РАСЧЕТ ПРИПУСКОВ И МЕЖПЕРЕХОДНЫХ …files.lib.sfu-kras.ru/ebibl/umkd/371/u_course.pdfловиях получения заготовок и их обработки,

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования «Сибирский федеральный университет»

(СФУ) ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

В. Е. Авраменко

РАСЧЕТ ПРИПУСКОВ И МЕЖПЕРЕХОДНЫХ РАЗМЕРОВ

Красноярск 2007

Ю. Ю. Терсков

2

Авраменко, В. Е.

Технология машиностроения. Расчет припусков и межпереходных разме-ров: Учеб. пособие / В. Е. Авраменко, . Красноярск: ПИ СФУ, 2007. 88 с.

Рассмотрены вопросы расчёта припусков и межпереходных размеров при проекти-

ровании технологических процессов механической обработки деталей машин. Приведены необходимые справочные материалы и примеры расчётов.

Рекомендовано для выполнения расчётно-графических заданий, контрольных работ и курсовых проектов по дисциплине «Технология машиностроения», а также дипломных проектов студентам специальностей 151001, 151002 всех форм обучения, а так же студен-тов других специальностей, изучающих дисциплину «Технология машиностроения».

Ю.Ю. Терсков

3

1. ПРИПУСК НА МЕХАНИЧЕСКУЮ ОБРАБОТКУ

1.1. Общие сведения

Припуском называется слой материала, удаляемый с поверхности заго-

товки для достижения заданной точности и качества поверхности детали. Под качеством поверхности детали (заготовки) понимают состояние её

поверхностного слоя как результат воздействия на него одного или несколь-ких последовательно применяемых технологических методов. Оно характе-ризуется шероховатостью, волнистостью и физико-механическими свойства-ми поверхностного слоя.

Физико-механические свойства поверхностного слоя характеризуются его твердостью, структурными и фазовыми превращениями, величиной, зна-ком и глубиной распространения остаточных напряжений, деформацией кри-сталлической решетки материала. При применении химико-термических ме-тодов обработки изменяется также химический состав материала поверхно-стного слоя.

От качества поверхностного слоя детали во многом зависят ее эксплуа-тационные характеристики. Так, большое влияние на износ трущейся пары оказывают волнистость и макрогеометрические погрешности сопряженных поверхностей. Они уменьшают поверхности контакта и увеличивают удель-ные нагрузки по сравнению с расчетными, что обусловливает повышенный износ поверхностей сопряжения. Уменьшая волнистость и макрогеометриче-ские погрешности, можно увеличить срок службы соединения. Влияние ше-роховатости поверхностей сопряженных деталей на износ в основном прояв-ляется в процессе приработки.

Наклеп, возникающий в результате обработки резанием, уменьшает из-нос поверхностей. Износ значительно уменьшается при термической и хими-ко-термической обработке деталей.

На уменьшение износа влияют твердость, структура и химический со-став поверхностного слоя.

Наличие в слое остаточных напряжений сжатия несколько уменьшает износ, а остаточных напряжений растяжения – увеличивает.

Шероховатость поверхности влияет на прочность деталей, работающих при циклической и знакопеременных нагрузках, так как впадины микропро-филя влияют на концентрацию напряжений и образование усталостных тре-щин.

От качества поверхности зависит контактная жесткость стыков сопря-гаемых деталей.

Шероховатость и волнистость поверхностей уменьшают фактическую площадь контакта.

4

Шероховатость поверхности во многом влияет на прочность сопряже-ний с натягом. При увеличении микронеровностей прочность сопряжении снижается.

В атмосферных условиях коррозия возникает легче и распространяется быстрее на грубообработанных поверхностях, а также при наклепе.

Предел выносливости деталей машин часто определяется величиной, знаком и глубиной распространения остаточных напряжений в поверхност-ном слое. Наиболее интенсивное влияние остаточные напряжения оказывают на хрупкие материалы и тонкостенные нежесткие детали, у которых они мо-гут вызвать искажение формы и размеров в процессе эксплуатации.

Установление оптимальных припусков на обработку является ответст-венной технико-экономической задачей. Назначение чрезмерно больших припусков приводит к потерям материала, превращаемого в стружку, увели-чению трудоемкости механической обработки, к повышению расхода режу-щего инструмента и электрической энергии, увеличению потребности в обо-рудовании и рабочей силе.

Назначение заниженных припусков не обеспечивает удаления дефект-ных слоев материала и достижения требуемой точности и качества обрабаты-ваемых поверхностей, повышает требования к точности исходных заготовок и приводит к их удорожанию, увеличивает опасность появления брака.

Величина припуска должна компенсировать все погрешности от пре-дыдущей обработки заготовки и погрешности, связанные с выполнением рассматриваемой технологической операции.

1.2. Классификация припусков на обработку

Различают общие и промежуточные припуски. Промежуточным припуском называют слой материала, снимаемый при

выполнении данного технологического перехода. Общий припуск – это сумма всех промежуточных припусков снятых

при обработке данной поверхности. Различают минимальные, номинальные и максимальные припуски на

обработку. Расчету подлежит минимальный припуск на обработку. Колебание же

размера обрабатываемой поверхности заготовки в пределах допуска на ее из-готовление создает колебание величины припуска от минимального до мак-симального.

Величины припусков на обработку могут быть установлены опытно-статическим методом или определены с использованием расчетно-аналитического метода.

Опытно-статистический метод применяют для обычных деталей сред-ней точности в условиях единичного и серийного производств. Данный ме-тод ускоряет процесс проектирования технологического процесса обработки

5

деталей, но он не учитывает конкретные условия обработки данных поверх-ностей, что приводит к завышению припусков на обработку.

Расчётно-аналитический метод определения припусков применяют в условиях крупносерийного и массового производства, а также в условиях единичного производства при обработке крупных и особенно ответственных деталей.

После определения минимальных промежуточных припусков необхо-димо определить предельные промежуточные (межпереходные) размеры. Промежуточными (межпереходными) размерами называют размеры, полу-чаемые на каждом технологическом переходе.

2. РАСЧЁТНО-АНАЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИПУСКОВ

Расчётно-аналитический метод определения припусков базируется на

анализе производственных погрешностей, возникающих при конкретных ус-ловиях получения заготовок и их обработки, определении величины элемен-тов, составляющих припуск и их суммирования.

Расчётно-аналитический метод определения припусков необходимо применять в условиях крупносерийного и массового производства.

2.1. Факторы, определяющие величину припуска

1. Высота неровностей профиля RZi-1, полученная на предшествующем

переходе обработки данной поверхности. Величина RZi-1 зависит от метода, режимов и условий выполнения предшествующей обработки приводится в табл. 2.1–2.8.

2. Состояние и глубина поверхностного слоя Ti-1, полученные на пред-шествующем технологическом переходе. Этот слой, отличающийся от ос-новного металла по механическим свойствам, наличию остаточных напряже-ний и структуре, включается в припуск не всегда.

Разные металлы в зависимости от вида и режимов обработки имеют разную величину изменённого слоя.

У заготовок, изготовленных из серого чугуна, изменённый слой пред-ставляет собой перлитную корку, которая обычно полностью удаляется в первом переходе при обработке лезвийным инструментом с целью сохра-нения его стойкости. Поэтому для последующих переходов обработки по-верхности величина Ti-1 принимается равной нулю.

Стальные поковки и штамповочные заготовки имеют обезуглерожен-ный поверхностный слой. Этот слой снижает предел выносливости металла, поэтому его следует удалить при механической обработке. Значения Т для основных видов заготовок и методов механической обработки приводятся в табл. 2.1–2.8.

6

3. Суммарное значение пространственных отклонений ρi-1 в располо-жении обрабатываемой поверхности относительно базовых поверхностей за готовки, оставшихся после выполнения предшествующего перехода. В ми-нимальный припуск входят пространственные отклонения, имеющие само-стоятельные значения, не связанные с допуском на выполняемый размер. Они могут быть заданы непосредственно как допустимая кривизна вала, ко-робление поверхностей, смещение и увод отверстия, непараллельность осей, неперпендикулярность, радиальное и торцевое биение и прочие, а также до-пуском на расположение, поверхности или оси, координирующим размером. Причинами пространственных отклонений могут быть: пространственные погрешности изготовления литейных форм и штампов; деформации детали в процессе обработки; погрешности взаимного положения рабочих элементов станка.

В табл. 2.9 приводятся расчётные формулы для определения суммарно-го значения пространственных отклонений для различных видов заготовок при их обработке на первой операции, с учётом способов базирования заго-товок, влияющих на величину пространственных отклонений.

В табл. 2.10–2.12 приведены величины пространственных отклонений. Величину остаточной кривизны после выполняемого перехода опреде-

ляется по формуле

загуост ρкρ ⋅= ,

где остρ – остаточная кривизна; ук – коэффициент уточнения (см. табл.

2.13); загρ – кривизна заготовки.

Таблица 2.1 Качество наружной поверхности калиброванного проката

Прокат RZ Т мкм

Гладкотянутый 60 60 Шлифованный 10 20

Примечание: Качество торцовой поверхности после резки проката см. в табл. 2.3.

7

Таблица 2.2 Качество наружной поверхности горячекатаного проката

Диаметр проката,

мм

Качество поверхности при точности проката повышенной обычной

RZ Т RZ Т мкм

До 25 100 100 150 150 Свыше 25 до 75 100 150 150 250 Свыше 75 до 150 150 200 200 300 Свыше 150 до 250 250 300 300 400

Таблица 2.3

Точность и качество торцевой поверхности горячекатаного проката по-сле резки по упору

Способ резки

Диаметр отрезаемой заго-

товки, D, мм

Точность резки

по длине заготовки, мм (± )

Качество поверхности (RZ+T), мм

Удельная неперпен-дикуляр-ность

Δ , мкм/мм

На ножницах

До 25 1,0

0,3

см. примечание

Свыше 25 до 75 1,3 Свыше 75 до 150 1,8 Свыше150 до 250 2,3

Дисковыми пилами, приводными ножовками, дисковыми фрезами на станках

До 25 0,3

0,2 0,01

Свыше 25 до 75 0,4

Свыше 75 0,5

Отрезными резцами на станках токарного типа

До 25 0,25

0,2 0,045 Свыше 25 до 75 0,35 Свыше 75 до150 0,40 Свыше 150 до 250 0,50

Примечание: При резке на ножницах и прессах образуется вмятина в направлении,

перпендикулярном к поверхности среза, достигающая 0,2D и скос по торцу до 3°. Величи-ну вмятины и скоса необходимо учитывать при последующей обработке заготовки по торцу и диаметру.

8

Таблица 2.4 Качество поверхности штампованных поковок

Масса штампованной поковки, кг

RZ Т мкм

До 0,25 80 100 Свыше 0,25 до 4,00 160 200 Свыше 4,00 до 25 240 250 Свыше 25 до 40 320 300 Свыше 40 до 100 350 350 Свыше100 до 200 400 400

Примечание: Высота неровностей профиля RZ дана после пескоструйной обработки

поверхности поковок или травления; при дробеструйной или дробеметной обработке RZ принимают равной 400 мкм независимо от массы поковок.

Таблица 2.5

Качество торцевой поверхности поковки после ковки

Диаметр торцевой поверхности, мм

RZ T мкм

До 30 200 300 Свыше 30 до 50 300 500 Свыше 50 до 80 400 800 Свыше 80 до 120 500 1200

Таблица 2.6

Точность и качество поверхности заготовок, получаемых литьем в песчаные формы (машинная формовка)

Размер отливки, мм

RZ + Т (мкм) для классов точности заготовок 1 2

Материал заготовки Чугун Сталь Цветные

металлыи сплавы

Чугун Сталь Цветные металлыи сплавы

До 1250 600 500 400 800 600 500 Свыше 1250 до 3150 800 700 – 1000 800 –

Примечание: 1-й класс соответствует массовому производству; 2-й класс –

серийному.

9

Таблица 2.7

Точность и качество заготовок, получаемых специальным способом литья

Способ литья Степень точности

Качество поверхности

RZ

Т, мкм Материал заготовки

Чугун Сталь Цветные металлы и сплавы

В кокиль IT14–IT15 200 300 200 100 Центробежное IT14–IT15 200 300 200 100 В оболочковые фор- мы для элементов, получаемых: в од-ной полуформе

IT11–IT13 40 260 160 100

В обеих полуформах IT14 40 260 160 100

Под давлением IT14–IT15 50 – – 100 По выплавляемым моделям IT14–IT15 30 170 100 60

Таблица 2.8 Точность и качество поверхности заготовки

после механической обработки

Заготовка Механическая обработка Степень точности

Качество поверхности RZ T

мкм Горячекатаный прокат

Черновая IT12–IT14 120 120 Получистовая IT11–IT13 60 60 Чистовая IT10–IT11 30 30

Поковка

Обдирка IT17 1150 350 Черновая IT15–IT16 240 240 Получистовая IT12–IT14 120 120 Чистовая IT10–IT11 40 40

10

Окончание табл. 2.8

Заготовка Механическая обработка Степень точности

Качество по-верхности

RZ T мкм

Отливка

Обдирка IT16–IT17 320 320 Черновая IT14–IT15 240 240 Получистовая IT12–IT14 100 100 Чистовая IT10–IT11 20 20

Заготовки всех видов

Протягивание наружное IT10 5 10 Тонкая обработка лезвийным инструментом

IT6 3 –

Шлифование: предварительное чистовое

IT8 IT6

10 5

20 15

Калиброванный прокат класса точ- ности IT10-IT8

Бесцентровое шлифование: до термообработки после термообработки

IT7 IT6

6 3

12 –

Примечание: При обработке заготовок серого чугуна после первого перехода меха-

нической обработки, а также при обработке заготовок из стали после термообработки Т из формулы исключить.

4. Погрешность установки заготовки уiε на выполняемом переходе.

Погрешность уiε в общем виде определяют как векторную сумму погрешно-

сти базирования бε , погрешности закрепления зε и погрешности приспособ-

ления прε , т. е. прзбу εεεε ++= . В случае, когда можно определить направление векторов:

прзбу εεεε ++= . Знаки в приведенном выражении зависят от направления векторов. Когда же предвидеть направление векторов затруднительно, их сумми-

руют по правилу квадратного корня:

11

222прзбу εεεε ++= .

Погрешность базирования имеет место при несовпадении технологиче-

ской и измерительной баз и зависит также от допуска и погрешности формы базовых поверхностей. В табл. 2.14 и 2.15 приводятся формулы для опреде-ления погрешности базирования при обработке заготовок в различных при-способлениях.

Погрешность закрепления зε возникает в результате смещения обраба-тываемых поверхностей заготовок от действия зажимной силы. Значения по-грешности закрепления заготовок приведены в табл. 2.16–2.19.

Погрешность приспособления прε является следствием неточности из-

готовления станочного приспособления, погрешности установки самого при-способления на станке и износа его рабочих поверхностей. К погрешности приспособления относится и погрешность индексации – поворота зажимных устройств при обработке заготовок на многопозиционных станках. За исклю-чением последней составляющей, элементы погрешности приспособления часто трудно выявить как самостоятельные значения, поэтому их учитывают как входящими в погрешность закрепления.

С учётом сказанного для однопозиционной обработки:

22збу εεε += или збу εεε ±= .

При обработке заготовок на многопозиционных станках для расчёта

припуска под второй переход погрешность определяют по формуле:

индуiууi εεкε +⋅= −1 ,

где ук – коэффициент уточнения (можно принимать ук = 0,06); 1−уiε – по-

грешность установки на первом переходе; индε – погрешность индексации поворотного устройства (поворотного стола, шпиндельного барабана, ре-вольверной головки и т. д.), при расчётах можно принимать индε = 0,05 мм.

При последующих переходах остаточная погрешность установки мала, и ею можно пренебречь, а учитывать только погрешность индексации.

