположения на основе применения кромочной модели деталей // Справочник. Инженерный журнал. – 2009. – № 2. – С. 20–25.

13. Масягин В.Б., Мухолзоев А.В. Методика размерного анализа технологических процессов механической обработки с применением компьютерной программы // Проблемы разработки, изготовления и эксплуатации ракетно-космической техники и подготовки инженерных кадров для авиакосмической отрасли: материалы IX Всерос. науч. конф., посвящ. памяти гл. конструктора ПО «Полёт» А.С. Клинышкова (Омск, 17 февр. 2015 г.). – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2015. – С. 226–236.

14. Матвеев В.В., Бойков Ф.И., Свиридов Ю.Н. Проектирование экономичных технологических процессов в машиностроении. – Челябинск: Юж.-Урал. кн. изд-во, 1979. – 111 с.

15. Матвеев В.В., Тверской М.М., Бойков Ф.И. Размерный анализ технологических процессов. – М.: Машиностроение, 1982. – 264 с.

16. Мордвинов Б.С., Яценко Л.Е., Васильев В.Е. Расчет линейных технологических размеров и допусков при проектировании технологического процесса механической обработки. – Иркутск: Иркутский госуниверситет, 1980. – 104 с.

17. Мухолзоев А.В. Автоматизация размерного анализа // Динамика систем, механизмов и машин. – 2014. – № 2. – С. 349–352.

18. Мухолзоев А.В., Масягин В.Б. Расчет допусков замыкающих звеньев размерных цепей на основе алгоритма Флойда-Уоршела // Проблемы разработки, изготовления и эксплуатации ракетно-космической техники и подготовки инженерных кадров для авиакосмической отрасли: материалы IX Всерос. науч. конф., посвящ. памяти гл. конструктора ПО «Полёт» А.С. Клинышкова (Омск, 17 февр. 2015 г.). – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2015. – С. 276–283.

19. Скворцов А.В. Параллельный инжиниринг при обратном проектировании технологических операций механообработки в интегрированной CAD/CAM/CAPP-среде // Вестник машиностроения. – 2005. – № 12. – С. 47–50.

20. Сметанин Ю.М., Трухачев А.В. Методические указания для проведения размерного анализа техпроцессов с использованием графов. – Устинов: Изд-во Устиновск. мех. ин-та, 1987. – 43 с.

21. Фридлендер И.Г., Иванов В.А., Барсуков М.Ф., Слуцкер В.А. Размерный анализ технологических процессов обработки. – Л.: Машиностроение: Ленингр. отд-ние, 1987. – 141 с.

22. Хармац И. Компас – Автопроект: точный контроль над технологической информацией. Новые модули и новые возможности системы // САПР и графика. – 2004. – № 6. – С. 17–19.

23. Шамин В.Ю. Теория и практика размерно-точностного проектирования. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2007. – 520 с.

Размерный анализ технологических процессов - это совокупность большого числа сложных и трудоемких расчетно-аналитических процедур, необходимых при проектировании и анализе технологических процессов механической обработки . Снижение трудоемкости размерного анализа возможно при его автоматизации. Рассмотрим методы автоматизации размерного анализа, разработанные в России.

Под автоматизацией размерного анализа понимается систематическое применение ЭВМ в процессе решения задач размерного анализа при обоснованном распределении функций между человеком и ЭВМ : распределение функций между человеком и ЭВМ должно быть таким, чтобы проектировщик - конструктор или технолог - решал задачи творческого характера, а ЭВМ - задачи, связанные с выполнением нетворческих, рутинных или умственно-формальных процессов.

Одними из первых работ по автоматизации размерного анализа технологических процессов в России являются работы И.А. Иващенко с соавторами , в которых изложен метод автоматизированного построения размерных цепей и расчета линейных и диаметральных технологических размеров. Исходные данные для расчета подготавливаются в виде таблицы с использованием предварительно составленной размерной схемы технологического процесса. Общая блок-схема алгоритма расчета линейных технологических размеров имеет линейную структуру и включает следующие этапы: ввод постоянной информации, ввод переменной информации о детали и технологическом процессе, построение размерных цепей, упорядочение (установление последовательности решения) размерных цепей, расчет размерных цепей (определение припусков, операционных размеров и допусков). При решении задачи расчета припусков на поверхности вращения и диаметральных размеров блок-схема включает дополнительно этапы определения операционных допусков на биение обработанной поверхности относительно базирующей, построения размерных цепей биений и их проверочный расчет для проверки выполнения чертежных допусков и определения биений припусков. В дальнейшем метод был усовершенствован и в него был включен расчет не только биений, но и других отклонений расположения на основе составления размерных цепей.

Метод, предложенный В.В. Матвеевым с соавторами , включает преобразование и проверку чертежей детали и заготовки для выполнения размерного анализа. Размерный анализ начинают с преобразования чертежа и его проверки. В каждой из проекций чертежа размеры располагают горизонтально. Поэтому число проекций должно быть достаточным, чтобы это условие было выполнено. Обычно для тел вращения требуются две, а для корпусных деталей - три проекции. Однако в некоторых случаях для деталей сложной конфигурации возникает необходимость в дополнительных проекциях или сечениях. При преобразовании чертежа заготовки на контур заготовки тонкими линиями наносят чертеж детали. Отмечается, что при выполнении размерного анализа без преобразования чертежей даже у опытных проектировщиков возникают ошибки, на отыскание которых затрачивается значительно больше времени, чем на выполнение преобразованных чертежей. Ошибки, возникающие в результате размерного анализа, опасны для производства, так как ведут к значительным материальным затратам и подрывают доверие к этим методам. Кроме того, преобразование позволяет выполнять размерный анализ на ЭВМ значительно качественнее, чем без него. Следовательно, преобразование чертежей детали и заготовки является необходимым этапом размерного анализа.

В настоящее время при автоматизированном размерном анализе по методу В.В. Матвеева с соавторами используется программа В.Ю. Шамина с соавторами Visual KursAR . Перед вводом в ЭВМ исходные данные для расчета кодируются на основе построенных вручную размерных схем. При кодировании указывается символ, характеризующий размерный параметр, который выступает в роли звена, и символ, характеризующий расположение звена. При построении машиной размерных контуров разделение звеньев по проекциям осуществляется автоматически. При вводе исходных данных происходит их преобразование в форму средних значений. Для автоматического округления номиналов в процессе решения проектных задач предусмотрена подпрограмма округления. Программа предусматривает возможность расчета цепей отклонений расположения. Предусмотрено включение в программу специальной подпрограммы построения схем размерных цепей и модуля диагностики.

Таким образом, метод В.В. Матвеева с соавторами является универсальным методом, обеспечивающим не только расчет линейных и диаметральных размеров, но и всех видов отклонений расположения для деталей, как для деталей типа тел вращения, так и для корпусных деталей.