12

Таблица 2.9 Суммарное значение пространственных отклонений

для различных видов заготовок и механической обработки

Тип детали и схема базирования Расчётные формулы

1. Литые заготовки

Корпусные детали, по отверстиям с пара-лельными осями и перпендикулярной к ним плоскости

À

+

d

Ð

ñ

ì

Ð

ê

î ð

То же, по плоскости, противоположной об-

рабатываемой

L

P

ê

Детали – тела вращения, в самоцентри-

рующих патронах по наружному диаметру с при-жимом к торцевой поверхности

d

D

B

P

ñ

ì

b

Ð ê î ð

2 2см корρ ρ ρ= +

смρ δ=

кор кLρ =Δ

корρ ρ=

D кор кDρ ρ == Δ

2 2d см корρ ρ ρ= +

см вρ δ=

В кВρ = Δ

13

Продолжение табл. 2.9


2. Штампованные заготовки

Стержневые детали (валы ступенчатые, рычаги др.) с базированием по крайней ступени (поверхности)

l

P

ê

î ð

P ñ ì

Стержневые детали при обработке в цен-

трах

l

L

P ê

Детали типа дисков с прошиваемым цен-тральным отверстием (шестерни, диски и др.) с установкой по наружному диаметру и торцу

2 2см корρ ρ ρ= +

кор кlρ = Δ

2 2 2см кор цρ ρ ρ ρ= + +

кор кlρ = Δ при 2/Ll≤

20,25 1Цρ δ= +

22эскцсм ρρρ +=

14



p c ì

ð ý ê ñ ö

То же, при обработке торцевых поверхно-

стей

D

ð ê î ð

r

R

3. Заготовки из сортового проката

При консольном закреплении в самоцен-трирующих патронах

l P

ê

î ð

корρ ρ=

кор k Dρ = Δ

корρ ρ=

кор klρ = Δ 2 2кор цρ ρ ρ= +

15


Тип детали и схема базирования Расчётные формулы При обработке в центрах

L

P ê î ð l

4. Сверление центровых отверстий в заготовке

При установке в самоцентрирующих за-жимных устройствах

D +

ð

При установке на призмах с односторон-

ним прижимом

кор klρ = Δпри 2/Ll≤

20,25 1цρ δ= + 25,0=цρ мм

25,022

2

+=δρ Ц

(при α = 90°)

25,032

2

+=δρ Ц

(при α =120°)

16

Обозначения, используемые в табл. 2.9: ρ , 1Δρ , αρ – суммарное зна-чение пространственных отклонений обрабатываемой поверхности; корρ –

величина коробления обрабатываемой поверхности (см. табл. 2.11); смρ – смещение обрабатываемой поверхности относительно базовой или смещение одних участков поверхностей относительно других (см. табл. 2.10; цρ – по-грешность зацентровки; кΔ – удельная кривизна обрабатываемой поверхно-сти (см. табл. 2.12); эксцρ – эксцентричность (см. табл. 2.11); δ – допуск на диаметральный размер базовой поверхности заготовки, используемой при зацентровке.

Таблица 2.10 Смещение осей поковок,

штампуемых в разных половинах штампа смρ , мм

Масса штампованной поковки, кг

Штамповка

На молотах На прессах и горизонтально-

ковочных машинах Группа точности

1 2 3 1 2 3До 0, 25 0,30 0,4 0,6 0,20 0,3 0,5 Свыше 0,25 до 0,63 0,35 0,5 0,8 0,25 0,4 0,6 Свыше 0,63 до 1,60 0,40 0,6 1,2 0,30 0,5 0,7 Свыше 1,60 до 2,50 0,45 0,8 1,4 0,35 0,6 0,8 Свыше 2,50 до 4,00 0,50 1,0 1,5 0,40 0,7 0,9 Свыше 4,00 до 6,30 0,63 1,1 1,7 0,50 0,8 1,0 Свыше 6,30 до 10,00 0,70 1,2 2,0 0,60 0,9 1,2 Свыше 10, 00 до 16 0,80 1,3 2,1 0,60 1,0 1,3 Свыше 16 до 25 0,90 1,4 2,3 0,70 1,1 1,4 Свыше 25 до 40 1,00 1,6 2,6 0,70 1,2 1,6 Свыше 40 до 63 1,20 1,8 2,9 – – – Свыше 63 до 100 1,40 2,2 3,5 – – – Свыше 100 до 125 1,60 2,4 3,8 – – – Свыше 125 до 160 1,80 2,7 4,4 – – – Свыше 160 до 200 2,20 3,2 5,0 – – –

Примечание: Группы точности: 1 – повышенная, 2 – нормальная, 3 – пониженная.

17

Таблица 2.11 Эксцентричность эксцρ и коробление поковок корρ ,

получаемых на прессах и горизонтально-ковочных машинах, мм

Толщина (высота), длина и ширина

поковки

Эксцентричность Кривизна (стрела

прогиба и коробление)Группа точности

1 2 3 1 2 3 До 50 0,50 0,8 1,0 0,25 0,5 0,5 Свыше 50 до 120 0,63 1,4 1,5 0,25 0,5 0,5 Свыше 120 до 180 0,80 2,0 2,5 0,32 0,5 0,7 Свыше 180 до 260 1,00 2,8 3,5 0,32 0,6 0,9 Свыше 260 до 360 1,50 3,2 4,5 0,40 0,70 1,0 Свыше 360 до 500 2,50 3,6 5,5 0,50 0,80 1,1

Примечание : Группы точности: 1 – повышенная, 2 – нормальная, 3 – пониженная.

Таблица 2.12

Удельная изогнутость и коробление корΔ , мкм/мм

Метод

получения поверхности

Диаметр или толщина деталей, мм

Свыше 18 до 30





Литьё в земляные формы деталей типа плит 4 4 3 3 2,5

Литьё в металлические формы корпусных деталей 2 2 1 1 0,7

Горячая штамповка (без правки) 2,4 2 1,6 1,2 0,8

Горячая штамповка (после правки) 0,4 0,3 0,2 0,2 0,15

Прокат горячекатаный (без правки) 12 10 10 8 5

Прокат горячекатаный (по-сле правки) 2 2 1,5 1 1

Прокат калиброванный нормальной точности (без правки)

4 4 3 3 2

18


Метод

получения поверхности

Диаметр или толщина деталей, мм






Прокат калиброванный (после правки) 2 2 1,5 1,5 1

Прокат холоднотянутый (без правки) 8 6 4 2 –

Прокат холоднотянутый (после правки) 2 1,5 1 1 –

Закалённые детали (после правки) 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5

Детали после закалки ТВЧ 0,5 0,4 0,4 0,3 0,3

Валы после шлифования 0,06 0,05 0,04 0,03 – Валы закалённые ТВЧ после шлифования 0,03 0,03 0,02 0,02 –

Таблица 2.13 Значение коэффициента уточнения ук

Заготовка Технологический переход

Коэффициент уточнения ук

Калиброванный прокат

После обтачивания: однократного 0,05

двукратного 0,02 После шлифования:

чернового 0,06

чистового 0,04

Горячекатаный прокат, штамповка, отливка

После обтачивания: чернового и однократного

0,06

получистового 0,05

чистового 0,04

19

Таблица 2.14

Погрешность базирования при обработке в приспособлениях

Базирование Схема установки Погрешность

базирования ε По центровым отверстиям: на жесткий

передний центр на плавающий

передний центр По внешней поверхности: в зажимной цан-ге по упору и в самоцентри-рующемся па-троне с упор-ным торцом В самоцентри-рующихся призмах В призме при об-работке отвер-стия по кон-дуктору

D

2

D

1

C

a b

d D

a b

d

a

D

l ê î í ä ó ê ò î ð í à ÿ â ò ó ë ê à

1Dε = 0; 2Dε = 0

aε = 0; bε = Δ ц

Cε = Δ ц При плавающем

центре:

bε = 0; Cε = 0

Dε = 0; dε = 0

aε = 0; bε = 0

dε = 0

Cε = 0

22 αsin

δε DС =

20


Базирование Схема установки Погрешность базирования ε

По плоской по-верхности при обработке от-верстия по кон-дуктору В призме при обработке паза В призме при обработке плоскости

D

d

a

h

m

n b

D

2D

lδε =

2D

lδε =

0=mε

⎟⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜⎜

⎝

⎛

−== 1

2

12 αδε

sin

Dh

⎟⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜⎜

⎝

⎛

+== 1

2

12 αδε

sinD

n

22 αδεsin

Dm =

εb = 0

21



По отверстию: на жесткой

оправке со свободной

посадкой По отверстию: на разжимной

оправке, на жесткой

оправке По плоскости при обработке уступа

A B D

A

A

h

D

1

A - A

a b

D

1

Ê l

C

b

ABminD S δδε ++=

1

ABminD S δδε ++=2

ABminh S δδε ++=

При установке оправки на плавающий передний центр, в гильзу или патрон по упору

0=aε ; 0=bε При установке оправки на жесткий передний центр

0=bε Цa Δ=ε

1Dε = 0; 2Dε = 0

hε = 0; bε = ΔЦ 0=aε

aB δε =

lK δε = aC =ε

22



По двум отверстиям на пальцах: при обработке

верхней поверх-ности

ABminh S δδε ++=1

( )×++= ABminh S δδε2

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +

×l

ll12

Примечание: Обозначения, используемые в табл. 2.14: lε – смещение

оси отверстия относительно оси внешней поверхности; Dδ – допуск на диа-

метр внешней поверхности; Smin – минимальный гарантийный зазор; Bδ –

допуск на размер оправки; Aδ – допуск на размер базового отверстия.

Таблица 2.15 Просадка центровых гнёзд (отверстий) цΔ

Наибольший диаметр центрового гнезда, мм 1; 2; 2,5 4; 5; 6 7,5; 10 12,5; 15 20; 30

цΔ , мм 0,12 0,15 0,20 0,22 0,25

23

Таблица 2.16 Погрешность закрепления при установке заготовок

в пневматическом патроне

Характеристика

базовой поверхности

Погрешность закрепления εЗ, мкм, при поперечном размере заготовки, мм

Свы

ше

6 до

10

Свы

ше

10 до

18

Свы

ше

18 до

30

Свы

ше

30 до

50

Свы

ше

50 до

80

Свы

ше

80 до

120

Свы

ше

120 до

180

Свы

ше

180 до

260

Свы

ше

260 до

360

Свы

ше

360 до

500

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 В радиальном направлении

Литье в песчаную форму 180 220 260 320 380 440 550 580 660 760

Литье в постоянную форму 120 140 170 220 240 280 320 380 440 500

Литье по выплавляе-мым моделям или в оболочковые формы

40 50 60 70 80 90 100 120 – –

Литье под давлением 20 25 30 35 40 45 50 60 – – Горячая штамповка 180 220 260 320 380 440 500 580 660 – Горячекатаная 180 220 260 320 380 440 500 – – – Предварительно обработанная 40 50 60 70 80 90 100 120 140 160

Чисто обработанная 20 25 30 35 40 45 50 60 70 80 В осевом направлении




45 50 55 65 75 80 85 90 – –

Литье под давлением 25 35 45 50 55 65 70 80 – – Горячая штамповка 55 60 70 80 90 100 110 120 130 – Горячекатаная 55 60 70 80 90 100 110 – – –

24


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Предварительно обработанная 40 50 60 70 80 90 100 110 120 -

Чисто обработанная 25 30 35 40 50 60 70 80 90 100


на опорные пластины приспособлений

Характеристика базовой поверхности


Свы

ше

6 до

10

Свы

ше

10 до

18

Свы

ше

18 до

30

Свы

ше

30 до

50

Свы

ше

50 до

80

Свы

ше

80 до

120

Свы

ше

120 до

180

Свы

ше

180 до

260

Свы

ше

260 до

360

Свы

ше

360 до

500

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Установка в зажимное приспособление с винтовыми

или эксцентриковыми зажимами Литье в песчаную форму – 100 110 120 135 150 175 200 240 280



40 50 60 70 80 90 100 110 – –

Литье под давлением 30 40 50 60 70 80 90 100 – –

Горячая штамповка - 100 110 120 135 150 175 200 240 –

Горячекатаная 90 100 110 120 135 150 175 – – –

Предварительно обработанная 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130


Шлифованная 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110Установка в зажимное приспособление с пневматическими зажимами

Литье в песчаную форму – 80 90 100 110 120 140 160 190 220

25


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Литье в постоянную форму 50 55 60 65 70 80 90 100 110 120


35 40 50 55 60 70 80 90 – –

Литье под давлением 25 30 35 40 50 60 70 80 – –

Горячая штамповка - 80 90 100 110 120 140 160 180 –

Горячекатаная 70 80 90 100 110 120 140 – – –

Предварительно обработанная 35 40 50 55 60 70 80 90 100 110


Шлифованная 15 20 25 30 40 50 60 70 80 90 Примечания: 1. Поперечный размер заготовки принимать в сечении по нормали к

обрабатываемой поверхности. 2. Погрешность закрепления дана по нормали к обрабаты-ваемой поверхности.

Таблица 2.18

Погрешность закрепления при установке заготовок на опорные штифты приспособлений



Свы

ше

6 до

10

Свы

ше

10 до

18

Свы

ше

18 до

30

Свы

ше

30 до

50

Свы

ше

50 до

80

Свы

ше

80 до

120

Свы

ше

120 до

180

Свы

ше

180 до

260

Свы

ше

260 до

360

Свы

ше

360 до

500

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Установка в зажимное приспособление с винтовыми

или эксцентриковыми зажимами Литье в песчаную форму – 100 125 150 175 200 225 250 300 350

Литье в постоянную форму – 100 110 120 130 140 150 160 180 200

26


Литье по выплавляемым моделям или в оболочковые формы

80 90 100 110 120 130 140 150 – –

Литье под давлением 70 80 90 100 110 120 130 140 – – Горячая штамповка - 100 125 150 175 200 225 250 300 – Горячекатаная 90 100 125 150 175 200 225 – – – Предварительно обработанная 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170

Чисто обработанная 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160Шлифованная 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150

Установка в зажимное приспособление с пневматическими зажимами Литье в песчаную форму - 90 100 120 140 160 180 200 240 280

Литье в постоянную форму - 80 90 100 110 120 130 140 160 180

Литье по выплавляемым моделям или в оболочковые формы

65 70 75 80 90 100 110 120 – –

Литье под давлением 40 45 50 60 70 80 90 100 – – Горячая штамповка - 90 100 120 140 160 180 200 240 – Горячекатаная 70 80 100 120 140 150 180 – – – Предварительно обработанная 65 70 75 80 90 100 110 120 130 140


Примечания: 1. Поперечный размер заготовки принимать наибольший в сечении по

нормали к обрабатываемой поверхности. 2. Погрешность закрепления дана по нормали к обрабатываемой поверхности.

27


в самоцентрирующемся патроне



Свы

ше

6 до

10

Свы

ше

10 до

18

Свы

ше

18 до

30

Свы

ше

30 до

50

Свы

ше

50 до

80

Свы

ше

80 до

120

Свы

ше

120 до

180

Свы

ше

180 до

260

Свы

ше

260 до

360

Свы

ше

360 до

500

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 В радиальном направлении



Литье по выплавляемым моделям или в оболоч-ковые формы

50 60 70 80 100 120 140 160 200 250

Литье под давлением 25 30 35 40 50 60 70 80 100 125Горячая штамповка на молотах 220 270 320 370 420 500 600 700 800 900

Горячая штамповка на прессах 150 200 250 300 350 400 450 500 – –

Горячекатаная 220 270 320 370 420 500 600 – – – Предварительно обра-ботанная 50 60 70 80 100 120 140 160 180 200


В осевом направленииЛитье в песчаную форму 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160


Литье по выплавляемым моделям или в оболоч-ковые формы

50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

Литье под давлением 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120Горячая штамповка на молотах 70 80 90 100 110 120 130 140 150 200

Горячая штамповка на прессах 50 60 70 80 90 100 110 120 130 150

28


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Горячекатаная 70 80 90 100 110 120 130 – – – Предварительно обработанная 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130


2.2. Формулы и указания к расчету припусковна механическую обработку и предельных размеров

Расчетные структурные формулы для определения минимального про-

межуточного припуска на обработку: припуск на сторону при последовательной обработке противополож-

ных или отдельно расположенных поверхностей

уiiiZmini ερTRZi

+++= −−− 111 ;

припуск на две стороны при параллельной обработке противолежащих поверхностей

( )уiiiZmini ερTRZi

+++= −−− 11122 ;

припуск на диаметр при обработке наружных или внутренних поверх-

ностей вращения

( )22111

22 уiiiZmini ερTRZi

+++= −−− . На основе приведенных общих структурных формул могут быть полу-

чены частные расчетные формулы для конкретных случаев обработки (табл. 2.20). В этих формулах в зависимости от условий выполнения опера-ции исключают те или иные составляющие.

29

Таблица 2.20 Определение припуска при различных видах обработки

Вид обработки Расчетная формула Последовательная обработка

противоположных или отдельно расположенных поверхностей iερTRZ

iiiZmini+++=

−−− 111

Параллельная обработка противоположных плоскостей )(22

111 iερTRZiiiZmini

+++=−−−

Обработка наружных или внутренних поверхностей вращения

)(22 22111

i-iiiZminiερTRZ +++=

−−

Обтачивания цилиндрической

поверхности заготовки, установленной в центрах; бесцентровое шлифование

)(22111 −−−

++=iiiZminiρTRZ

Развертывание плавающей

разверткой, протягивание отверстий )(2211 −−

+=iiZmini

TRZ

Суперфиниш, полирование и раскатка (обкатка) 1

22−

=iZmini

RZ

Обработка лезвийным или абразив-ным инструментом без выдержива-ния размера черновой поверхности 111

25,−−−

++=iδiiZd

0TRZ

Шлифование после термообработки:а) при наличии б) при отсутствии

а) iiiZminiερRZ ++=

−− 11

)(2211 iiiZmini

ερRZ ++=−−

б) 11 −−+=

iiZminiρRZ

)(2211 −−

+=iiZminiρRZ

Примечание. ερερ iii1i4,096,0

122

+≈+−−

при ερ ii>

−1; ρερ iii 1

22

1 −−≈+

при ρi 1−≤ εi4 ; ερερ iiii

96,04,01

22

1+≈+

−− при ερ ii

<−1

; εερ iii≈+

−22

1 при

ερ ii4

1≤

−.

Расчетный припуск не должен быть меньше той глубины резания, при которой работа нормально заточенной режущей кромки инструмента стано-вится неустойчивой. Например, острозаточенный резец может снимать стружку толщиной около 5 мкм, при затуплении кромки 10–20 мкм.

30

Рис. 2.1. Схема для расчёта промежуточных размеров заготовок При обработке за один рабочий ход на предварительно настроенных

происходит копирование. Оно заключается в том, что при обработке заготов-ки с наименьшим предельным размером minia 1− (рис. 2.1). Выдерживаемый

размер minia также получается наименьшим, а при обработке заготовки с

наибольшим размером minia 1− выдерживаемый размер maxia получается наибольшим. В этих условиях:

минимальный припуск

miniminimini aaZ −= −1 ,

максимальный припуск

maximaximaxi aaZ −= −1 ,

где maxia 1− и minia 1− – предельные размеры, полученные в партии заготовок

на предшествующем технологическом переходе; maxia и minia – предель-ные размеры, полученные в партии заготовок на выполненном технологиче-ском переходе.

Учитывая, что

111 −−− += iminimaxi δaa ,

iminimaxi δaa += ,

получим формулу для расчета максимального припуска на обработку

iiminimaxi δδZZ −+= −1 ,

припуск на диаметр при обработке поверхностей вращения

DiDiminimax i δδZZ −+= −122 ,

31

где: 1−iδ и 1−Diδ – допуск по размеру на предшествующем переходе; iδ и

Diδ – допуск по размеру на выполняемом переходе. Общий припуск на обработку равен сумме промежуточных припусков

по всем технологическим переходам процесса обработки от черновой заго-товки до готовой детали:

∑=

=n

iiZZ

10 .

Пример схемы расположения промежуточных припусков и допусков на промежуточные и исходные размеры заготовки при обработке плоской по-верхности приведена на рис. 2.2, при обработке наружной и внутренней по-верхности вращения на рис. 2.3 и 2.4. Обработку производят по маршруту черновое и чистовое фрезерование в первом случае, черновое и чистовое то-чение во втором, черновое и чистовое растачивание в третьем. Исходными данными при построении схемы являются размеры заданные чертежом

mina2

и maxD2 . Приведенные схемы характерны при обработке на предварительно на-

строенных станках. Особенности построения схем расположения полей при-пусков и допусков рассмотрены в работе [3].

Номинальный припуск на обработку поверхностей: наружных

iimin iном i HHZZ −+= −1 ,

DiDimin iном i HHZZ −+= −122 ;

внутренних

iimin iном i BBZZ −+= −1 ,

DiDimin iном i BBZZ −+= −122 ,

где Hi-1, HDi-1, Hi, HDi – нижние отклонения по размерам соответственно на предшествующем и выполняемом переходах; Bi-1, Bi, BDi-1, BDi – верхние от-клонения по размерам соответственно на предшествующем и выполняемом переходах.

Значения номинальных припусков необходимы для определения номи-нальных размеров заготовок, по которым изготовляют технологическую ос-настку (штампы, пресс-формы, модели, приспособления и т. д.).

32

Z

2 m

i n

Z

1 m i n

Z

0 m

i n

d

ç

à ã

d

1

d

2

a

2 m

i n

a

2 m

a x

a

1 m i n

a

1 m a x

a

ç à ã m

i n

a

ç à ã m

a x

Рис. 2.2. Схема расположения промежуточных припусков и межпере-ходных размеров при обработке наружной плоской поверхности

Z

2 m

i n

Z

1 m i n

Z

0 m

i n

d

ç à ã

d

1

d

2

d

2 m

i n

d

2 m

a x

d

1 m i n

d

1 m a x

d

ç à ã m

i n

d

ç à ã m

a x

Рис. 2.3. Схема расположения промежуточных припусков и межпере-ходных размеров при обработке наружной цилиндрической поверхности

Z

2 m

i n

Z

1 m i n

Z

0 m

i n

d

ç à ã

d

1

d

2

D

ç à ã m

i n

D

ç à ã m

a x

D

1 m i n

D

1 m a x

D

2 m

i n

D

2 m

a x

Рис. 2.4. Схема расположения промежуточных припусков и межпере-

ходных размеров при обработке внутренней поверхности

33

Следует помнить, что полученные в результате расчета общие припус-ки и размеры заготовки необходимо корректировать с учетом следующих до-полнений:

для отливок назначают необходимые по технологии литья напуски, уп-рощающие конфигурацию заготовки и сглаживающие местные углубления, переходы и уступы, проверяют радиусы литых галтелей и линии переходов при изменении сечений отливок;

для поковок, изготовляемых ковкой и штамповкой назначают техноло-гические напуски для крепления заготовки при термической обработке, взя-тии проб для физико-механических испытаний, а также для упрощения кон-фигурации заготовки, назначают радиусы закруглений или размеры фаски в соответствии с размерами заготовки.

Для заготовок из проката общий припуск корректируют в зависимости от выбранного по сортаменту наименьшего диаметра прутка.

2.3. Порядок расчёта припусков на обработку и предельных размеров

Расчёт припусков на обработку и предельных размеров принято

оформлять в виде расчётной карты (см. пример). Рассмотрим порядок расчёта припусков на обработку и предельных

размеров по технологическим переходам для наружных (внутренних) по-верхностей.

1. Используя рабочий чертёж детали и карту технологического процес-са механической обработки, записать в расчётную карту размер обрабаты-ваемой элементарной поверхности заготовки и все технологические перехо-ды в порядке последовательности их выполнения при обработке рассматри-ваемой элементарной поверхности.

2. Записать значения RZ, T, ρ, εу и допусков по всем переходам. Значе-ние допуска для конечного перехода берётся по чертежу, для переходов свя-занных с механической обработкой можно назначить по [2, табл. 4, табл. 5; 1, табл. 8, табл. 9, табл. 13; для заготовки – по 1, гл. 3; 1, гл. 2].

3. Рассчитать минимальные припуски на обработку по всем технологи-ческим переходам.

4. Для конечного перехода в графу "Расчётный размер" записать наи-меньший (наибольший) предельный размер детали по чертежу.

5. Для перехода, предшествующего конечному, рассчитать размер при-бавлением к наименьшему предельному размеру (вычитанием из наибольше-го предельного размера) по чертежу расчётного припуска.

6. Последовательно определить расчётные размеры для каждого предше-ствующего перехода прибавлением к расчётному размеру (вычитанием из рас-чётного размера) следующего за ним смежного перехода расчётного припуска.

7. Записать наименьшие (наибольшие предельные размеры по всем

34

технологическим переходам, округляя их увеличением (уменьшением) рас-чётных размеров, округление производить до того же знака десятичной дро-би, с каким дан допуск на размер для каждого перехода.

8. Определить наибольшие (наименьшие) предельные размеры прибав-лением (вычитанием) допуска к наименьшему (из наибольшего) предельному размеру.

9. Записать предельные значения припусков, наибольший припуск как разность наибольших (наименьших) предельных размеров и наименьший припуск как разность наименьших (наибольших) предельных размеров предшествующего и выполняемого переходов (выполняемого и предшест-вующего переходов).

10. Определить общие припуски Z0max и Z0min. 11. Проверить правильность произведенных расчетов по формулам:

iiminimaxi ZZ δδ −=− −1 , DiDiminimaxi ZZ δδ −=− −122 , dЗminmax ZZ δδ −=− 00 , DdDЗminmax ZZ δδ −=− 00 22 .

12. Произвести корректировку полученных общих припусков и разме-ров заготовки.

2.4. Примеры расчёта припусков на обработку и предельных размеров

Пример 2.4.1 Рассчитать припуски на обработку и промежуточные предельные

размеры для отверстия ∅120 H6(+0,022) корпуса, показанного на рис. 2.5. На остальные обрабатываемые поверхности назначить припуски и допуски по ГОСТ 1855-55.

Заготовка представляет собой отливку из серого чугуна СЧ 15-32 ГОСТ 1412-85 II-го класса точности, массой m ≈ 35 кг. Технологический маршрут обработки состоит из трёх переходов: чернового растачивания выполняемого до термообработки и чистового и тонкого растачивания, выполняемых после термообработки. Растачивание производится с одной установки на горизонтально расточном станке. Базами для заготовки служат плоскость основания и два отверстия ∅22H7. Схема установки показана на рис. 2.5. Расчёт припусков на обработку приведён в табл. 2.21, в которой последовательно записываем технологический маршрут обработки отверстия и все значения элементов припуска. Суммарное зна-чение Rz и Т, характеризующее качество поверхности литых заготовок составляет 700 мкм [1, табл. 4.3.] .

35

Рис. 2.5. Корпус: чертеж и схема установки для обработки отверстия ∅120 H6(+0,022)

36

После первого технологического перехода Т для деталей из чугуна исключа-ется из расчётов, поэтому для чернового и чистового растачивания, находим только значения Rz (соответственно 50, 20 и 10 мкм) и записываем их в рас-чётную таблицу.

Суммарное значение пространственных отклонений для заготовок дан-ного типа определится по формуле:

22смкорзаг ρρρ += .

Коробление отверстия следует учитывать, как в диаметральном, так и в осевом его сечении, поэтому

( ) ( )22 lΔdΔρ kkкор += = ( ) ( ) мкм38937011201 22 =⋅+⋅ , где kΔ – удельное коробление отливок (табл. 2.12.); d и l – диаметр и длина обрабатываемого отверстия. При определении смρ в данном случае следует принимать во внимание

точность расположения базовых поверхностей, используемых при данной схеме установки и полученных на предыдущих операциях, относительно об-рабатываемой в данной установке поверхности.

Так как при обработке плоскости основания базой была плоскость разъёма, то последующая погрешность расположения отверстия относитель-но плоскости основания определяется смещением стержня, который форми-рует отверстие относительно плоскости разъема. Это смещение определяется как отклонение от номинального размера 180 в отливке, определяемое до-пуском на размер соответствующего класса точности

Эти же соображения следует принимать во внимание при определении погрешности размера в горизонтальной плоскости. Так как в качестве базы при сверлении и развёртывании отверстий ∅22H7 использовалась боковая поверхность отливки, для определения погрешности расположения, обраба-тываемого в данной установке отверстия ∅120H6(+0,022) относительно базовых отверстий ∅22H7 следует принять смещение стержня относительно наруж-ной поверхности отливки, определяемое допуском на размер 120.

Учитывая, что суммарное смещение отверстия в отливке относительно наружной её поверхности представляет геометрическую сумму в двух взаим-но перпендикулярных плоскостях, получаем:

мкм113180080022

222

1202

180 =+=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛=

δδρсм .

Таким образом, суммарное значение пространственного отклонения за-готовки:

мкм11961131389 22 =+=загρ .

37

Остаточное пространственное отклонение загyост ρkρ = ,

где ky – коэффициент уточнения формы [1, c. 73]. После чернового растачивания мкм60119605,01 =⋅=ρ . После чистового растачивания мкм61196005,02 =⋅=ρ . Погрешность установки εy при черновом растачивании

22збy εεε += ,

где εб – погрешность базирования; εз – погрешность закрепления. Погрешность базирования в данном случае возникает за счёт перекоса

заготовки в горизонтальной плоскости при установке её на штыри приспо-собления. Перекос при этом происходит из-за наличия зазоров между наи-большим диаметром установочных отверстий и наименьшим диаметром штырей.

Наибольший зазор между отверстиями и штырями minBAmax SδδS ++= ,

где δA – допуск на отверстие: δA = 21 мкм = 0,021 мм; δB – допуск на диаметр штыря, δB = 13 мкм = 0,013 мм; Smin – минимальный зазор между диаметрами штыря и отверстия, Smin = 7 мкм = 0,007 мм.

Тогда наибольший угол поворота заготовки на штырях может быть найден из отношения наибольшего зазора при повороте в одну сторону от среднего положения к расстоянию между базовыми отверстиями:

0001,0275240

007,0013,0021,022

=+

++=tgα .

Погрешность базирования на длине обрабатываемого отверстия l: мкм37мм037,00001,0370 ==⋅=⋅= tgαlεб .

Погрешность закрепления заготовки εз принимаем 100 мкм (табл. 2.17). Тогда погрешность установки при черновом растачивании:

мкм10710037 221 =+=ε .

Остаточная погрешность установки: при чистовом растачивании мкм610705,005,0 12 =⋅== εε , при тонком растачивании мкм1107005,03 =⋅=ε . На основании записанных в табл. 2.21 данных производим расчёт ми-

нимальных значений межоперационных припусков, пользуясь основной формулой:

( )iiiimini ερTRzZ 21

21122 +++= −−− ,

где 11, −− ii TRz – соответственно высота неровностей и глубина дефектного по-верхностного слоя на предшествующем технологическом переходе, мкм;

38

1−iρ – суммарное значение пространственных отклонений для элемен-тарной поверхности на предшествующем переходе, мкм;

iε – погрешность установки заготовки на выполняемом переходе, мкм. Минимальный припуск под растачивание: черновое ( ) мкм19012107119670022 22 ⋅=++⋅=minZ ;

чистовое ( ) мкм11126605022 22 ⋅=++⋅=minZ ;

тонкое ( ) мкм172161022 22 ⋅=++⋅=minZ . Графу “Расчётный размер” заполняем, начиная с конечного (в данном

случае чертёжного) размера последовательным вычитанием расчётного ми-нимального припуска каждого технологического перехода:

для чистового растачивания dр2 =120,022 – 0,034 = 119,988 мм; для чернового растачивания dр1 =119,988 – 0,222 = 119,766 мм; для заготовки dpзаг =119,766 – 3,802 = 115,964 мм. Значения допусков каждого технологического перехода принимаем по

таблицам [4,5] в соответствии с квалитетом, используемого метода обработки. Наибольший предельный размер определяем округлением расчётных раз-

меров в сторону уменьшения их значений. Округление производим до того же знака десятичной дроби, с каким дан допуск на размер для каждого перехода.