При автоматизированном расчете линейных технологических размеров по методу Б.С. Мордвинова с соавторами необходимы следующие исходные данные: чертеж детали, план операций технологического процесса механической обработки, включая заготовительную операцию, схема формирования линейных технологических размеров, граф линейных размерных цепей, на котором можно без труда выявить все размерные цепи и при необходимости его оптимизировать, верхние и нижние отклонения полей допусков технологических размеров, минимальные припуски. Расчет выполняется с применением ЭВМ и включает ввод исходных данных в ЭВМ, получение предварительных результатов (уравнений размерных цепей, ожидаемых погрешностей конструкторских размеров), сравнение ожидаемых погрешностей с заданными допусками конструкторских размеров, при этом должно удовлетворяться условие обеспечения конструкторских допусков (ожидаемые погрешности должны быть не больше заданных конструкторских допусков), при нарушении которого корректируется маршрут технологического процесса механической обработки данной детали.

Метод Б.С. Мордвинова с соавторами обладает, как и методы И.А. Иващенко и В.В. Матвеева с соавторами, следующими достоинствами: уменьшение времени и повышение качества проектирования; возможность выбора наиболее эффективного варианта; уменьшение количества ошибок. Общим недостатком этих методов является наличие трудоемких ручных операций, связанных с подготовкой исходных данных: построение схемы обработки или графа.

В основе метода автоматизации размерного анализа, изложенного в работах Ю.М. Сметанина с соавторами , лежит матричное представление уравнений размерных цепей. Вручную или с помощью ЭВМ формируются для дальнейших расчетов две матрицы - исходная, в которой замыкающие звенья размерных цепей (конструкторские размеры и припуски) выражены только через составляющие звенья (технологические размеры), и обратная матрица, в которой каждый технологический размер выражен только через конструкторские размеры и припуски. В этом случае никаких ограничений на систему уравнений размерных цепей не накладывается, и решение получается при любой, даже не решаемой с точки зрения других методов системе простановки технологических размеров.

Методы И.А. Иващенко, В.В. Матвеева, Б.С. Мордвинова и Ю.М. Сметанина с соавторами включают все основные этапы автоматизированного расчета размерных цепей с использованием аппарата размерных цепей, графов и матриц, и вследствие этого явились базовыми для большого числа более поздних методик .

Были сделаны попытки включить размерный анализ в системы САПР.

Метод автоматизации размерного анализа технологических процессов О.Н. Калачева основывается, как и метод Б.С. Мордвинова, на применении размерной схемы и графа, но все построения ведутся на ЭВМ в диалоговом режиме в системе AutoCAD.

Исходной информацией является файл чертежа детали. Система посредством графического диалога с пользователем создает первичную модель размерных изменений непосредственно на экране исходя из конфигурации детали в порядке, обратном обработке, т.е. воссоздает поверхности заготовки в заданном координатном направлении, достраивая припуски, указывая положение размеров заготовки и технологические размеры обработки. При этом система «нагружает» размеры заготовки и технологические размеры вводимой с помощью диалоговых меню технологической информацией о методах и характере обработки, предполагаемом расположении допусков и т.п. На основе указанных пользователем-технологом границ технологических размеров и методов их получения система формирует вторичную модель размерных изменений, которая оформляется в виде списковой структуры, преобразуемой затем в матрицу исходных данных для последующего поиска состава и решения размерных цепей в программном модуле. Средством анализа модели детали, организации диалога и создания вторичной модели в AutoCAD служит язык AutoLISP.

Положительные стороны данной методики состоят в том, что исходной информацией является файл чертежа детали, и результат также сохраняется в файле в виде матрицы исходных данных для дальнейших расчётов. Недостатком является то, что все построения ведутся в диалоге с ЭВМ, и пользователю приходится самостоятельно выбирать границы размеров, припусков и назначать допуски на размеры, что требует длительного времени подготовки исходных данных для расчёта линейных технологических размеров. Трудно и практически невозможно выполнить построение модели размерных для сложных деталей с наложением линий (например, внешних и внутренних поверхностей для втулки). Кроме того, программа только с ранними версиями AutoCAD и для расчетов в настоящее время используется модуль КОН7, данные для которого могут быть подготовлены без применения AutoCAD вводом данных с размерной схемы, подготовленной вручную.

Автоматизированный расчет технологических размерных цепей в специализированном модуле программы КОМПАС-АВТОПРОЕКТ имеет следующие особенности (И. Хармац ). В окне модуля пользователем формируется маршрут изготовления детали в виде операционных эскизов. Запускается модуль расчета технологических размерных цепей. В окне модуля в виде дерева показывается перечень всех операций сформированного маршрута. Заполняются данные о технологическом процессе и конструкторских размерах. Готовые исходные данные можно посмотреть в файле. После запуска расчета рассчитанные данные вставляются в пустые места исходных данных. В конструкторские данные попадают данные о конструкторских биениях, которые не были указаны и которые модуль назначил сам (в настройках может быть включен учет биений). В технологические данные попадают не указанные технологом значения (номинал, верхнее и нижнее отклонение, технологические биения). Количество итераций в расчетах может быть любое - пока результат не удовлетворит технолога. Если все результаты, полученные в результате расчета, технолога устраивают, он может приступить к написанию подробного технологического процесса. Стандартными средствами КОМПАС-АВТОПРОЕКТ технология сохраняется в архиве. Вместе с технологическим процессом в архив помещается полная размерная структура технологического процесса. При необходимости, технолог может извлечь технологический процесс из архива, изменить исходные данные и вновь все пересчитать.

Достоинствами данного метода является то, что не нужно строить размерные схемы, но при этом остается трудоёмкость подготовки данных, обусловленная необходимостью расчета и упорядочения цифровых и графических данных, которые вручную вводятся с помощью специальных «окон» для того, чтобы можно было выполнить расчет. К сожалению, в связи с завершением жизненного цикла программы КОМПАС-АВТОПРОЕКТ стал недоступным и встроенный в нее модуль автоматизированного размерного анализа.

Повышение степени автоматизации размерного анализа технологических процессов обеспечивают разработанные В.Б. Масягиным программы для ЭВМ «Автоматический расчет линейных технологических размеров «AUTOMAT»» , «Размерный анализ технологических процессов осесимметричных деталей «NORMAL»» и алгоритм, предложенный А.В. Мухолзоевым . Характеристика программы «AUTOMAT»: автоматическая проверка правильности исходных данных; применение матрицы смежности графа для непосредственного расчета размеров и допусков без решения алгебраической системы уравнений размерных цепей; автоматическое выявление погрешности базирования; автоматическое назначение технологических допусков и припусков; автоматическое обеспечение конструкторских допусков; расчет по методу min-max; расчет для двух вариантов распределения полей допусков; задание (по усмотрению технолога) допусков, учитывающих реальную точность оборудования в обход нормативной базы данных программы; адаптация базы данных под конкретные условия производства. Программа «NORMAL» имеет следующие особенности: учет всех видов отклонений расположения, характерных для деталей типа тел вращения, и их взаимного влияния за счет использования кромочной модели детали , в отличие от известных методов, основанных на раздельном расчете конструкторских и технологических размеров и отклонений расположения; визуализация схемы припусков по рассчитанным размерам.