Наименьшие предельные размеры определяем вычитанием допусков от наибольших предельных размеров:

dmin3 = 120,022 – 0,022 = 120 мм; dmin2 = 119,988 – 0,057 = 119,931 мм; dmin1 = 119,760 – 0,220 = 119,54 мм; dminзаг = 115,000 – 2,000 = 113 мм.

Минимальные предельные значения припусков прminZ равны разности

наибольших предельных размеров, а максимальные значения прmaxZ – соответ-

ственно разности наименьших предельных размеров выполняемого и пред-шествующего переходов:

мкм69мм069,0931,1191202 3 ==−=прmaxZ ;

мкм391мм391,054,119931,1192 2 ==−=прmaxZ ;

мкм6540мм54,611354,1192 1 ==−=прmaxZ ;

мкм34мм034,0988,119022,1202 3 ==−=прminZ ;

мкм228мм228,076,119988,1192 2 ==−=прminZ ;

мкм4760мм76,411576,1192 1 ==−=прminZ .

Общие припуски ZОmin и ZОmax определяем, суммируя промежуточные припуски и записываем их значения внизу соответствующих граф.

39

мкм50224760228342 =++=ОminZ ; мкм70006540391692 =++=ОmaxZ .

Общий номинальный припуск: мкм60002210005022 =−+=−+= дзminОномО ВВZZ ;

Номинальный диаметр заготовки: мм1146120 =−=−= номономдномз Zdd .

Произведём проверку правильности расчётов: 3233 δδZZ пр

minпрmax −=− ;

69– 34 = 57 –22; 35 = 35;

2122 δδZZ прmin

прmax −=− ;

391 – 228 = 220 – 57; 163 = 163;

111 δδZZ загпрmin

прmax −=− ;

6540 – 4760 = 2000 – 220; 1780 = 1780.

Таблица 2.21 Расчёт припусков и предельных размеров по технологическим переходам на обработку отверстия корпуса

под опоры вала червяка ∅120+0,022

Технологические переходы обра-ботки элементар-ной поверхности

Элементы припуска, мкм

Расчетны

й припуск

2Zm

in, м

км

Расчетны

й размер

d P

, мм

Допуск

δ, мкм

Предельные размеры,

мм

Предельные значения припусков,

мкм

RZ T ρ εу dmin dmax прZmin2 прZmax2

Заготовка (отливка II кл. точ-ности)

700 1196 115,964 2000 113 115

1. Растачивание (черновое) 50 – 60 107 2⋅1901 119,766 220 119,54 119,76 4,76 6,54

2. Растачивание (чистовое) 20 – 6 6 2⋅111 119,988 57 119,931 119,988 0,228 0,391

3. Растачивание (тонкое) 10 – – 1 2⋅17 120,022 22 120 120,022 0,034 0,069

Итого, Σ: 5022 7000

41

На основании данных расчётов построим схему графического распо-

ложения припусков и допусков на обработку отверстия ∅120(+0,022) (рис. 2.6).

Рис. 2.6. Схема графического расположения припусков и допусков на обработку отверстия ∅120 H6 корпуса

На остальные обрабатываемые поверхности корпуса припуски и допус-

ки выбираем по таблицам (ГОСТ 1855-55) и записываем их значения в табл. 2.22.

42

Рис. 2.7. Заготовка корпуса с установленными припусками и допусками

43

Таблица 2.22 Припуски и допуски на обрабатываемые поверхности корпуса

(см. рис. 2.5) по ГОСТ 1855-55 (размеры в мм)

Поверхность Размер Припуск

Допуск табличный расчетный

1 ∅120 2⋅4,0 2⋅3,0 ±1,0 2 ∅120 2⋅4,0 ±1,0 3 320 2⋅5,0 ±1,5 4 320 2⋅5,0 ±1,5

5,6 370 2⋅5,0 ±1,5 7,8 200 2⋅6,0 ±1,2 9 170 2⋅4,5 ±1,2 10 5 2⋅3,5 ±0,8 На рис. 2.7 показан чертеж заготовки корпуса с припусками на механи-

ческую обработку. Пример 2.4.2 Рассчитать припуски на обработку и промежуточные предельные раз-

меры на поверхность ∅50m6 опорной шейки вала-шестерни, показанного на рис. 2.8. На остальные обрабатываемые поверхности назначить припуски и допуски по ГОСТ 7505-74.

Материал детали – Сталь 40Х ГОСТ 4543-71. Заготовка - штамповка на ГКМ повышенной точности. Масса заготовки m ≈ 8,5 кг.

Технологический маршрут обработки поверхности ∅50k6 состоит из точения чернового и чистового и шлифования чернового и чистового. Точе-ние и шлифование производится в центрах, схема установки показана на рис. 2.8.

Технологический маршрут обработки поверхности записываем в рас-четную табл. 2.23. В таблицу также записываем соответствующие заготовке и каждому технологическому переходу значения элементов припуска. Так как в данном случае обработка ведется в центрах, погрешность установки в ради-альном направлении равна нулю, что имеет значение для рассчитываемого размера. В этом случае эта величина исключается из основной формулы для расчета минимального припуска и соответствующую графу можно не вклю-чать в расчетную таблицу.

Таблица 2.23 Расчёт припусков и предельных размеров по технологическим переходам

на обработку поверхности ∅50m6 опорной шейки вала

Технологиче-ские переходы обработки

элементарной поверхности

Элементы припуска, мкм

Расчетны

й припуск

2Zm

in, м

км

Расчетны

й раз

-мер

d P, м

м

Допуск

δ, мкм

Предельные размеры,

мм

Предельные значения

припусков, мкм

RZ T ρ εу dmin dmax прZ min2 прZ max2

Заготовка (штамповка на ГКМ повышенной точности)

150 250 1044 53,529 1800 53,6 55,4

1. Точение черновое 50 50 63 2⋅1444 50,641 340 50,65 50,99 2950 4410

2. Точение чистовое 30 30 42 2⋅163 50,315 100 50,4 50,5 250 490

3. Шлифование черновое 10 20 21 2⋅102 50,111 25 50,111 50,136 289 364

4. Шлифование чистовое 5 15 2⋅51 50,009 17 50,009 50,026 102 110

Итого, Σ: 3591 5374

45

Рис.2.8. Вал-шестерня (чертеж и схема установки при обработке поверхности опорной шейки ∅50m6)

Суммарное значение пространственных отклонений оси обрабатывае-

мой поверхности ∅50m6 относительно оси центровых отверстий определит-ся по формуле:

222цкорсмзаг ρρρρ ++= ,

где ρсм – смещение обрабатываемой поверхности ∅50k6 относительно по-верхности используемой в качестве технологической базы при сверлении центровых отверстий, мкм. Это смещение обусловлено несовпадением полу-матриц в горизонтально-ковочной машине. Если при сверлении центровых отверстий в качестве технологических баз использовались поверхности ∅50m6, то ρсм = 0 мм.

ρкор – коробление детали, мм. ρкор = Δк ⋅ l = 1,5 ⋅ 110 = 165 мкм =0,165 мм, где: Δк – удельная кривизна заготовок на 1 мм длины, мкм; l – расстояние от обрабатываемого сечения до ближайшей опоры, мм. ρц – погрешность зацентровки, мм. При установке вала на призму с односто-

ронним прижимом погрешность зацентровки определится по формуле:

мм031,125,02225,0

22

22

2

=+⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=+⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛= заг

цδ

ρ ,

46

где δзаг – допуск на поверхности, используемые в качестве базовых на фре-зерно-центровальной операции (по ГОСТ 7505-74 для штамповок повышен-ной точности, для группы стали М1, степени сложности С2: δз = 2,0 мм); 0,25 – погрешность настройки центровального станка, мм.

.мм044,1031,1165,0 22 =+=загρ Остаточное пространственное отклонение

загyост ρkρ = , где ky – коэффициент уточнения формы (табл. 2.13),

после чернового точения мкм63104406,01 =⋅=ρ ; после чистового точения мкм42104404,02 =⋅=ρ ; после чернового шлифования мкм21104402,03 =⋅=ρ . Расчет минимальных значений припусков производим пользуясь ос-

новной формулой ( )1111 22 −−− ++= iiimin ρTRzZ ,

где 11, −− ii TRz – соответственно высота неровностей и глубина дефектного по-верхностного слоя на предшествующем технологическом переходе, мкм;

1−iρ – суммарное значение пространственных отклонений для элемен-тарной поверхности на предшествующем переходе, мкм;

iε – погрешность установки заготовки на выполняемом переходе, мкм. Минимальный припуск: под черновое точение мкм14442)1044250150(22 1 ⋅=++=minZ ; под чистовое точение мкм1632)635050(22 2 ⋅=++=minZ ; под черновое шлифование мкм1022)423030(22 3 ⋅=++=minZ ; под чистовое шлифование мкм512)212010(22 4 ⋅=++=minZ . Графу “Расчётный размер” заполняем, начиная с конечного (чертёжно-

го) размера путём последовательного прибавления расчётного минимального припуска каждого технологического перехода:

для чернового шлифования мм111,50102,0009,503 =+=рd ; для чистового точения мм315,50204,0111,502 =+=рd ; для чернового точения мм641,50326,0315,501 =+=рd ; для заготовки мм529,53888,2641,501 =+=рd . Значения допусков каждого технологического перехода и заготовки

принимаем по таблицам в соответствии с квалитетом, используемого метода обработки.

Наименьший предельный размер определяем округлением расчётных раз-меров в сторону увеличения их значений. Округление производим до того же

47

знака десятичной дроби, с каким дан допуск на размер для каждого перехода. Наибольшие предельные размеры определяем прибавлением допусков

к округлённым наименьшим предельным размерам: dmax4 = 50,009 + 0,017 = 50,026 мм; dmax3 = 50,111 + 0,025 = 50,136 мм; dinax2 = 50,400 + 0,100 = 50,500 мм; dmax1 = 50,650 + 0,340 = 50,990 мм; dmax заг = 53,600 + 1,800 = 55,400 мм.

Максимальные предельные значения припусков прmaxZ равны разности

наибольших предельных размеров, а минимальные значения прminZ – соответ-

ственно разности наименьших предельных размеров предшествующего и выполняемого переходов:

мкм110мм110,0026,50136,502 4 ==−=прmaxZ ;

мкм364мм364,0136,50500,502 3 ==−=прmaxZ ;

мкм490мм490,0500,50990,502 2 ==−=прmaxZ ;

мкм4410мм410,4990,50400,552 1 ==−=прmaxZ .

мкм102мм102,0009,50111,502 4 ==−=прminZ ;

мкм289мм289,0111,50400,502 3 ==−=прminZ ;

мкм250мм250,0400,50650,502 2 ==−=прminZ ;

мкм2950мм95,2650,50600,532 1 ==−=прminZ .

Общие припуски ZО min и ZО max определяем, суммируя промежуточные припуски и записываем их значения внизу соответствующих граф.

мкм359129502502891022 =+++=min ОZ ; мкм537444104903641102 =+++=max ОZ .

Общий номинальный припуск определяем с учётом несимметричного расположения поля допуска заготовки:

мкм418296003591 =−+=−+= ДЗminОномО ННZZ ; Нижнее отклонение размера заготовки НЗ находим по ГОСТ 7505-74

НЗ = 600 мкм. Номинальный диаметр заготовки:

мм54182,54182,450 ≈=+=+= номОномДномЗ Zdd .

Произведём проверку правильности расчётов: 4344 δδZZ пр

minпрmax −=− ;

110 – 102 = 25 –17; 8 = 8;

48

3233 δδZZ прmin

прmax −=− ;

364– 289 = 100 –25; 75 = 75;

2122 δδZZ прmin

прmax −=− ;

490 – 250 = 340 – 100; 240 = 240;

111 δδZZ загпрmin

прmax −=− ;

4410 – 2950 = 1800 – 340; 1460 = 1460.

На основании данных расчётов построим схему графического распо-

ложения припусков и допусков на обработку поверхности ∅50m6 (рис. 2.9).

Рис. 2.9. Схема графического расположения припусков и допусков

на обработку поверхности ∅50m6 вала

49

На остальные обрабатываемые поверхности вала припуски и допуски принимаем по ГОСТ 7505-74 и записываем их значения в табл. 2.24.

Таблица 2.24 Припуски и допуски на обрабатываемые поверхности вала (см.

рис. 2.8) по ГОСТ 7505-74 (размеры в мм)

Поверхность Размер Припуск

Допуск табличный расчетный

1,9 305 2⋅2,6 5,10,1

+−

2,8 ∅50 2⋅2,5 2⋅2,1 2,16,0

+−

3,5 85 2⋅2,2 2,16,0

+−

4 ∅85 2⋅2,2 2,16,0

+−

6 ∅60 2⋅2,2 2,16,0

+−

7 80 2,2 2,16,0

+−

На рис. 2.10 показан чертеж заготовки (штамповки на ГКМ) вала

с припусками на механическую обработку.

Рис. 2.10. Заготовка вала-шестерни с установленными припусками и допусками

50

3. ОПЫТНО – СТАТИСТИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИПУСКОВ

3.1. Припуски на обработку наружных цилиндрических поверхностей

Припуски и допуски на механическую обработку наружных цилиндри-

ческих поверхностей регламентируются ОСТ 23.4.60-79. В данном разделе рассматриваются припуски на механическую обра-

ботку наружных цилиндрических поверхностей. Схема расположения припусков и предельных отклонений на обработку

наружных цилиндрических поверхностей приведена на рис. 3.1. В зависимости от характера производства установлены две группы

припусков: группа 1 – припуски для массового и крупносерийного производства; группа 2 – припуски для малосерийного и единичного производства. Величины припусков должны соответствовать указанным в табл.

3.1 и 3.2. При использовании табл. 3.1 необходимо иметь в виду следующее: 1. Припуски для размеров диаметром от 1 до 250 мм установлены из

расчёта заготовок стали горячекатаной круглой повышенной и обычной точ-ности по ГОСТ 2590-71.

2. При применении проката высокой точности припуски на предвари-тельное точение должны быть уменьшены на 15 % по сравнению с припус-ками на обработку проката обычной точности.

3. Допускается увеличение или уменьшение припусков на предвари-тельное обтачивание с учётом применяемости размеров проката.

4. Припуски на шлифование закалённых деталей даны с учётом правки заготовки.

5. Прутки стальные круглые калиброванные диаметром до 40 мм по ГОСТ 7417-75 рекомендуется шлифовать без предварительной механической обработки.

6. При шлифовании валов с посадкой Н11/h11 допускается уменьшение припуска на значение верхнего отклонения данной посадки, если эта величи-на составляет не менее 20 % припуска. При шлифовании валов с посадкой Н8/h8 допускается увеличение припуска на значение верхнего отклонения данной посадки, если эта величина не менее 20 % припуска.

Таблица 3.1

Припуски и допуски на точение и шлифование наружных цилиндрических поверхностей

Окончательный диа-

метр

обработки

, мм

Метод обработки поверхности

Группа 1 Группа 2

Припуск на диаметр при расчетной длине

Предельныеотклоненияпод опера-

цию


Предельные отклонения под операцию

До

120

Свы

ше

120 до

26

0Свы

ше

260 до

50

0Свы

ше

500 до

80

0Свы

ше

800 до

12

60Свы

ше

1260

до

2000

Обозна-

чение

Величина

До

120

Свы

ше

120 до

26

0Свы

ше

260 до

50

0Свы

ше

500 до

80

0Свы

ше

800 до

12

60Свы

ше

1260

до

2000

Обозна-

чение

Величина

ы До

1 3

Точение предвари-тельное

проката обыч-ной

точности – – – – – – – – – – – – – – – –

проката повышенной точности

– – – – – – – – – – – – – – – –

Точение чистовое 0,5 – – – – – h13 0,14 0,7 – – – – – h13 0,14

Шлифование центровое

стали незакаленной 0,2 – – – – – h11 0,06 0,3 – – – – – h11 0,06 стали закален-ной 0,2 – – – – – h11 0,06 0,3 – – – – – h11 0,06

Шлифование бесцентровое

стали незакаленной

0,2 – – – – – h11 0,06 0,2 – – – – – h11 0,06

стали закаленной

0,2 – – – – – h11 0,06 0,2 – – – – – h11 0,06

Продолжение табл. 3.1 Окончательный диа-

метр

обработки,

мм




Предельныеотклонения под операцию


Предельные отклонения

под операцию

До

120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000

Обозначе-

ние

Величина

До

120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000

Обозначе-

ние

Величина

Свы ше

До

3 6


проката обычной точ-ности

1,7 2,0 – – – – – – 2,2 2,5 – – – – – –


1,5 1,8 – – – – – – 2,0 2,3 – – – – – –

Точение чистовое 0,6 0,7 – – – – h13 0,18 0,8 0,9 – – – – h13 0,18


стали незака-ленной

0,2 0,3 – – – – h11 0,075 0,3 0,4 – – – – h11 0,075


0,3 0,3 – – – – h11 0,075 0,3 0,4 – – – – h11 0,075



0,2 0,3 – – – – h11 0,075 0,2 0,3 – – – – h11 0,075


0,3 0,3 – – – – h11 0,075 0,3 0,3 – – – – h11 0,075


метр

обработки

, мм




Предельныеотклонения





До

120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000

Обозначе-

ние

Величина

До

120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000

Обозначе-

ние

Величина

Свы ше

До

6 10

Точение пред-вари-тельное


2,0 2,5 3,0 – – – – – 2,5 3,0 3,5 – – – – –


1,8 2,2 2,7 – – – – – 2,3 2,7 3,2 – – – – –

Точение чистовое 0,7 0,8 1,0 – – – h13 0,22 0,9 1,0 1,2 – – – h13 0,22

Шлифование Центровое


0,2 0,3 0,4 – – – h11 0,09 0,3 0,4 0,5 – – – h11 0,09


0,3 0,4 0,5 – – – h11 0,09 0,4 0,5 0,5 – – – h11 0,09



0,3 0,3 0,3 – – – h11 0,09 0,3 0,3 0,3 – – – h11 0,09


0,3 0,4 0,4 – – – h11 0,09 0,3 0,4 0,4 – – – h11 0,09



метр

обработки

, мм









До

120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000

Обозначение

Величина

До

120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000


Величина

Свы

ше

До

10 18


проката обыч-ной точности

2,0 2,5 3,0 3,5 – – – – 2,5 3,0 3,0 4,0 – – – –


1,8 2,3 2,7 3,3 – – 2,3 2,7 2,7 3,7 – – – –

Точение чистовое 0,8 0,9 1,0 1,0 – – h13 0,27 1,0 1,1 1,3 1,3 – – h14 0,43



0,3 0,3 0,4 0,4 – – h11 0,11 0,3 0,4 0,5 0,5 – – h11 0,11


0,4 0,4 0,5 0,5 – – h11 0,11 0,4 0,5 0,6 0,6 – – h11 0,11



0,2 0,3 0,3 0,3 – – h11 0,11 0,2 0,3 0,3 0,3 – – h11 0,11


0,3 0,3 0,4 0,5 – – h11 0,11 0,3 0,3 0,4 0,5 – – h11 0,11


метр

обработки

, мм








До

120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000


Величина

До

120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000


Величина

Свы

ше

До

18 30



2,5 3,0 3,0 3,5 4,0 – – – 3,0 3,0 3,5 4,0 4,5 – – –


2,2 2,8 2,8 3,2 3,6 – – – 2,7 2,7 3,2 3,7 4,2 – – –

Точение чистовое 0,9 1,0 1,1 1,2 1,4 – h13 0,28 1,2 1,3 1,4 1,5 1,7 – h14 0,52



0,3 0,3 0,4 0,4 0,5 – h11 0,13 0,3 0,4 0,4 0,5 0,6 – h11 0,13


0,4 0,4 0,5 0,5 0,6 – h11 0,13 0,4 0,5 0,5 0,6 0,7 – h11 0,13



0,3 0,3 0,3 0,3 – – h11 0,13 0,3 0,3 0,3 0,3 – – h11 0,13


0,4 0,4 0,5 0,5 – – h11 0,13 0,4 0,4 0,5 0,5 – – h11 0,13


метр

обработки

, мм









До

120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000

Обозначе-

ние

Величина

До

120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000

Обозначе-

ние

Величина

Свы ше

До

30 50



3,0 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 – – 3,5 4,0 4,0 5,0 5,5 6,0 – –


2,7 2,7 3,2 3,7 4,2 4,7 – – 3,2 3,7 3,7 4,7 5,2 5,7 – –

Точение чистовое 1,0 1,0 1,1 1,3 1,5 1,7 h13 0,39 1,3 1,4 1,5 1,6 1,8 2,2 h14 0,62



0,3 0,3 0,4 0,4 0,5 0,6 h11 0,16 0,4 0,4 0,5 0,5 0,6 0,7 h11 0,16


0,4 0,4 0,5 0,5 0,6 0,7 h11 0,16 0,4 0,5 0,6 0,6 0,7 0,8 h11 0,16



0,3 0,3 0,3 0,3 – – h11 0,16 0,3 0,3 0,4 0,4 – – h11 0,16


0,4 0,4 0,5 0,5 – – h11 0,16 0,4 0,4 0,5 0,6 – – h11 0,16


метр

обработки

, мм









До

120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000


Величина

До

120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000


Величина

Свы

ше

До

50 90



3,5 4,0 4,0 4,5 5,0 5,0 – – 4,0 4,0 5,0 5,0 6,0 7,0 – –


3,3 3,7 3,7 4,2 4,7 4,7 – – 3,7 3,7 4,7 4,7 5,7 6,7 – –




0,3 0,4 0,4 0,5 0,6 0,7 h11 0,19 0,4 0,5 0,5 0,6 0,7 0,8 h11 0,19


0,4 0,5 0,5 0,6 0,7 0,8 h11 0,19 0,5 0,6 0,6 0,7 0,8 0,9 h11 0,19



0,4 0,4 0,4 0,4 – – h11 0,19 0,4 0,4 0,5 0,5 – – h11 0,19


0,4 0,5 0,5 0,6 – – h11 0,19 0,5 0,6 0,6 0,7 – – h11 0,19



метр

обработки

, мм









До

120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000


Величина

До

120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000


Величина

Свы

ше

До

90 120



4,0 4,5 4,5 5,0 5,0 6,0 – – 5,0 5,0 5,0 6,0 6,0 7,0 – –


3,7 4,2 4,2 4,6 4,6 5,6 – – 4,7 4,7 4,7 5,6 5,6 6,6 – –




0,4 0,4 0,5 0,6 0,6 0,7 h11 0,22 0,5 0,5 0,6 0,7 0,7 0,8 h11 0,22


0,5 0,5 0,6 0,7 0,7 0,8 h11 0,22 0,6 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 h11 0,22



0,4 0,4 0,4 0,4 – – h11 0,22 0,5 0,5 0,5 0,6 – – h11 0,22


0,5 0,5 0,6 0,7 – – h11 0,22 0,6 0,6 0,7 0,8 – – h11 0,22



метр

обработки

, мм









До

120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000


Величина

До

120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000


Величина

Свы

ше

До

120 180



6,0 6,0 6,0 6,0 7,0 8,0 – – 6,0 6,0 7,0 7,0 8,0 10,0 – –


– – – – – – – – – – – – – – – –




0,4 0,4 0,5 0,6 0,7 0,7 h11 0,25 0,5 0,5 0,6 0,7 0,8 0,8 h11 0,25


0,5 0,5 0,6 0,7 0,8 0,8 h11 0,25 0,7 0,7 0,8 0,8 0,9 1,0 h11 0,25



0,4 0,4 0,5 0,6 – – h11 0,25 0,5 0,6 0,6 0,6 – – h11 0,25


0,5 0,5 0,6 0,7 – – h11 0,25 0,6 0,6 0,7 0,8 – – h11 0,25



метр

обработки

, мм









До

120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000


Величина

До

120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000


Величина

Свы

ше

До

180

250



5,0 6,0 6,0 7,0 7,0 8,0 – – 6,0 6,0 7,0 7,0 8,0 10,0 – –




0,4 0,5 0,5 0,6 0,7 0,8 h11 0,29 0,5 0,6 0,6 0,7 0,8 0,9 h11 0,29


0,5 0,6 0,6 0,7 0,8 0,9 h11 0,29 0,7 0,7 0,8 0,8 0,9 1,1 h11 0,29

250 315




0,5 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 h11 0,32 0,6 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 h11 0,32


0,6 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 h11 0,32 0,8 0,8 0,8 0,9 1,0 1,2 h11 0,32



метр

обработки

, мм









До

120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000


Величина

До

120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000


Величина

Свы

ше

До

315 400




0,5 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 h11 0,36 0,6 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 h11 0,36


0,6 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 h11 0,36 0,8 0,8 0,8 0,9 1,0 1,2 h11 0,36

400 500

Точение чистовое 1,4 1,5 1,5 1,7 1,9 2,2 h13 0,97 2,2 2,3 2,4 2,6 2,8 3,2 h 14 1,55



0,6 0,6 0,6 0,7 0,8 0,9 h11 0,40 0,7 0,7 0,8 0,8 1,0 1,1 h11 0,40


0,7 0,7 0,8 0,8 0,9 1,1 h11 0,40 0,8 0,8 0,9 0,9 1,1 1,3 h11 0,40

Примечания. 1. За диаметр обработки рекомендуется принимать: минимальный диаметр – для гладких валов и номинальный диаметр наи-

большей ступени – для ступенчатых валов. 2. За расчетную длину обработки рекомендуется принимать: номинальную длину – для гладких валов; номинальную длину

наибольшей ступени – для ступенчатых валов. Таблица 3.2

Суммарные припуски при обработке наружных цилиндрических поверхностей

Диаметр

об-

работки,

мм


Суммарный припуск на диаметр (округленный до миллиметра) при расчетной длине заготовки

Группа 1 Группа 2 Проката обычной

точности Проката повышенной

точности Проката обычной


точности

До

120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000

До

120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000

До

120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000

До

120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000

Свы

ше

До

1 3

Однократная токарная обработка

– – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – –

Двукратная токарная обработка

– – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – –

Двукратная токарная об-работка + шлифование

– – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – –


Диаметр

обра-

ботки,

мм







точности До

120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000

До

120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000

До

120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000

До

120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000

Свы

ше

До

3 6


2 3 – – – – 2 2 – – – – 3 3 – – – – 3 3 – – – –


3 3 – – – – 2 3 – – – – 4 4 – – – – 3 4 – – – –


3 4 – – – – 3 3 – – – – 4 4 – – – – 4 4 – – – –


Диаметр

обра-

ботки,

мм








120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000

До

120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000

До

120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000

До

120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000

Свы

ше

До

6 10


3 3 4 – – – 2 3 3 – – – 3 4 4 – – – 3 3 4 – – –


3 4 5 – – – 3 3 4 – – – 4 5 5 – – – 3 4 5 – – –


4 4 5 – – – 3 4 5 – – – 4 5 6 – – – 4 5 5 – – –


Диаметр

обра-

ботки,

мм








120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000

До

120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000

До

120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000

До

120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000

Свы

ше

До

10 18


3 3 3 4 – – 2 3 3 4 – – 3 4 4 5 – – 3 3 3 4 – –


3 4 4 5 – – 3 4 4 5 – – 4 5 5 6 – – 4 4 4 5 – –


4 4 5 6 – – 3 4 5 5 – – 4 5 5 6 – – 4 5 5 6 – –


Диаметр

обра-

ботки,

мм








120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000

До

120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000

До

120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000

До

120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000

Свы

ше

До

18 30


3 4 4 4 5 – 3 3 3 4 4 – 4 4 4 5 5 – 3 3 4 4 4 –


4 5 5 5 6 – 4 4 4 5 5 – 5 5 5 6 7 – 4 4 5 6 6 –


4 5 5 6 6 – 4 5 5 5 6 – 5 5 6 6 7 – 5 5 6 6 7 –


Диаметр

обра-

ботки,

мм








120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000

До

120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000

До

120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000

До

120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000

Свы

ше

До

30 50


4 4 4 5 5 6 3 3 4 4 4 5 4 5 5 6 6 7 4 4 4 5 6 6


5 5 5 6 6 7 4 4 5 5 5 7 5 6 6 7 8 9 5 6 6 7 8 8


5 5 6 6 7 8 5 5 5 6 6 7 6 6 7 7 8 10 5 6 6 7 8 9


Диаметр

обра-

ботки,

мм








120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000

До

120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000

До

120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000

До

120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000

Свы

ше

До

50 80


4 5 5 5 6 6 4 4 4 5 5 5 5 5 6 6 7 8 4 4 5 5 6 7


5 6 6 6 7 7 5 5 5 6 7 7 6 6 7 7 8 10 6 6 7 7 8 9


5 6 6 7 8 8 5 6 6 6 7 8 6 6 8 8 9 10 6 6 7 7 9 10


Диаметр

обра-

ботки,

мм








120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000

До

120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000

До

120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000

До

120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000

Свы

ше

До

80 120


5 5 5 6 6 7 4 5 5 5 5 6 6 6 6 7 7 8 5 5 5 6 6 7


6 6 6 7 7 8 5 6 6 6 7 8 7 7 7 8 8 10 7 7 7 8 8 10


6 7 7 7 8 9 6 6 6 7 7 8 7 8 8 9 9 11 7 7 8 9 9 11


Диаметр

обра-

ботки,

мм








120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000

До

120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000

До

120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000

До

120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000

Свы

ше

До

120 180


8 8 8 8 9 10 – – – – – – 8 8 9 9 10 12 – – – – – –


9 9 10 10 11 12 – – – – – – 10 10 11 11 12 15 – – – – – –


10 10 10 10 12 13 – – – – – – 11 11 12 12 13 16 – – – – – –


Диаметр

обра-

ботки,

мм








120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000

До

120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000

До

120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000

До

120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Свы

ше

800 до

126

0 Свы

ше

1260

до

2000

Свы

ше

До

180 200


9 9 9 10 10 11 – – – – – – 9 9 10 10 11 13 – – – – – –


10 10 10 11 12 13 – – – – – – 11 11 12 13 13 16 – – – – – –


11 11 11 12 12 14 – – – – – – 11 11 12 13 13 16 – – – – – –

73

Í à è ì å í ü ø è é ä è à ì å ò ð Í à è á î ë ü ø è é ä è à ì å ò ð Í à è ì å í ü ø è é ä è à ì å ò ð

Í à è ì å í ü ø è é ä è à ì å ò ð

Í à è ì å í ü ø è é ä è à ì å ò ð

Í à è á î ë ü ø è é ä è à ì å ò ð

Í à è á î ë ü ø è é ä è à ì å ò ð

Í à è á î ë ü ø è é ä è à ì å ò ð Í î ì è í à ë ü í û é ä è à ì å ò ð Ç à ã î ò î â ê à

Ï ð å ä â à ð è ò å ë ü í à ÿ î á ð à á î ò ê à

Î ê î í ÷ à ò å ë ü í à ÿ î á ð à á î ò ê à

1 / 2 ä î ï ó ñ ê à

1 / 2 í à è ì . ï ð è ï ó ñ ê à

1 / 2 í à è á . ï ð è ï ó ñ ê à

1 / 2 ä î ï ó ñ ê à

1 / 2 í à è ì . ï ð è ï ó ñ ê à

1 / 2 í à è á . ï ð è ï ó ñ ê à

1 / 2 ä î ï ó ñ ê à

1 / 2 í à è ì . ï ð è ï ó ñ ê à

1 / 2 í à è á . ï ð è ï ó ñ ê à

1 / 2 ä î ï ó ñ ê à

× è ñ ò î â à ÿ î á ð à á î ò ê à

Ç à ã î ò î â ê à




Рис. 3.1. Схема расположения припусков и допусков

на обработку наружных цилиндрических поверхностей Пример 3.1 Определить операционные припуски на диаметр вала Ø40h9 (-0,62). Исходные данные: чертеж детали (рис. 3.2); заготовка – сталь горячекатаная круглая повышенной точности по

ГОСТ 2590-71; производство – крупносерийное;

74

маршрут обработки: предварительное точение, чистовое точение, тер-мическая обработка и шлифование.