Основным достоинством данных программ, как и модуля размерного анализа программы КОМПАС-АВТОПРОЕКТ, является использование для подготовки исходных данных только информации чертежа и технологического процесса. Из процесса подготовки данных исключен трудоемкий этап построения размерных схем, характерный для других программ, который заменяется описанием геометрических моделей детали и технологического процесса.

Основными направлениями дальнейшей автоматизации размерного анализа технологических процессов являются, во-первых, дальнейшее упрощение и обеспечение качества подготовки исходных данных за счет встраивания в САПР ТП и совершенствования методов диагностики исходных данных, во-вторых, включение в методы размерного анализа алгоритмов структурной и параметрической оптимизации размерных цепей, допусков и припусков, в-третьих, визуализация исходных данных, процесса и результатов размерного анализа, в-четвертых, совершенствование методов автоматического назначения допусков и припусков и наконец использование более совершенных теоретических моделей размерного анализа, повышающих адекватность результатов автоматизированного размерного анализа.

Рецензенты:

Акимов В.В., д.т.н., доцент, профессор кафедры «Автомобили, конструкционные материалы и технологии», Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия, г. Омск;

Рауба А.А., д.т.н., доцент, профессор кафедры «Технология транспортного машиностроения и ремонта подвижного состава», Омский государственный университет путей сообщения, г. Омск.

Библиографическая ссылка

Материал детали: Сч - 21.

Тип заготовки: литье в песчано- глинистые сырые формы.

Эскиз детали

Технические требования:

2R 9 , 2R 8 =±0,04.

Анализ технологичности детали

Деталь не имеет сложных и специальных элементов. Номиналы размеров и допуски стандартные. Точность размеров соответствует шероховатости поверхностей. Осевые размеры проставлены от разных поверхностей.

В качестве заготовки выбираем литье в песчано- глинистые сырые формы машиной формовкой, т. к. материал детали - Сч - 21.

Эскиз заготовки

Технические требования:

2R 0 6 ,2R 0 8 =±0,5; 2R 0 9 , 2R 0 8 =±0,7. 2R 0 7 , 2R 0 6 =±0,7

Выбираем наиболее точные поверхности в качестве основных баз для всех операций. При этом учитываем принципы постоянства баз и совмещения измерительных баз с технологическими. Таким образом, технологическими базами будут являться торцы 1 и 4, диаметры 6 и 8.

Разрабатываем маршрутный технологический процесс. Для этого определяем план обработки каждой поверхности исходя из ее шероховатости и точности. Наибольшую точность имеют размеры 2R8 и 2R9, Б1 (7 кв.). Заданную н чертеже несоосность можно получить только на чистовой операции. Назначаем этапы обработки детали: Токарная черновая, Токарная чистовая, Шлифовальная черновая, Шлифовальная чистовая.

С учетом обработки с двух сторон внутренних и одной наружной стороны предлагаем технологический процесс:

Операция 0: Заготовительная - литье.

Операция 10: Токарно - револьверная черновая;

Операция 20: Токарно - револьверная черновая;

Операция 30: Токарная с ЧПУ чистовая;

Операция 40: Токарная с ЧПУ чистовая;

Операция 50: Внутришлифовальная предварительная;

Операция 60: Внутришлифовальная окончательная.

Разработка операций технологического процесса

Операция 10. Токарно - револьверная черновая

Заготовка устанавливается в 3 - х кулачковом патроне по торцу и наружному размеру 2R 6 .

Технические требования на расположение поверхностей (несоосность) назначаем: 2R 0 6 ,2R 10 8 =±0,1; 2R 10 9 , 2R 10 8 =±0,1.

Операция 20. Токарно - револьверная черновая

Заготовка устанавливается в цанге по уже обработанному торцу и внутреннему размеру 2R 8 .

Шероховатость и толщину дефектного слоя определяем: Rz 40 (соответствует Ra 10), h=50мкм.

Допуски на размеры назначаем по таблицам среднестатистической погрешности механической обработки.

Технические требования на расположение поверхностей (несоосность) назначаем: 2R 20 6 ,2R 10 8 =±0,1; 2R 20 7 , 2R 20 6 =±0,1.

Операция 30. Токарная с ЧПУ чистовая

Заготовка устанавливается в 3 - х кулачковом патроне по торцу и наружному размеру 2R6.

Шероховатость и толщину дефектного слоя определяем: Rz 20 (соответствует Ra 5), h=20мкм.

Допуски на размеры назначаем по таблицам среднестатистической погрешности механической обработки.

Технические требования на расположение поверхностей (несоосность) назначаем: 2R206,2R308=±0,06; 2R309, 2R308=±0,06.

Операция 40. Токарная с ЧПУ чистовая

Заготовка устанавливается в цанге по уже обработанному торцу и внутреннему размеру 2R 8 . Назначаем Ra 5, h=50мкм

Допуски на размеры назначаем по таблицам среднестатистической погрешности механической обработки.

Технические требования на расположение поверхностей (несоосность) назначаем: 2R 40 6 ,2R 30 8 =±0,06;

Операция 50. Внутришлифовальная черновая

Шероховатость и толщину дефектного слоя определяем: Rz 10 (соответствует Ra 2,5), h=20мкм.

Допуски на размеры назначаем по таблицам среднестатистической погрешности механической обработки.

Технические требования на расположение поверхностей (несоосность) назначаем: 2R 20 6 ,2R 50 8 =±0,05; 2R 50 9 , 2R 50 8 =±0,05.

Операция 60. Внутришлифовальная чистовая

Заготовка устанавливается в приспособлении по торцу и наружному размеру 2R 6 .

Шероховатость и толщину дефектного слоя определяем: Rz 5 (соответствует Ra 1,25), h=20мкм.

Допуски на размеры назначаем по таблицам среднестатистической погрешности механической обработки.

Технические требования на расположение поверхностей (несоосность) назначаем: 2R 20 6 ,2R 60 8 =±0,015; 2R 60 9 , 2R 60 8 =±0,04.

Размерная схема и размерные цепи диаметральных размеров

Размерная схема и размерные цепи осевых размеров

Расчет размерных цепей вручную

Определение фактических осевых размеров детали и реально удаляемых припусков на каждом переходе.

Уравнение (1) размерной цепи

А 50 - А 60

Определяем фактическое поле рассеяния замыкающего звена:

Минимальный припуск

Z min =Rz+T=0,01+0,02=0,03

Максимальный припуск

Z max = Z min +=0,03+0,87=0,9

Исходный средний размер замыкающего звена

Средний размер составляющего звена

А 60ср =125+(0-0,62)/2=124,69

Рассчитываем средний размер определяемого звена

А 50ср =(А 60ср)/1=0,465+124,69=125,155

Найдем номинальный размер определяемого звена

=- (EIA опр +ESA опр)/2, А 50ном =125,155-(0-0,25)/2=125,28

Запас по допуску замыкающего звена

V= EIA+ESA-= Z max - Z min - =0,9-0,03-0,87=0

Т. к. V=0, то округление номинального размера определяемого звена на производим.

Величина коррекции номинального рзмера

К=-=125,28-125,28=0

Фактический средний размер замыкающего звена

Фактический наименьший размер замыкающего звена:

0,465-0,87/2=0,03

Фактический наибольший размер замыкающего звена:

0,465+0,87/2=0,9

Запас по нижнему пределу замыкающего звена:

V н =0,03-0,03=0

Запас по верхнему пределу замыкающего звена:

Уравнение (2) размерной цепи:

А 40 - А 50

Z 1 50min =Rz+T=0,02+0,02=0,04 Z 1 50ср =0,04+0,5/2=0,29

А 40ср =(0,29+125,155)/1=125,445

А 40ном =125,445-(0-0,25)/2=125,57

V=0,54-0,04-0,5=0

А 40окр =125,57

К=125,57-125,57=0

• 0,29+0=0,29
• 0,29-0,5/2=0,04
• 0,29+0,5/2=0,54

V н =0,04-0,04=0

V В =0,54-0,54=0

13-14. Поскольку V н = V В =0, то относительные показатели дефицита на рассчитываем.

Уравнение (3) размерной цепи:

А 30 - А 40

Z 4 40min =Rz+T=0,02+0,02=0,04 Z 4 40ср =0,04+0,5/2=0,29

А 30ср =(0,29+125,445)/1=125,735

А 30ном =125,735-(0-0,25)/2=125,86

V=0,54-0,04-0,5=0

А 30окр =125,86

К=125,86-125,86=0

• 0,29+0=0,29
• 0,29-0,5/2=0,04
• 0,29+0,5/2=0,54

V н =0,04-0,04=0

V В =0,54-0,54=0

13-14. Поскольку V н = V В =0, то относительные показатели дефицита на рассчитываем.

Уравнение (4) размерной цепи:

А 20 - А 30

Z 1 30min =Rz+T=0,04+0,05=0,09 Z 1 30ср =0,09+0,88/2=0,53

А 20ср =(0,53+125,735)/1=126,265

А 20ном =126,265-(0-0,25)/2=126,39

V=0,97-0,09-0,88=0

А 20окр =126,39

К=126,39-126,39=0

• 0,53+0=0,53
• 0,53-0,88/2=0,09
• 0,53+0,88/2=0,97

V н =0,09-0,09=0

V В =0,97-0,97=0

13-14. Поскольку V н = V В =0, то относительные показатели дефицита на рассчитываем.

Уравнение (5) размерной цепи:

А 10 - А 20

Z 4 20min =Rz+T=0,2+0,4=0,6 Z 4 20ср =0,6+1,26/2=1,23

А 10ср =(1,23 +126,265)/1=127,495

А 10ном =127,495-(0-0,63)/2=127,81

V=1,86-0,6-1,26=0

А 10окр =127,81

К=127,81-127,81=0

• 1,23+0=1,23
• 1,23-1,26/2=0,6
• 1,23+1,26/2=1,86

V В =1,86-1,86=0

13-14. Поскольку V н = V В =0, то относительные показатели дефицита на рассчитываем.

Уравнение (6) размерной цепи:

А 0 - А 10

Z 1 10min =Rz+T=0,2+0,4=0,6 Z 1 10ср =0,6+5,63/2=3,415

А 0ср =(3,415+127,495)/1=130,91

А 0ном =130,91-(0-0,63)/2=131,225

V=6,23-0,6-5,63=0

А 0окр =131,225

К=131,225-131,225=0

• 3,415+0=3,415
• 3,415-5,63/2=0,6
• 3,415+5,63/2=6,23

V В =6,23-6,23=0

13-14. Поскольку V н = V В =0, то относительные показатели дефицита на рассчитываем.

Уравнение (7) размерной цепи:

Б 50 + А 50 - А 60 - Б 60

Z 2 60min =Rz+T=0,01+0,02=0,03 Z 2 60ср =0,03+1,29/2=0,675 Б 60ср =25+(0,1-0,1)/2=25

Б 50ср =(0,675-(125,155-124,69-25)/-1=25,21

Б 50ном =25,21-(0-0,22)/2=25,32

V=1,32-0,03-5,29=0

Б 50окр =25,32

К=25,32-25,32=0

• 0,675+0=0,675
• 0,675-1,29/2=0,03
• 0,675+1,29/2=1,32

V н =0,03-0,03=0

V В =1,32-1,32=0

13-14. Поскольку V н = V В =0, то относительные показатели дефицита на рассчитываем.

Уравнение (8) размерной цепи:

Б 30 + А 40 - А 50 - Б 50

Z 2 50min =Rz+T=0,02+0,02=0,04 Z 2 50ср =0,04+0,94/2=0,51

Б 30ср =(0,51-(125,445-125,155-25,21)/1=25,43

Б 30ном =25,43-(0-0,22)/2=25,54

V=0,98-0,04-0,94=0

Б 30окр =25,54

К=25,54-25,54=0

• 0,51+0=0,51
• 0,51-0,94/2=0,04
• 0,51+0,94/2=0,98

V н =0,04-0,04=0

V В =0,98-0,98=0

13-14. Поскольку V н = V В =0, то относительные показатели дефицита на рассчитываем.

Уравнение (9) размерной цепи:

Б 10 + А 20 - А 30 - Б 30

Z 2 30min =Rz+T=0,04+0,05=0,09 Z 2 30ср =0,04+1,64/2=0,91

Б 10ср =(0,91-(126,265-125,735-25,43)/1=25,81

Б 10ном =25,81-(0-0,54)/2=26,08

V=1,73-0,09-1,64=0

Б 10окр =26,08

К=26,08-26,08=0

• 0,91+0=0,91
• 0,91-1,64/2=0,09
• 0,91+1,64/2=1,73

V н =0,09-0,09=0

V В =1,73-1,73=0

13-14. Поскольку V н = V В =0, то относительные показатели дефицита на рассчитываем.