5 0 5 0 2 8 0

Ç

4

0 h 9 (

-

0 , 0 6 2 )

0 , 6 3

Рис. 3.2. Эскиз вала

1. Диаметр вала после шлифования диаметра 40 h9 (–0,62). 2. Определяем диаметр вала после чистовой обработки. Находим припуск и предельное отклонение для диаметра 40 мм и дли-

ны 280 мм по табл. 3.1 (графы: "Шлифование центровое", "Сталь закаленная" и "Группа 1"). Припуск – 0,5 мм, предельное отклонение – h11 (–0,16).

Вычисляем диаметр вала. (40 + 0,5) h11 (–0,16) = 40,5 h11 (–0,16)

3. Находим припуск и предельное отклонение для 40,5 мм при длине 280 мм по табл.3.1 (графы: "Точение чистовое", "Группа 1").

Припуск – 1,1 мм, предельное отклонение – h13 (–0,39). Вычисляем диаметр вала.

(40,5 + 1,1) h13 (–0,39) = 4I,6 h13 (–0,39).

4. Определим расчётный диаметр заготовки. Находим припуск для диаметра 41,6 мм при длине 280 мм по табл. 3.1 (графы: "Точение предвари-тельное", "Группа 1"). Припуск – 3,2 мм.

Вычисляем расчётный диаметр заготовки.

(41,6 + 3,2) = 44,8 мм.

5. По ГОСТ 2590-71 выбираем ближайший к расчётному диаметр заго-товки и предельное отклонение на данный диаметр заготовки.

75

Диаметр заготовки – 207046 ,,

+− .

0

,

5

1

, 1

3

, 2

4

,

8

0

,

9

0 , 3 9

0 , 1 6

0

,

6

2

Ç

3

9

,

3

8

Ç

4

0

Ç

4

0

,

3

4

Ç

4

0

,

5

Ç

4

1

, 2

1

Ç

4

1

,

6

Ç

4

5

, 3

Ç

4

6

, 2

Рис. 3.3. Схема расположения промежуточных припусков и межпе-

реходных размеров при обработке наружной цилиндрической поверхности

3.2. Припуски на обработку торцовых поверхностей

Припуски и допуски на механическую обработку торцовых поверхно-стей регламентируется ОСТ 23.4.62-79. Настоящий стандарт устанавливает припуски на механическую обработку торцовых поверхностей для изделий из проката круглого и профильного сечения.

Схема расположения припусков и предельных отклонений на обработку торцовых поверхностей приведена на рис. 3.4.

Величины припусков должны соответствовать табл. 3.3. Пример определения припусков на обработку торцовых поверхностей

приведён ниже.

76

Í à è ì å í ü ø è é ð à ç ì å ð Í à è á î ë ü ø è é ð à ç ì å ð Í à è ì å í ü ø è é ð à ç ì å ð

Í à è ì å í ü ø è é ð à ç ì å ð


Í à è á î ë ü ø è é ð à ç ì å ð


Í î ì è í à ë ü í û é ð à ç ì å ð Í à è á î ë ü ø è é ð à ç ì å ð

Ä î ï ó ñ ê Í à è ì å í ü ø è é ï ð è ï ó ñ ê

Í à è á î ë ü ø è é ï ð è ï ó ñ ê

Ä î ï ó ñ ê

Ä î ï ó ñ ê

Ä î ï ó ñ ê

Í à è ì å í ü ø è é ï ð è ï ó ñ ê









Ï ð å ä â à ð è ò å ë ü í à ÿ î á ð à á î ò ê à × è ñ ò î â à ÿ î á ð à á î ò ê à


Рис. 3.4. Схема paсположения припусков и допусков

на обработку торцовых поверхностей

77

Таблица 3.3 Припуски и допуски на обработку торцовых поверхностей

À

Окончательная

длина обработки, мм


Припуск на длину при величине А, мм

Предельные отклонения под опера-цию, мм

Свы

ше

До

До

18

Свы

ше

18до

50Свы

ше

50до

120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260


Величина

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 18 Подрезание

предварительное1,2 1,2 1,4 – – h14 –

Подрезание чистовое

0,5 0,5 0,6 – – h13 –

Шлифование 0.2 0,3 0,3 – – h11 – 18 30 Подрезание

предварительное1,2 1,3 1,5 2,0 – h14 0,52


0,5 0,6 0,7 0,7 – h13 0,33

Шлифование 0,3 0,3 0,3 0,4 – h11 0,13 30 50 Подрезание

предварительное1,2 1,3 1,5 2,0 – h14 0,62


0,6 0,6 0,7 0,8 1,0 h13 0,39

Шлифование 0,3 0,3 0,3 0,4 – h11 0,16 50 80 Подрезание

предварительное1,5 1,6 1,8 2,2 2,5 h14 0,74


0,6 0,6 0,7 0,8 1,0 h13 0,46

Шлифование 0,3 0,4 0,4 0,5 0,5 h11 0,19

78


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 80 120 Подрезание

предварительное1,5 1,6 1,8 2,2 2,5 h14 0,87


0,7 0,7 0,8 1,0 1,2 h13 0,54

Шлифование 0,3 0,4 0,4 0,5 0,5 h11 0,22

120 180 Подрезание предварительное

1,8 1,8 2,0 2,5 2,8 h14 1,00


0,8 0,8 1,0 1,0 1,2 h13 0,63

Шлифование 0,4 0,4 0,5 0,5 0,6 h11 0,25


1,8 1,8 2,0 2,5 2,8 h14 1,15


0,8 0,9 1,0 1,1 1,3 h13 0,72

Шлифование 0,4 0,4 0,5 0,5 0,6 h11 0,29


2,2 2,2 2,5 3,0 3,2 h14 1,3


1,0 1,0 1,2 1,2 1,4 h13 0,81

Шлифование 0,5 0,5 0,6 0,6 0,7 h11 0,32


2,2 2,2 2,5 3,0 3,2 h14 1,40


1,0 1,0 1,2 1,2 1,4 h13 0,89

Шлифование 0,5 0,5 0,6 0,6 0,7 h11 0,36


2,2 2,2 2,5 3,0 3,2 h14 1,55

79


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 400 500 Подрезание

Чистовое 1,0 1,0 1,2 1,2 1,4 h13 0,97

Шлифование 0,5 0,5 0,6 0,6 0,7 h11 0,40 500 1000 Подрезание

предварительное2,4 2,5 2,8 3,2 3,5 h14 –


1,2 1,2 1,2 1,4 1,5 h13 –

Шлифование 0,6 0,6 0,6 0,7 0,7 h11 – Примечания: 1. Величины припусков в таблице даны на обработку одной стороны за-

готовки. 2. Приведённые в таблице припуски рассчитаны: на предварительное

подрезание после операции отрезки, на чистовое подрезание после предвари-тельного подрезания, на шлифование торцов после чистового подрезания.

3. Припуски на шлифование торцов даны одинаковыми как для закалён-ных, так и для незакалённых деталей.

4. При подрезании или шлифовании заготовок с уступами припуски сле-дует брать на каждый уступ в отдельности, исходя из величины данного ус-тупа и общей длины заготовки.

Пример 3.2 Определить операционные припуски на обработку торцовых поверхно-

стей вала в размер 70 h9.

Ç

2

5

Ç

4

0

7 0 h 9 ( - 0 , 0 7 4 )

2 , 5

1 , 2 5

1 , 2 5

Рис. 3.5. Эскиз вала

80

Исходные данные: чертеж детали (рис. 3.5); заготовка – прокат круглого сечения; маршрут обработки: отрезка, чистовое подрезание двух торцов, термо-

обработка, шлифование.

1. Длина детали после шлифования двух торцов – 70 h9 (–0,074). 2. Определяем длину детали после чистового подрезания двух торцов. 3. Пo табл. 3.3 находим припуск и предельное отклонение для вала

40 мм, длиной 70 мм, в графе "Шлифование". Припуск – 0,4 мм. Предельное отклонение – h11 (–0,19). Вычисляем длину детали

(70 + 0,4 ⋅ 2) h11 (–0,19) = 70,8 h11 (–0,19). 4. Определяем длину детали после отрезки заготовки. По таблице в графе "Подрезание чистовое" для вала диаметром 40 мм,

длиной 70 мм находим припуск и предельное отклонение. Припуск – 0,6 мм. Предельное отклонение – h13 (–0,46). Вычисляем длину детали после отрезки

(70 + 0,6 ⋅ 2) h13 (–0,46) = 72,0 h13 (–0,46).

0

,

4

0

,

6

1

,

0

0

,

4

6

0 , 1 9

0

,

0

7

4

Ç

6

9

,

9

2

6

Ç

7

0

Ç

7

0

,

6

1

Ç

7

0

,

8

Ç

7

1

,

5

4

Ç

7

2

Рис. 3.6. Схема расположения промежуточных припусков и межпереходных размеров при обработке торцевой поверхности

81

3.3. Припуски на обработку плоскостей

Припуски и допуски на механическую обработку плоскостей регла-ментируются ОСТ 23.4.63-79. Настоящий стандарт устанавливает припуски на механическую обработку плоскостей.

Схема расположения припусков и предельных отклонений на обработку плоскостей приведена на рис. 3.7.

Í à è ì å í ü ø è é ð à ç ì å ð Í à è á î ë ü ø è é ð à ç ì å ð Í à è ì å í ü ø è é ð à ç ì å ð





Í î ì è í à ë ü í û é ð à ç ì å ð Í à è á î ë ü ø è é ð à ç ì å ð

Ä î ï ó ñ ê Í à è ì å í ü ø è é ï ð è ï ó ñ ê


Ä î ï ó ñ ê

Ä î ï ó ñ ê

Ä î ï ó ñ ê










Ï ð å ä â à ð è ò å ë ü í à ÿ î á ð à á î ò ê à × è ñ ò î â à ÿ î á ð à á î ò ê à


Рис. 3.7. Схема расположения припусков и допусков

на обработку плоскостей В зависимости от характера производства установлены две группы

82

припусков на фрезерование, строгание и шлифование: группа 1 – припуски для массового и крупносерийного производства, группа 2 – припуски для мелкосерийного и индивидуального производства.

При ширине обрабатываемой поверхности свыше 200 мм допускается увеличение припусков на 10–20%. Величины припусков на обдирочное шли-фование должны соответствовать табл. 3.4.

Таблица 3.4

Припуски и допуски на обдирочное шлифование

Окончательная толщина

обработки, мм

Припуски на толщину при длине, мм


Свыше До

До

120

Свы

ше

120 до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500 до

800

Обозначение Величина

1 18 1,1 1,2 1,4 1,6 h14 – 18 30 1,1 1,2 1,5 1,7 h14 0,52 30 50 1,2 1,3 1,7 1,9 h13 0,39 50 80 1,3 1,4 1,8 2,2 h13 0,46

Величины припусков на фрезерование, строгание и шлифование долж-

ны соответствовать табл. 3.5. Величина припуска в стандарте дана на одну сторону.

При одновременной обработке нескольких деталей длину и ширину следует считать общим на всю установку вместе с промежутками между де-талями.

Величина припусков на шабрение плоскостей должны соответствовать табл. 3.6.

Таблица 3.5 Припуски и допуски на обработку плоскостей

Оконча-тельная толщина обработки,

мм Метод обработки поверхности


Припуск на толщину при длине

Предельные отклонения под опера-

цию




Свы

ше

До

До

120

Свы

ше

120

до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500

до

800


Величина

До

120

Свы

ше

120

до

260

Свы

ше

260

до

500

Свы

ше

500

до

800


Величина

1 18 Фрезерование или строгание

предвари-тельное 1,2 1,6 2,0 – – – 1,5 2,0 2,6 – – –

чистовое 0,7 0,7 0,9 – h13 – 0,8 1,1 1,5 – h14 –

Шлифование 0,3 0,3 0,3 – h11 – 0,4 0,4 0,4 – h11 –

18 30

Фрезерование или строгание

предвари-тельное 1,3 1,7 2,2 2,7 – – 1,5 2,0 2,8 4,0 – –

чистовое 0,7 0,7 1,0 1,3 h13 0,33 0,9 1,2 1,5 2,0 h14 0,52

Шлифование 0,3 0,3 0,4 0,4 h11 0,13 0,4 0,4 0,5 0,5 h11 0,13

Окончание табл. 3.5 Окончательная

толщ

ина

обработки,

мм




Предельные отклоненияпод опера-

цию


Предельные отклонения под опера-

цию

Свы

ше

До

До

120

Свы

ше

120

до

260

Свы

ше

260 до

500

Свы

ше

500

до

800


Величина

До

120

Свы

ше

120

до

260

Свы

ше

260

до

500

Свы

ше

500

до

800


Величина

30 50

Фрезерова-ние или строгание

предвари- тельное 1,5 1,7 2,3 2,9 – – 1,7 2,2 3,0 4,0 – –

чистовое 0,7 0,8 1,0 1,3 h13 0,39 1,0 1,3 1,6 2,2 h14 0,62

Шлифование 0,3 0,3 0,4 0,5 h11 0,16 0,4 0,4 0,5 0,6 h11 0,16

50 200

Фрезерова-ние или строга-ние

предвари- тельное 0,8 2,0 2,5 3,2 – – 2,0 2,4 3,2 4,2 – –

чистовое 0,7 0,8 1,1 1,4 h13 – 1,1 1,3 1,6 2,2 h14 –

Шлифование 0,3 0,4 0,4 0,5 h11 – 0,4 0,5 0,5 0,6 h11 –

85

Таблица 3.6 Величина припусков на шабрение плоскостей

Длина обрабатываемой плоскости, мм

Ширина обрабатываемой плоскости, мм

До 100 Свыше 100 до 500 Свыше 500

Свы

ше

До

Припуск

Предельное

отклонение

под

oneрацию

Припуск



под

oneрацию

Припуск



под

oneрацию

100 500 0,10 0,06 0,15 0,06 0,20 0,10 500 1000 0,15 0,06 0,20 0,10 0,25 0,10

1000 2000 0,20 0,10 0,25 0,10 0,30 0,15

Припуски на полирование плоскостей должны соответствовать табл. 3.7.

Таблица 3.7

Припуски на полирование плоскостей

Вид полирования Припуски на полирование Декоративное За счёт допуска детали Размерное 0,005 – 0,015 мм на сторону в зависимости от под-

готовки поверхности под полирование и требуе-мой чистоты поверхности после полирования. При предельных отклонениях по IT9 и грубее припуск не задаётся, а полирование производится за счёт допуска детали.

Пример 3.3 Определить операционные припуски на обработку плоскостей призма-

тической детали в размер 26 h13. Исходные данные: чертеж детали (рис. 3.8); заготовка – полоса стальная горячекатаная;

86

производство – крупносерийное; маршрут обработки: предварительное фрезерование, чистовое фрезеро-вание, термообработка и шлифование.