Уравнение (10) размерной цепи:

Б 0 + А 0 - А 10 - Б 10

Z 2 10min =Rz+T=0,2+0,4=0,6 Z 2 10ср =0,6+8,77/2=4,985

Б 0ср =(4,985-(130,91-127,495-25,81)/1=27,38

Б 0ном =27,38-(1,3-1,3)/2=27,38

V=9,37-0,6-8,77=0

Б 0окр =27,38

К=27,38-27,38=0

• 4,985+0=4,985
• 4,985-8,77/2=0,6
• 4,985+8,77/2=9,37

V В =9,37-9,37=0

13-14. Поскольку V н = V В =0, то относительные показатели дефицита на рассчитываем.

Уравнение (11) размерной цепи:

[В] = А 40 - А 30 + В 20

В ср =55+(0,23-0,23)/2=55

В 20ср =(55-(125,445-125,735)/1=55,29

В 20ном =55,29-(0-0,19)/2=55,385

V=55,25-54,75-0,69=-0,019

В 20окр =55,39

К=55,39-55,385=0,005

55,005-0,69/2=54,66

55,005+0,69/2=55,35

V н =54,66-54,75=-0,09

V В =55,25-55,35=-0,1

Уравнение (12) размерной цепи:

В 20 - А 20 + А 10 + Е 0 - А 0

Z 3 20min =Rz+T=0,04+0,05=0,09 Z 3 20ср =0,09+10,8/2=5,49

Е 0ср =(5,49-(55,29-126,265+127,495-130,91)/1=79,88

Е 0ном =79,88-(2,2-2,2)/2=79,88

V=10,89-0,09-10,8=0

Е 0окр =79,88

К=79,88-79,88=0

• 5,49+0=5,49
• 5,49-10,8/2=0,09
• 5,49+10,8/2=10,89

V н =0,09-0,09=0

V В =10,89-10,89=0

13-14. Поскольку V н = V В =0, то относительные показатели дефицита на рассчитываем.

Проверка полученных данных в проектной задаче с помощью программы РА6. Расчет осевых размеров

Уравнение (1) размерной цепи:

А 50 - А 60

Кодирование для расчета цепи:

• 3 S 13 14 0.03 0.9
• 6 L 13 42 0 -0.25
• 7 L 14 42 125 0 -0.62

Список размерных цепей.

3=S=-(0014<+0042)+(0042<-0013)

Уравнение (2) размерной цепи:

А 40 - А 50

Кодирование для расчета цепи:

• 3 S 12 13 0.04 0.54
• 6 L 12 42 0 -0.25
• 7 L 13 42 125.28 0 -0.25

Список размерных цепей.

3=S= -(0013<+0042)+(0042<-0012)

Уравнение (3) размерной цепи:

А 30 - А 40

Кодирование для расчета цепи:

• 3 S 41 42 0.04 0.54
• 6 L 12 41 0 -0.25
• 7 L 12 42 125.57 0 -0.25

Список размерных цепей.

3=S= -(0042<+0012)+(0012<-0041)

Уравнение (4) размерной цепи:

А 20 - А 30

Кодирование для расчета цепи:

• 3 S 11 12 0.09 0.97
• 6 L 11 41 0 -0.63
• 7 L 12 41 125.86 0 -0.25

Список размерных цепей.

3=S= -(0012<+0041)+(0041<-0011)

Уравнение (5) размерной цепи:

А 10 - А 20

Кодирование для расчета цепи:

• 3 S 40 41 0.09 1.86
• 6 L 11 40 0 -0.63
• 7 L 11 41 126.39 0 -0.63

Список размерных цепей.

3=S= -(0041<+0011)+(0011<-0040)

Уравнение (6) размерной цепи

А 0 - А 10

Кодирование для расчета цепи:

• 3 S 10 11 0.6 6.23
• 6 L 10 40 ±2.5
• 7 L 11 40 127.81 0 -0.63

Технологический анализ

Технологический анализ детали обеспечивает улучшение технико-экономических показателей разрабатываемого технологического процесса и является одним из важнейших этапов технологической разработки.

Основная задача при анализе технологичности детали сводится к возможному уменьшению трудоемкости и металлоемкости, возможности обработки детали высокопроизводительными методами. Это позволяет снизить себестоимость ее изготовления.

Вал-шестерню можно считать технологичной, так как она представляет собой ступенчатый вал, где размеры ступеней уменьшаются от середины вала к торцам, что обеспечивает удобный подвод режущего инструмента к обрабатываемым поверхностям. Обработка ведётся унифицированным режущим инструментом, контроль точности поверхности проводится измерительным инструментом. Деталь состоит из унифицированных элементов таких как: центровые отверстия, шпоночный паз, фаски, канавки, линейные размеры, шлицы.

Материалом для производства служит сталь 40Х, которая является относительно недорогим материалом, но при этом обладает хорошими физико-химическими свойствами, имеет достаточную прочность, хорошую обрабатываемость резанием, легко подвергается термообработке.

Конструкция детали обеспечивает возможность применение типовых и стандартных технологических процессов её изготовления.

Таким образом, конструкцию детали можно считать технологичной.

1. Поверхность 1 выполнена в виде шлицевой части.

2. Поверхность 2 является несущей, поэтому жестких требований к ней не предъявляется.

3. Поверхность 3 используется для внешнего контакта с внутренней поверхностью манжеты. Поэтому к ней предъявляются жесткие требования. Поверхность полируется до достижения шероховатости Ra 0,32 мкм.

4. Поверхность 4 является несущей, поэтому жестких требований к ней не предъявляется.

5. Поверхность 5 также является несущей и предназначена для посадки подшипника. Поэтому к ней предъявляются жесткие требования. Поверхность шлифуется до достижения шероховатости Ra 1,25 мкм.

6. Поверхность 6 Выполнена в виде канавки, которая нужна для вывода шлифовального круга. Жестких требований к ней предъявлять нецелесообразно.

7. Поверхность 7 является несущей и предъявлять жесткие требования к ней не нужно.

8. Боковые стороны зубьев участвуют в работе и определяют как долговечность узла, так и его шумность, поэтому к боковым сторонам зубьев и их взаимному расположению предъявляют ряд требований как по точности расположения, так и по качеству поверхности (Ra 2,5 мкм).

9. Поверхность 9 является несущей и предъявлять жесткие требования к ней не нужно.

10. Поверхность 10 Выполнена в виде канавки, которая нужна для вывода шлифовального круга. Жестких требований к ней предъявлять нецелесообразно.

11. Поверхность 11 является несущей и предназначена для посадки подшипника. Поэтому к ней предъявляются жесткие требования. Поверхность шлифуется до достижения шероховатости Ra 1,25 мкм.

12. Поверхность 12 является несущей, поэтому жестких требований к ней не предъявляется.

13. Поверхность 13 используется для контакта с внутренней поверхностью манжеты. Поэтому к ней предъявляются жесткие требования. Поверхность полируется до достижения шероховатости Ra 0,32 мкм.

14. Поверхность 14 является несущей, поэтому жестких требований к ней не предъявляется.

15. Поверхность 15 представлена в виде шпоночного паза, который предназначен для передачи крутящего момента от вала-шестерни к ременному шкиву Rz 20 мкм.

16. Поверхность 16 представлена канавкой, которая служит для вывода резьбонарезного резца.

17. Поверхность 17 выполнена в виде шпоночного паза для посадки стопорной шайбы Rz 40 мкм.

18. Поверхность 18 представляет собой резьбу под гайку, которая служит для поджатия шкива Ra 2,5 мкм.

Требования к взаимному положению поверхностей, считаю целесообразно назначенными.

Одним из немаловажных факторов является материал, из которого изготавливается деталь. Исходя из служебного назначения детали видно, что деталь работает под действием значительных знакопеременных циклических нагрузок.

С точки зрения ремонта данная деталь является довольно ответственной, поскольку для выполнения ее замены необходим демонтаж всего узла с машинного агрегата, а при его установке выверка механизма сцепления.

Количественная оценка

Таблица 1.3 - Анализ технологичности конструкции детали

Коэффициент унификации конструктивных элементов детали определяется по формуле

где Qу.э.- число унифицированных конструктивных элементов детали, шт;

Qу.э.- общее число конструктивных элементов детали, шт.

Деталь технологична, так как 0,896>0,23

Коэффициент использования материала определяется по формуле

где mд- масса детали, кг;

mз- масса заготовки, кг.

Деталь технологична, так как 0,75 = 0,75

Коэффициент точности обработки определяется по формуле

где - средний квалитет точности.

Деталь нетехнологична, так как 0,687<0,8

Коэффициент шероховатости поверхности определяется по формуле

где Бср- средняя шероховатость поверхности.

Деталь нетехнологична, так как 0,81 < 1,247

Исходя из произведенных расчетов, можно сделать вывод, что деталь технологична по коэффициенту унификации и по коэффициенту использования материала, но не технологична по коэффициенту точности обработки и по коэффициенту шероховатости поверхности.

Размерный анализ чертежа детали

Размерный анализ чертежа детали начинаем с нумерации поверхностей детали, представленных на рисунке 1.3

Рисунок 1.3-Обозначение поверхностей

Рисунок 1.4-Размеры рабочей поверхности детали

Выполняется построение размерных графов на рисунке 1.5

Рисунок 1.5 -- Размерный анализ рабочей поверхности детали

При построении размерного анализа определили технологические размеры и допуски на них для каждого технологического перехода, определили продольные отклонения размеров и припусков и расчет размеров заготовки, определили последовательность обработки отдельных поверхностей детали, обеспечивающих требуемую точность размеров

Определение типа производства

Тип производства выбираем предварительно, исходя из массы детали m = 4,7 кг и годовой программы выпуска деталей В = 9000 шт., производство серийное.

От правильности выбора типа производства в дальнейшем зависят все остальные разделы разработанного технологического процесса. При крупносерийном производстве технологический процесс разрабатывается и хорошо оснащается, что позволяет взаимозаменяемость деталей, малую трудоемкость.

Следовательно, будет более низкая себестоимость изделий. Крупносерийное производство предусматривает более широкое применение механизации и автоматизации производственных процессов. Коэффициент закрепления операций при среднесерийном производстве Кз.о = 10-20.

Среднесерийное производство характеризуется широкой номенклатурой изделий, изготавливаемых или ремонтируемых периодически повторяющимися небольшими партиями, и сравнительно небольшим объемом выпуска.

На предприятиях среднесерийного производства значительная часть производства состоит из универсальных станков, оснащенных как специальными, так и универсально-наладочными и универсально-сборными приспособлениями, что позволяет снизить трудоемкость и удешевить производство.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЯДЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИФИ»

НОВОУРАЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

В. Н. Ашихмин

РАЗМЕРНЫЙ АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Москва 2010

УДК 621.0+621.91 ББК 34.5

Ашихмин В. Н. РАЗМЕРНЫЙ АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ: Практикум. М.: НИЯУ МИФИ, 2010. – 60 с.

Пособие содержит методические указания и рекомендации к выполнению практических работ по курсу «Размерный анализ и обоснование технологических решений» и предназначено для студентов специальности 151001 – Технология машиностроения (очная, очно-заочная, заочная формы обучения). Работа 1 также используется при выполнении практических занятий по курсу «Технология машиностроения».

Подготовленов рамках Программы создания иразвития НИЯУ МИФИ.

Рецензент канд. техн. наук, доцент В. И. Занько

Предисловие …………………………………………………………….4

ПРЕДИСЛОВИЕ

Качество продукции в машиностроении определяется прежде всего качеством разработки технологических процессов. Для качественной разработки технологических процессов при использовании настроенного на размер оборудования необходимо проведение размерно-точностного анализа.

В ходе проведения размерного анализа должны быть выявлены все размерно-точностные связи в технологическом процессе, начиная от размеров исходной заготовки до размеров готовой детали. Именно такой подход рассматривается в предлагаемом пособии. Актуальность данного пособия обусловлена тем, что в последние годы в отечественной технической литературе практически не издаются книги по размерному анализу технологических процессов.

При решении задач размерного анализа использована методика, основанная на применении теории графов. Это наиболее эффективный математический аппарат для моделирования размерно-точностных связей технологических процессов. Применение этого аппарата способствует развитию навыков математического моделирования у специалиста – технолога.

В отличие от традиционных методик, в которых выявление размерных цепей производится на совмещенном графе, что связано с определенными трудностями, в пособии использована усовершенствованная методика применения графовых моделей при размерном анализе технологических процессов .

Учитывая значение размерного анализа в процессе подготовки спе- циалистов-технологов в ряде вузов в учебных планах технологических кафедр предусмотрены соответствующие дисциплины. Так, например, на кафедрах технологии машиностроения УГТУ – УПИ и НГТИ читается курс «Размерный анализ и обоснование технологических решений». В основу предлагаемой работы положен многолетний опыт изучения указанной дисциплины в УГТУ – УПИ. Пособие может быть использовано при проведении практических занятий в рамках курсов «Основы технологии машиностроения» и «Технология машиностроения».

Практическая работа № 11

ЗАДАЧИ РАЗМЕРНОГО АНАЛИЗА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ. РАЗРАБОТКА СТАРТОВОЙ СТРУКТУРЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА, НАЗНАЧЕНИЕ ЭТАПОВ, МЕТОДОВ И ПЛАНОВ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Цель работы − уяснение необходимости и общих положений проведения размерного анализа, освоение навыков разработки стартовой структуры технологического процесса как начальной стадии решения прямой (проектной) задачи размерного анализа.