1 6 0 8 0

2

6

h

1

3

(

-

0

,

3

3

)

0 , 6 3

Рис. 3.8. Эскиз детали

1. Толщина детали после шлифования – 26 h13 (–0,33). 2. Определяем толщину детали после чистового фрезерования. Нахо-

дим припуск и предельное отклонение по табл. 1 в графах "Группа 1" и "Шлифование" для размера 26 мм, при длине 160 мм.

Припуск – 0,3 мм. Предельное отклонение – h11 (–0,13). Вычисляем толщину детали.

(26 + 0,3 ⋅ 2) h11 (–0,13) = 26,6 h11 (–0,13).

3. Определяем толщину детали после предварительного фрезерования. Находим припуск и предельное отклонение по табл.1 В графах "Груп-

па 1" и "Фрезерование или строгание чистовое" для размepа 26,6 мм, длиной 160 мм.

Припуск – 0,7 мм. Предельное отклонение – h13 (–0,33). Вычисляем толщину детали.

(26,6 + 0,7 ⋅ 2) hI3 (–0,33) = 28 h13 (–0,33). 4. Определяем размер заготовки. Находим припуск по табл. 1 в графах "Группа 1" и "Фрезерование или

строгание предварительное" для размера 28 мм при длине 160 мм. Припуск – 1,7 мм. Вычисляем расчетную толщину заготовки.

(28 + 1,7 ⋅ 2) = 31,4 мм

По ГОСТ 103-76 выбираем ближайшую к расчетной толщину заготовки и предельное отклонение для данной толщины.

87

Толщина заготовки – 202132 ,,

+− .

0

,

3

0

,

7

1

, 7

2

,

7

1

,

4

0 , 3 3

0 , 1 3

0

,

3

3

Ç

2

5

,

6

7

Ç

2

6

,

0

Ç

2

6

,

4

7

Ç

2

6

,

6

Ç

2

7

,

6

7

Ç

2

8

Ç

3

0

,

8

Ç

3

2

,

2

Рис. 3.9. Схема расположения промежуточных припусков и межпереходных размеров при обработке плоскости

Расчёт припусков на обработку индивидуальных заготовок (особенно

в тяжелом машиностроении) имеет некоторую специфику. Завышенные при-пуски при обработке крупных деталей вызывают большие потери металла в стружку и увеличение длительности обработки. В то же время в этом слу-чае недопустим брак из-за недостаточных припусков. Расчёт припусков в данных условиях основан на принципах, изложенных ранее. Однако следу-ет учитывать индивидуальные особенности процессов выполнения заготовки и последующей механической обработки. Обработку индивидуальных заго-товок ведут после их выверки на станке. Под погрешностью установки в расчётной формуле нужно понимать погрешность выверки; её величину на-значают в зависимости от метода выверки.

У заготовок , получаемых ковкой, пространственными отклонениями являются общая и местная изогнутость, несоосность ступеней валов, несоос-ность наружной поверхности и отверстия дисков, колец и муфт. У отливок пространственные отклонения в основном зависят от смещёния стержней, образующих отверстия и внутренние поверхности заготовок. Для заготовок из проката основными видами пространственных отклонений являются по-грешности зацентровки и изогнутость.

В некоторых случаях приходится обрабатывать частично или полно-стью собранные части машин (растачивать разъёмные корпусы редукторов,

88

отверстия в большой головке шатуна и пр.) При расчёте припусков на эти операции нужно учитывать возможные смещения собранных деталей отно-сительно друг друга, что увеличивает припуски на совместную обработку. Величина этих смещений должна выявляться с учётом погрешностей пред-шествующей механической обработки и сборки.

Рассмотренный расчётно-аналитический метод определения припусков и промежуточных размеров заготовки по технологическим переходам при-меняют в условиях массового, средне- и крупносерийного производства. Его целесообразно применять и в тяжёлом машиностроении даже при единич-ном изготовлении крупных деталей. Этот метод обеспечивает значительную экономию металла, снижает трудоёмкость и себестоимость обработки.

Промежуточные и общие припуски устанавливают по нормативным таблицам (опытно-статический метод) в условиях единичного и мелкосерий-ного производства при изготовлении небольших и сравнительно дешёвых де-талей. В этих условиях расчётно-аналитический метод обычно не использу-ется, так как в данном случае разрабатывается только маршрутный техноло-гический процесс.

89

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Технология машиностроения : учебник. В 2 т. / ред. А. М. Дальский. – М. : МГТУ, 1999.

2. Допуски и посадки : справочник. В 2 ч. / В. Д. Мягков, М. А. Палей, А. Б. Романов и др. – 6-е изд., перераб. и доп. – Л. : Машиностроение, 1982.

3. Технология машиностроения : учеб. для вузов. В 2 т. / сост. : А. С. Васильев, В. М. Бурцев ; ред. А. М. Дальский. – М. : МГТУ, 1998.

4. Косилова, А. Г., Точность обработки, заготовки и припуски в маши-ностроении: Справочник технолога / А. Г. Косилова, Р. К. Мещеряков, М. А. Калинин. М.: Машиностроение, 1985.

5. Справочник технолога-машиностроителя. В 2 т. / ред. : А. М. Даль-ский, А. Г. Косилова, Р. К. Мещеряков, А. Г. Суслов. – 5-е изд., перераб. и доп. – М. : Машиностроение, 2001

90

Оглавление

1. ПРИПУСК НА МЕХАНИЧЕСКУЮ ОБРАБОТКУ ................................. 3 1.1. Общие сведения ............................................................................................ 3 1.2. Классификация припусков на обработку .................................................. 4

2. РАСЧЁТНО-АНАЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИПУСКОВ ..................................................................................................... 5 2.1. Факторы, определяющие величину припуска ........................................... 5 2.2. Формулы и указания к расчету припусковна механическую обработку и предельных размеров ..................................................................................... 28 2.3. Порядок расчёта припусков на обработку и предельных размеров ..... 33 2.4. Примеры расчёта припусков на обработку и предельных размеров .... 34

3. ОПЫТНО – СТАТИСТИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИПУСКОВ ................................................................................................... 50 3.1. Припуски на обработку наружных цилиндрических поверхностей ..... 50 3.2. Припуски на обработку торцовых поверхностей ................................... 75 3.3. Припуски на обработку плоскостей ......................................................... 81

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ........................................................... 89

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Федеральное государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования «Сибирский федеральный университет»

(СФУ) ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

В.Е. Авраменко, Е.Г. Зеленкова

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ СБОРКИ


2

УДК 621.757 (07) Проектирование технологических процессов сборки: Учеб. пособие/Сост. В.Е. Авраменко, Зеленкова Е.Г. Политехнический институт СФУ, Красноярск 2007.– 72 с.

В учебном пособии рассматриваются вопросы проектирования

технологических процессов сборки изделий в машиностроении. Предназначено для студентов, выполняющих курсовые и дипломные проекты по специальностям: 120100 «Технология машиностроения», 120200 «Металлообрабатывающие станки и комплексы».

3

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Исходными данными для проектирования технологического процесса сборки являются:

1 сборочные чертежи собираемого изделия (узла или машины); 2 технические условия на сборку изделия; 3 рабочие чертежи деталей, входящих в изделие; 4 годовая программа выпуска изделия и предполагаемая

продолжительность его производства. При проектировании необходимо использовать: - каталоги паспорта, характеристики сборочного оборудования и

механизированного инструмента [4, 5, 7, 10, 23, 24]; - стандарты и нормали на механизированный сборочный

инструмент; - технологические процессы сборки типовых узлов машин [1, 2, 3]; - альбомы типовых и нормальных сборочных приспособлений [6]; - нормативы времени на сборочные работы [13]; - бланки технологических карт сборки [30, 31, 32]. Приступая к разработке технологического процесса необходимо

изучить: 1. Конспекты лекций по «Технологии машиностроения» и разделы,

посвященные проектированию технологических процессов сборки, учебников [1, 2, 3, 4, 8, 26].

2. Ознакомиться с указанными выше технологическими процессами сборки типовых узлов, каталогами сборочного инструмента, нормативами времени на выполнение сборочных работ, ГОСТами, относящимися к сборке, и рекомендуемой литературой по проектированию технологических процессов сборки.

4

2. ИЗУЧЕНИЕ И АНАЛИЗ ЧЕРТЕЖЕЙ ИЗДЕЛИЯ

1. При ознакомлении с собираемым изделием необходимо выяснить: - служебное назначение узла или машины; - конструкцию и назначение каждой сборочной единицы (комплекта,

подузла) и деталей, входящих в собираемое изделие; - характер соединений и закреплений узлов и деталей (подвижные,

неподвижные, разборные, неразборные, прессовые, клепаные сварные и т.д.);

- сущность и порядок работы изделия, т.е. характер и последовательность движений узлов и деталей.

2. Одновременно с изучением чертежа изделия осуществляется его контроль. При этом проверяется наличие:

- технических условий на сборку; - проекций и разрезов, дающих полное представление о конструкции

собираемого изделия; - посадок выполняемых соединений и других размеров,

выдерживаемых при сборке; - спецификаций сборочных единиц и деталей, входящих в изделие. При отсутствии каких-либо из этих данных необходимо пополнить

недостающие в сборочном цехе или КБ завода в период практики, а также на основании литературных источников.

3. При ознакомлении изделием выясняются все замыкающие звенья, которые необходимо выдержать при сборке, и методы достижения их точности, предусмотренные конструкцией и отраженные в чертежах.

При выявлении замыкающих звеньев их целесообразно разделить на две группы.

В первую входят звенья, метод достижения которых не вызывает сомнения:

а) зазоры и натяги цилиндрических и резьбовых соединений. Посадки этих соединений либо указаны на сборочном чертеже, либо определяются по рабочим чертежам сопрягаемых деталей.

Точности этих звеньев можно добиться методами полной, неполной и групповой взаимозаменяемости. В последнем случае на чертеже должно быть указано количество групп, на которые необходимо рассортировать детали и допуск на группу;

5

б) боковые зазоры, возникающие при сборке цилиндрических шестерен, замыкающие звенья, определяющие относительное положение осей цилиндрических, конических и червячных передач, обеспечиваемые методами полной и неполной взаимозаменяемости;

в) совпадение вершин делительных конусов конических шестерен, средней плоскости червячного колеса и оси червяка, обеспечиваемые методом регулирования.

Во вторую группу входят замыкающие звенья, метод достижения заданной точности которых может быть установлен только на основе размерного анализа:

а) замыкающие звенья многозвенных размерных цепей, состоящих из линейных, осевых размеров;

б) замыкающие звенья, получающиеся в результате соединения двух собранных узлов.

4. Изучив работу изделия, выявив замыкающие звенья и методы достижения их точности, необходимо критически оценить заданные технические условия на сборку с точки зрения их содержания, соответствия служебному назначению изделия и полноты.

При этом решаются следующие вопросы: а) для чего дано то или техническое условие; б) какие технические условия должны быть заданы дополнительно,

чтобы изделие выполняло свое служебное назначение; в) чем обосновывается численная величина технического условия; г) когда в процессе сборки эти условия выдерживаются; д) какие проверки (контроль) необходимы в процессе сборки изделия. Эти вопросы, а так же предложения по дополнению и изменению

технических условий должны быть выяснены и согласованы в сборочном цехе или КБ завода в период практики.

Обоснование численных величин основных технических условий делают на основе расчета размерных цепей.

В качестве примера рассмотрим служебное назначение плунжерного насоса. Общая формулировка задачи, для решения которой создается насос – перекачивание жидкости.

6

3. РАЗМЕРНЫЙ АНАЛИЗ ИЗДЕЛИЯ И ВЫБОР МЕТОДА ДОСТИЖЕНИЯ ТОЧНОСТИ ЗАМЫКАЮЩЕГО ЗВЕНА

Важной задачей, решаемой в процессе конструкторско-

технологической подготовки производства изделия (машины) является установление связей между ее служебным назначением и техническими условиями на сборочные единицы и отдельные детали.

Качество и экономичность машины в значительной степени определяются правильной простановкой размеров и назначением допусков.

В основе размерной отработки конструкции лежит анализ двух уровней размерных связей: вначале между деталями механизмов и узлов, а затем между поверхностями каждой детали.

Размерный анализ конструкций является одним из обязательных этапов конструкторско-технологической подготовки производства, позволяющим:

- выявить взаимосвязи деталей и сборочных единиц, требования к точности относительного расположения сборочных единиц;

- определить методы достижения требуемой точности замыкающих звеньев при сборке машины;

- оптимизировать схему компоновки машины; - обосновать простановку размеров, назначить технические условия и

допуски; - повысить технологичность конструкции; - установить последовательность сборки машины. Размерный анализ машины рекомендуется выполнять в следующем

порядке: 1. На начальной стадии разработки технического проекта машины

составить возможные схемы ее общей компоновки. 2. Выявить замыкающие звенья, определяющие требования к

точности относительного расположения сборочных единиц и деталей машины.

3. Исходя из служебного назначения машины, обосновать номинальные значения, допуски и предельные отклонения замыкающих звеньев на основе:

- стандартов на типовые изделия, соединения, передачи; - теоретических расчетов;

7

- опыта проектирования и эксплуатации аналогичных конструкций; - испытаний опытных образцов. 4. Выявить размеры деталей, влияющих на точность замыкающих

звеньев, и составить расчетные схемы (размерные цепи), фиксирующие размерные взаимосвязи узлов и деталей, компонуемых в машине.

5. Определить среднюю точность Тср составляющих звеньев размерных цепей при заданной точности их замыкающих звеньев.

6. Оценить возможность обеспечения Тср в производстве и обосновать метод достижения точности для данного замыкающего звена.

Если значения Тср находятся в пределах средне экономических норм точности используемых методов обработки деталей, требуемую точность замыкающего звена можно обеспечить методами полной или неполной взаимозаменяемости. При очень жестких значениях средних допусков Тср, точность может быть достигнута методами пригонки или регулирования.

Возможен и другой подход к выбору метода достижения точности: можно назначить приемлемые значения допусков Тi для каждого составляющего звена и вычислить возможную погрешность замыкающего звена:

m 1

2Р i i

i 1Т t T

−

Δ=

= λ∑ , (1)

Сопоставляя расчетный допуск Т∆р с заданным допуском Т∆,

выбирают метод достижения требуемой точности замыкающего звена. Если допуск Т∆р меньше допуска Т∆ или мало отличается от него, то требуемая точность может быть обеспечена методами взаимозаменяемости. Если Т∆р › Т∆, то требуемую точность нужно обеспечивать методами пригонки или регулирования.

Если по каким-либо причинам применение методов пригонки или регулирования невозможно, следует уменьшить допуск Т∆р, добиваясь выполнения условия Т∆р ≈ Т∆.

Уменьшить допуск Т∆р можно двумя путями: сокращением числа составляющих звеньев и уменьшением их допусков. Первый способ требует изменения схемы компоновки или конструкции сборочных единиц, ворой связан с усложнением технологии изготовления деталей.

На рис. 1, 2 приведены возможные варианты схем компоновки машины [13]:

8

Рис.1. Схемы компоновки сборочной единицы

9

Рис.2. Схемы компоновки сборочной единицы

10

При сборке расточных головок 1 и 2 со станиной 3 необходимо обеспечить соосность осей вращения шпинделей в вертикальной (В∆,β∆) и горизонтальной (В′

∆,β′∆) плоскостях. На рис. 1 приведена схема компоновки, согласно которой головки 1 и

2 устанавливают на плоскости и поджимают к направляющим буртикам плиты станины 3.

При этой схеме компоновки требования точности к относительному положению сборочных единиц 1 и 2 можно обеспечить различными методами:

1. Метод полной взаимозаменяемости – путем установки головок на станине и поджима к направляющим буртикам. Для этого необходимо, чтобы линейные размеры В1 - В3, В′

1 - В′3 и угловые размеры β1 - β3, β′1 - β′3

выполнялись с такой точностью, чтобы сумма их погрешностей не превышала допускаемые величины В∆, В′

∆, β∆, β′∆. Сборка по этой схеме наиболее проста, но механическая обработка деталей усложняется предъявляемыми к ним требованиями точности.