Задание – для детали класса втулок на основе чертежа детали и условий среднесерийного производства разработать стартовую структуру технологического процесса при использовании метода восходящего синтеза (снизу вверх).

Работа рассчитана на 8–12 ч.

Задачи размерного анализа и методы расчета размерных цепей

Размерным анализом технологического процесса называют выявление и фиксирование размерных связей между переходами и операциями конкретного технологического процесса. Таким образом, для решения проектной задачи, когда есть только чертеж детали, необходима разработка первоначального, стартового варианта технологического процесса .

Целью размерного анализа является, прежде всего, обеспечение точности указанных на чертеже размерных связей поверхностей детали. С помощью размерного анализа выявляется наиболее эффективная структура технологического процесса, гарантирующая достижение поставленной цели. В результате размерного анализа

1 Работа № 1 выполняется параллельно на практических занятиях по курсу «Технология машиностроения» и по курсу «Размерный анализ и обоснование технологических решений».

наиболее рационально формируются технологические операции и переходы, проверяются и уточняются принятые схемы базирования, определяются все операционные размеры и размеры исходной заготовки. Кроме того, размерный анализ позволяет выявить и устранить недопустимые колебания величины припуска, что особенно важно на финишных операциях.

Вид задачи определяется тем, что задано и что требуется определить. Если разрабатывается новый технологический процесс, то известны и, значит, заданы конструкторские размеры детали. Следовательно, в ряде технологических размерных цепей известен конструкторский размер со всеми его параметрами. Этот размер и будет замыкающим (исходным) звеном в таких размерных цепях.

Если мы анализируем существующий технологический процесс, то известны все технологические (операционные) размеры и их параметры. Эти размеры – составляющие звенья размерных цепей. Таким образом, в цепях, где замыкающее звено – конструкторский размер, мы сможем определить параметры замыкающего звена, которые будут обеспечены в рассматриваемом технологическом процессе.

В теории размерных цепей эти задачи называют соответственно прямой (проектной) и обратной (проверочной).

При прямой задаче заданы номинальный размер, допуск, предельные отклонения замыкающего (исходного) звена и требуется определить номинальные значения, допуски и предельные отклонения всех составляющих звеньев размерной цепи.

При решении обратной задачи по заданным номинальным значениям, допускам, предельным отклонениям составляющих звеньев требуется определить те же характеристики замыкающего звена или поле рассеяния и предельные значения замыкающего звена.

Наиболее распространены два метода расчета размерных цепей: метод максимума-минимума (max-min ) и вероятностный метод.

Первый метод иногда называют методом полной взаимозаменяемости, а второй – методом неполной взаимозаменяемости. По мнению многих авторов, для расчета технологических размерных цепей следует использовать метод максимума-минимума. Это

обосновывается еще и тем, что число составляющих звеньев в технологических размерных цепях обычно не превышает 4–5.

В данном пособии рассмотрено решение проектной (прямой) задачи, когда технологический процесс еще не существует, а исходным документом является только чертеж детали. Кроме чертежа детали, известна производственная среда, в которой будет реализован технологический процесс, или тип производства.

Стартовый вариант технологического процесса формируется на основе разработанной структуры технологического процесса. В нем назначаются первоначально только величины допусков на технологические размеры и минимальные припуски, снимаемые при выполнении технологических переходов. Таким образом, в отличие от проверочной задачи здесь необходимо определить номинальные размеры и предельные отклонения операционных размеров для всех технологических переходов. Задачи такого типа некоторые авторы называют смешанными.

Методические указания к выполнению работы

В ходе проведения практических занятий каждый студент работает по индивидуальному заданию. На рис. 1.1 приведен эскиз детали типа «втулка», применительно к которой показано выполнение всех этапов задания.

1. Анализ чертежа заданной детали, выбор и определение параметров исходной заготовки. Задана деталь – втулка (см. рис. 1.1). Материал – сталь 30. Масса детали – 2,49 кг. Производство среднесерийное. Предусмотрено использование универсального оборудования, в том числе токарно-револьверного станка с вертикальной осью револьверной головки.

Концентричность поверхностей 4 и 6 будет обеспечиваться по схеме «ОТ ОТВЕРСТИЯ». Отверстие 4 окончательно обрабатывается на токарно-револьверной операции мерным инструментом – разверткой. Торцовые поверхности 1 , 5 , 7 , а также радиальное отверстие 3 связаны линейными размерами. Наружная цилиндрическая поверхность 2 не требует точной обработки. Поверхность 6 обрабатывается на круглошлифовальной операции с базированием на отверстие 4 .

Ra 6,3 ()

Ra 3,2

Рис. 1.1. Эскиз детали «втулка» (неуказанные предельные отклонения размеров: H 14; h 14; IT 14/2; номера позиций соответствуют типам обрабатываемых поверхностей)

Нумерация поверхностей детали, связанных линейными размерами, параллельными оси детали, должна производиться по строго определенным правилам:

- номера поверхностей увеличиваются вдоль принятой оси детали;

- фаски не нумеруются;

- для нумерации принимаются только нечетные числа;

- схема конструкторских размерных связей (рис. 1.2) вычерчивается в масштабе.

Рис. 1.2. Схема конструкторских размерных связей

2. Выбор вида исходной заготовки и метода ее получения.

Факторы, определяющие выбор заготовки:

- материал детали – сталь 30 (качественная углеродистая сталь, содержание углерода 0,3 %);

- конфигурация детали – втулка с буртиком и сквозным отверстием;

- тип производства – среднесерийное. Рациональнее при этом типе производства выбрать заготовку, форма которой максимально приближена к форме готовой детали (рис. 1.3). Это сведет к минимуму обработку резанием и отходы в стружку.

Плоскость

Рис. 1.3. Эскиз исходной заготовки

Выбираем метод горячей объемной штамповки в открытых штампах. При соотношении размеров D max > L штамповка производится на молотах или кривошипных горячештамповочных прессах. Сквозные отверстия в исходных заготовках выполняются при условии, что их диаметр не менее 30 мм. Кроме того, длина отверстия должна быть не более диаметра пробиваемого отверстия. Если последнее условие не выполняется, то может быть выполнена наметка (углубление) глубиной до 0,8 диаметра отверстия при изготовлении заготовки на молотах и прессах. Если D max < L , то для деталей типа втулок рациональнее выбрать горячую объемную штамповку на горизонтально-ковочных машинах (ГКМ). Предельная длина получаемого отверстия при штамповке на ГКМ – до трех диаметров. С учетом применения газопламенного нагрева класс точности поковки Т5 по ГОСТ 7505-89.

Рис. 1.4. Упрощенный эскиз исходной заготовки

(1 , 5 , 7 – торцовые поверхности, связанные линейными размерами;

2 , 4 , 6 – цилиндрические поверхности со штамповочными уклонами)

3. Определение общих припусков на обработку и допусков на размеры исходной заготовки.

Определение исходного индекса поковки. Факторы, опреде-

ляющие исходный индекс заготовки, который является ключом к нахождению общих припусков и допусков для поковок:

1) расчетная масса поковки М п.р. , кг.

2) группа стали М1, М2, М3.

3) степень сложности С1, С2, С3, С4.

4) класс точности (для штамповки в открытых штампах Т4 или

Расчетная массы поковки определяется по формуле

М п.р = М д K р,

где K р – расходный коэффициент.

Для деталей круглых в плане (ступицы, шестерни и т.п.) берется

K р = 1,5–1,8. Примем K р = 1,7, тогда М п.р = 2,49. 1,7 = 4,23 кг.

Седов Александр Сергеевич ,

магистрант машиностроительного факультета Волгоградского государственного технического университета .

Применение систем автоматизации проектных работ (САПР) значительно сокращает трудоемкость конструкторского и технологического проектирования, а также позволяет создавать базы данных готовых проектных решений для их последующей модификации и использования .

Была поставлена задача создания САПР размерного анализа осевых размеров деталей типа «ступенчатый вал». При этом ввод исходных данных и вывод расчетных должен выполняться в интерактивном режиме, что наиболее рационально осуществить с использованием встроенных программных средств операционной системы, оснащенной графическим интерфейсом пользователя (например, Windows XP ).

Современные средства программирования позволяют создавать развитые САПР с высокой степенью интерактивности. Применение визуального и объектно-ориентированного программирования, являющихся стандартными для данных средств пр ограммирования, сокращают время на разработку проекта программы и способствуют упорядочиванию ее логико-иерархической структуры .

Представленная в данной статье программа «Размер32» создана в свободной среде программирования Lazarus (язык Object Pascal ) – аналоге коммерчески распространяемой среды Delphi , и изначально откомпилирована для работы на архитектуре i 386 под управлением 32-битных ОС Windows XP / Vista /7. Кроссплатформенный компилятор Free Pascal позволяет получить исполняемый код в том числе для свободных операционных систем на основе ядра Linux , что является немаловажным, если ставится задача сокращения затрат, связанных с внедрением САПР. Текст пр ограммы насчитывает 1542 строки, в откомпилированном под Win 32 виде программа занимает 13 мегабайт.

Структура программы представляет собой набор из 3-х связанных линейно алгоритмических систем:

- система ввода исходных данных;

- система обработки данных;

Комплекты видеонаблюдения для частного дома

- система вывода расчетной информации.

Входные данные включают в себя:

- геометрию заготовки (количество ступеней вала, их относительные диаметры);

- осевые размеры заготовки (отклонения);

- осевые размеры детали (номиналы с отклонениями);

- наименование операций;

- последовательность операционных размеров на каждой операции.

Основным структурным элементом области данных программы является запись типа TRazm .

TRazm = record

BS : byte ;//от данной поверхности откладывается размер

FS : byte ;//к этой поверхности

Nom : real ;//номинал, мм

ei : real ;//нижнее отклонение, мм

es : real ;//верхнее отклонение, мм

end ;

В программе предусмотрен массив Razm [ j , i ] из N _ OP _ MAX * N _ RAZ _ MAX записей типа TRazm (где N _ OP _ MAX - максимальное кол-во операций (10), N _ RAZ _ MAX - максимальное количество размеров в операции (5). На этапе ввода исходных данных происходит заполнение массива Razm [ j , i ], где j – номер операции, i – порядковый номер размера.

Фрагмент, описывающий считывание данных из полей:

//промежуточная запись с полей задания размера

Razm2.BS: = StrToInt(Razm_Inp.Caption);

Razm2.FS: = StrToInt(Razm_Inp.Caption);

Razm2.Nom: = StrToFloat(Razm_Inp.Caption);

Razm2.ei: = StrToFloat(Razm_Inp.Caption);

Razm2.es: = StrToFloat(Razm_Inp.Caption);

index := GetRazmIndex(Razm2.BS, Razm2.FS);

Здесь данные считываются в промежуточную запись Razm 2, которая затем копируется в элемент массива Razm [ j , i ]. Функция GetRazmIndex возвращает порядковый номер размера, если содержимое полей ввода указывает на существующий размер или 0, если размер не существует.

Следующий фрагмент показывает запись в Razm [ j , i ].

// заносим данные

with Razm do

begin

BS:= Razm2.BS;

FS:= Razm2.FS;

Nom:= Razm2.Nom;

ei := Razm2.ei;

es : = Razm2.es;

end;

(Здесь CurrentOp – номер рассматриваемой операции.)

Данные можно вводить вручную, создав новый технологический процесс, а также можно считать с диска. Собственное расширение файла программы - *. tpd .

Фрагмент алгоритма считывания данных из файла.

AssignFile( F, OpenDialog.FileName);// назначение имени файла

Reset(F);//открыть файл для чтения

Read(F, FB);//прочесть содержимое файла

CloseFile(F);//закрыть файл

N_St : = FB.N_St;//количество ступеней

D_St : = FB.D_St;//диаметры ступеней

CountOp : = FB.CountOp;//количество операций

OpNames : = FB.OpNames;//наименования операций

Razm : = FB.Razm;//записи размеров

RazmOpCount : = FB.RazmOpCount;//количество размеров в каждой операции

Здесь FB – промежуточная запись одного типа с F .

Запись на диск производится аналогичным способом, но вместо Reset (F ) вызывается Rewrite (F ).

Размерный анализ техпроцесса производится следующим образом.

1. Составляется список всех размеров от заготовки до готовой детали (с учётом поверхностей, возникающих в процессе обработки) (1).

2. Составляется список замыкающих размеров.

3. Выбирается первый замыкающий размер и для данного размера выполняется рекурсивный обход списка размеров (1) с подсчетом количества звеньев и их типом (увеличивающее, уменьшающее). Если обход заходит в «тупик», он начинается по новому пути. В итоге для данного замыкающего размера выбирается размерная цепь с минимальным количеством звеньев.

4. Переход к следующему замыкающему размеру и т.д.

5. Анализ размерных цепей по известным методикам.

Литература

1. Корсаков, В. С. Автоматизация проектирования технологических процессов в машиностроении / В. С. Корсаков, Н. М. Капустин, К. -X. Темпельгоф, X, Лихтенберг; Под общ. р ед. Н.М. Капустина. - М.: Машиностроение, 1985. - 304 с .

2. Климов, В. Е. Разработка САПР : В 10 кн. Кн. 7. Графические системы САПР: Практ. пособие / В. Е. Климов; Под ред. В. А. Петрова. - М.: Высш. шк., 1990. - 142 с. ISBN 5-06-000744-8.