2. Пригонкой плиты станины 3 или основных баз головок 1 и 2. 3. Методом регулирования – путем применения компенсаторов-

прокладок, клиньев. При компоновке по схеме, приведенной на рис. 2.а, направляющие

буртики отсутствуют. Благодаря этому сборочные единицы имеют степени свободы перемещения по осям X и Y и поворота вокруг вертикальной оси, что позволяет обеспечить требуемую точность совпадения и параллельность осей в горизонтальной плоскости методом регулирования. Для этого перемещают и поворачивают узлы в этой плоскости до тех пор, пока оси валов не совпадут и не будут параллельными. Точность совпадения осей будет зависеть от применяемых сборочных приспособлений, точности контрольных средств и квалификации сборщиков.

Совпадение и параллельность осей шпинделей в вертикальной плоскости, как в предыдущей схеме, можно обеспечить методами взаимозаменяемости, т.е. точным изготовлением деталей по размерам В1 - В3, β1 - β3, пригонкой или применением компенсаторов.

В схеме компоновки, приведенной на рис. 2.б, головку 2 крепят к вертикальной торцевой плоскости плиты. Базовые плоскости станины для

11

головок 1 и 2 расположены взаимно перпендикулярно. Каждая головка имеет при установке по три степени свободы. Это дает возможность обеспечить совпадение осей шпинделей в вертикальной и горизонтальной плоскостях и их параллельность в горизонтальной плоскости выверкой положения расточных головок. И лишь параллельность осей шпинделей в вертикальной плоскости обеспечивается точным изготовлением деталей по угловым размерам β1 –β3.

В схеме компоновки, показанной на рис. 2.в, головка 2 установлена на боковой вертикальной плоскости плиты. Каждая из головок имеет три степени свободы во взаимно перпендикулярных плоскостях, что дает возможность обеспечить все требования точности к относительному положению сборочных единиц выверкой их положения.

Если компоновочные схемы равноценны с точки зрения удобства эксплуатации и габаритных размеров, тогда выбор наилучшей схемы компоновки будет зависеть от результатов экономических расчетов: принимается вариант схемы, обеспечивающей минимальную стоимость изготовления машины.

Наиболее простую и дешевую сборку обеспечивает схема, приведенная на рис. 1, т.к. она требует выверки, пригонки или регулирования. Наиболее трудоемкой будет сборка по схеме, приведенной на рис. 2.в. Зато схема, приведенная на рис. 1, потребует больших затрат на механическую обработку деталей для обеспечения необходимой точности размеров В1 - В3, В′

1 - В′

3 и β1 - β3, β′1 - β′3.

12

4. РАЗМЕРНЫЙ АНАЛИЗ СБОРОЧНОЙ ЕДИНИЦЫ

Проведем размерный анализ шестеренного масляного насоса трактора (рис. 3), [13].

Рис.3.Схемы размерных цепей шестеренного насоса

13

Насос предназначен для подачи смазки к трущимся поверхностям деталей трактора под давлением 0,6 МПа, в объеме не менее 30 л/мин при частоте вращения зубчатых колес 2350 об/мин.

При изготовлении насоса необходимо обеспечить с требуемой точностью:

- радиальный зазор между зубчатыми колесами и корпусом насоса; - зазор между корпусом и торцами зубчатых колес (торцовый зазор); - боковой зазор между зубьями зубчатых колес; - зазор между торцом оси ведомого зубчатого колеса и крышкой

корпуса; - зазор между корпусом и торцом ведомого зубчатого колеса;

плотность контакта зубьев; легкость вращения зубчатых колес. Первые пять задач могут быть решены при помощи размерных цепей

А, Б, В, Г и Д (рис. 3). Плотность контакта зубьев зубчатых колес зависит от относительного поворота образующих эвольвентных поверхностей зубьев в двух координатных плоскостях.

Для легкого вращения зубчатых колес необходимо, чтобы между торцами колес, корпусом и крышкой был выверен зазор не меньше толщины масляной пленки. Для этого должны быть обеспечены с соответствующей точностью расстояния между дном корпуса и торцами колес и поворот их относительно дна корпуса. Эти задачи позволяют решить в одной из координатных плоскостей размерные цепи Б и γ (рис. 4,а).

Необходимо также, чтобы были соблюдены требуемые зазоры в подшипниках, зависящие от диаметральных размеров отверстий втулок и валика (рис. 4,а, размерная цепь Е) и от точности относительного смещения и поворота осей отверстий в двух координатных плоскостях. Эти задачи могут быть решены в одной из координатных плоскостей при помощи размерных цепей К и µ (рис. 4,б).

Выявленные размерные цепи дают возможность выбрать методы достижения точности каждого из перечисленных параметров и оценить правильность простановки размеров и допусков на чертежах деталей насоса.

14

Рис.4.Схемы размерных цепей шестеренчатого насоса

15

Например, радиальный зазор А∆ (рис. 4) описывается следующим уравнением размерной цепи А:

А = -А1+А2+А3+А4+А5. (2)

Подставив номинальные значения составляющих звеньев из

чертежей деталей, получим

А = -48,75+0+0+0+4,75=0. (3)

После допуска замыкающего звена при расчете по методу полной взаимозаменяемости

m 1

A p ii 1

T TA 17 30 72 50 50 219мкм−

Δ=

= = + + + + =∑ . (4)

Координаты середины поля допуска этого звена

0А 0А1 0А2 0А3 0А4 0А5 8 0 0 0 100 108мкмΔ = Δ + Δ + Δ + Δ + Δ = + + + + = . (5) Верхнее и нижнее предельные отклонения

В р 0А Р А рА 0,5Т 108 0,5 219 218мкмΔ Δ ΔΔ = Δ + = + ⋅ = . (6)

Н р 0А Р А рА 0,5Т 108 0,5 219 2мкмΔ Δ ΔΔ = Δ − = − ⋅ = . (7)

Техническими условиями на насос зазор задается в пределах 70-150 мм. Таким образом, при значениях допусков на размеры деталей, заданных чертежами, невозможно получить требуемый радиальный зазор методом полной взаимозаменяемости.

Проверим возможность достижения радиального зазора в требуемых пределах по методу неполной взаимозаменяемости при риске 0,25% ( t=3) и при условии, что рассеяние погрешностей составляющих звеньев подчинено закону Гаусса ( λAi=1/9). При этом целесообразно несколько уменьшить зазор в подшипниках, который обычно назначается для насосов среднего давления в пределах 0,002-0,003 от диаметра вала. Для вала

16

диаметром 15 мм можно считать допустимым зазор в подшипниках от 30 до 45 мкм. Изменив в соответствии с этим значение допуска ТА3, при расчете точности радиального зазора по методу неполной взаимозаменяемости можно получить погрешность

( )m 1

2 2 2 2 2А Ai Ai

i 1Т t T 3 17 30 45 50 /9 90мкм

−

Δ=

= λ ⋅ = + + + =∑ . (8)

причем ВА 108 0,5 90 153мкмΔΔ = + ⋅ = НА 108 0,5 90 63мкмΔΔ = − ⋅ = Таким образом, при условии, что допуск на зазор в подшипниках

изменен, радиальный зазор в насосе можно обеспечить методом неполной взаимозаменяемости при риске 0,27%, если при заданном объеме выпуска такой риск приемлем.

Аналогично можно найти метод решения каждой из сформулированных выше задач и, если нужно, внести необходимые коррективы в чертежи деталей.

Кроме нахождения метода достижения точности замыкающего звена, размерный анализ позволяет определить последовательность сборки узла. Например, последовательность сборки насоса рассматриваемой конструкции существенно зависит от того, каким методом обеспечивается соосность отверстий подшипников скольжения вала.

Минимальный зазор в подшипниках, как было установлено выше, должен составлять 30 мкм, наименьшая толщина масляного слоя в любой точке касания вала не должна быть меньше 10мкм. Следовательно, для компенсации отклонения от соосности отверстий втулок остается 30-10=20 мкм. Отклонение от соосности отверстий втулок состоит из относительного смещения КΔ и поворота µΔ их осей в двух координатных плоскостях (см. рис. 4,б)

Допуски на размеры деталей, заданные на чертежах, составляют: звено К1К4 К2 К3 µ1µ4 µ2 µ3 допуск, мкм 50 70 150 20/45 100/45 70/45

Если зазор в подшипниках полностью использовать для компенсации погрешностей только в одной из координатных плоскостей, то допуски замыкающих звеньев размерных цепей К и µ составляют

17

ТХΔ = 10 мкм и ТµΔ = 100/45 мкм/мм. Согласно допускам на размеры деталей, указанным на чертежах,

образуются следующие значения погрешностей КΔ и µΔ:

ТКΔР = 50+70+150+50 = 320 мкм; ТµΔР = (20+10+70+20)/45 = 210/45 мкм/мм. (9)

Очевидно, что в этом случае для обеспечения требуемого зазора в

подшипниках нельзя использовать ни один из методов взаимозаменяемости. Нельзя достичь этого и уменьшением допусков, поскольку это уменьшение должно быть очень значительным и сильно усложнит изготовление деталей.

Метод регулирования в данном случае также неприемлем. Следовательно, возникшую задачу, даже при большой программе выпуска, следует решать методом пригонки. При этом целесообразна расточка отверстий во втулках в сборе, обеспечивающая необходимую точность размеров, формы и относительного положения отверстий.

18

5. СЛУЖЕБНОЕ НАЗНАЧЕНИЕ ИЗДЕЛИЯ. ПЕРЕХОД ОТ СЛУЖЕБНОГО НАЗНАЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЯ

К ТЕХНИЧЕСКИМ УСЛОВИЯМ НА ОТДЕЛЬНЫЕ ДЕТАЛИ. ПРИМЕРЫ

Пример 1. Разработка служебного назначения плунжерного насоса. Под служебным назначением понимается максимально уточненная и

четко сформулированная задача, которую решает машина (изделие). Служебное назначение плунжерного насоса – перекачивание жидкости.

Насос выполнит свое служебное назначение, если будет соответствовать параметрам, характеризующим его качество.

Такими параметрами являются давление и производительность, которые должны быть заданы количественно, с допустимыми отклонениями:

Р = 50+5 атм,

Q = 30 л/с.

На основе служебного назначения изделия выявляют: 1. Функциональные параметры. Для плунжерного насоса таким

параметром является зазор в плунжерной паре (рис. 5).

Рис.5.Схема и размерная цепь плунжерной пары

Величину минимального зазора определяют тепловые деформации, а

максимальная величина зазора зависит от интенсивности износа, расчетных сроков службы, а также условий недопустимости катастрофического износа и падения производительности.

19

Переход от параметров служебного назначения к функциональным параметрам производится на основе расчетов, исследований, опыта [3].

2. Технические условия. Технические условия на сборочную единицу

устанавливают исходя из служебного назначения изделия и его функциональных параметров на основе технико-экономических расчетов.

Необходимо учитывать при этом следующее: - возрастание себестоимости и трудоемкости изделия с

«ужесточением» технических условий на его изготовление (рис. 6,б); - возрастание расходов на эксплуатацию более дешевого варианта

изделия с «заниженными» техническими требованиями в связи с ростом замен частей, сокращением сроков эксплуатации до ремонта (рис. 6,в).

Таким образом, существует некоторое оптимальное значение допуска (технического условия), обеспечивающее минимальные суммарные расходы на изготовление и эксплуатацию изделия (рис. 6,а).

Следовательно, максимальный зазор в новом изделии (плунжерный насос) недопустим (нельзя весь допуск на зазор отдать изготовителю).

Для плунжерной пары (рис. 5) назначают: - функциональные параметры: Zном = 0, Zmin =0,0096, Zmax 0,3; - технические условия на сборочную единицу: Z = 0 3,0

095,0++

3. Служебное назначение деталей входящих в изделие, формируется исходя из служебного назначения изделия и технических условий на его изготовление на основе построения и анализа конструкторских размерных цепей.

4. Технические условия на отдельные детали определяются на основе расчета сборочных размерных цепей и выбора детали методов достижения точности.

Последовательность перехода от служебного назначения изделия к техническим условиям на сборочную единицу и отдельные детали можно представить в виде схемы (рис.7).

20

Рис.6. Графическое представление взаимосвязи точности изделия с себестоимостью и

расходами на эксплуатацию

21

Рис.7.Схема перехода от служебного назначения изделия к техническим условиям

на сборочные единицы и детали Пример 2. Формулировка служебного назначения специального

станка. Специальный горизонтальный фрезерный полуавтомат предназначен

для фрезерования поверхностей К стоек (рис. 8). После обработки на станке деталь должна иметь:

22

Рис. Схема базирования стойки при фрезеровании поверхности К

1) размер А - 0,12 мм; 2) перпендикулярность поверхности К установочной базе (допустимое

отклонение от перпендикулярности ±0,05/300); 3) плоскостность поверхности К в пределах 0,03 мм; 4) шероховатость 2,5 . Параметры качества и точности детали получают на станке при

колебании припуска на обработку от 0,5 до 1,2 мм, колебании твердости в пределах НВ 180-220 и температуры – в пределах 15-45ºС.

Напряжение сети 380 В. Обработка деталей будет осуществляться на режиме: V = 50 м/мин; S = 0,05 мм/об.

Производительность обработки должна быть не менее 30 шт/ч. Шум не более 70 децибел; срок службы станка – 6 лет.

Пример 3. Разработка технических условий на изделие (станок). В результате обработки деталей на станке необходимо обеспечить

перпендикулярность поверхности К установочной базе (рис. 9): номинал заданного параметра точности β = 90º; допуск .β = 0,1/300; координата середины поля допуска Δº β = 0. Получаемый в процессе обработки размер

0 0 0 0

дет у ст д или 90 0 90 0β = β +β +β = + + , где: βдет – номинальное значение заданного параметра; βy – номинальная величина погрешности установки; βст – номинальное значение технического

23

условия на станок; βд – номинальная величина отклонения обрабатываемой поверхности (погрешность динамической настройки).

Рис. 9. Схема технологической размерной цепи фрезерной операции

Погрешность установки, связанную с базированием и закреплением

назначают исходя из принятой схемы установки [9-10]:

βy = ±0,005/300 мм. Погрешность динамической настройки для данного режима обработки

и диапазона колебания припуска и твердости [9-10]: βд = + 0,02/300 мм.

В связи с тем, что допуски на βi даны в виде tgβi, 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 дβ = β +β +β и дет у ст дβ β βδ = δ + δ + δ или

ст0,1 0,01 0,02β= + δ + , отсюда ст 0,07 /300βδ = Координата середины поля допуска замыкающего звена

ст0 0 0,01β= + Δ + , отсюда ст 0,01/300βΔ = −

24

Таким образом,

0 0,025ст 0,04590 /300+

β −δ = 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 стβδ = 0,07/300 выделяют на изготовление – 0,04 мм и эксплуатацию – 0,03 мм.

Размер на изготовление станка 0 0,01

ст 0,0390 /300+−β =

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: βΔ = 90º; δβΔ = 0,04/300; ΔºΔ = -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.

25

Рис.10. 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):

11.Схема технологической размерной цепи фрезерной операции

βΔ = β1 + β2 + β3 + β4 +β5 или 90º = -0 º - 0 º - 0 º + 0 + 90 º. (10)

26

Следовательно, номиналы проставлены, верно. Рассмотрим возможность применения метода полной

взаимозаменяемости [1, 11]. Средний допуск составляющих звеньев

300/008,016

04,01

=−

=−

= Δ

mñð

δδβ (11)

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]:

91/ =ñðλ

Допустимый процент брака

Р = 1%; t = 2,57. Средний допуск составляющих звеньев для этих исходных данных:

( ) ( )16

9157,2

04,01/

−=

−= Δ

mt ñð

ñð λδδβ (12)

Этот средний допуск можно считать экономически приемлемым. Скорректируем его с учетом сложности изготовления составляющих

звеньев: δβ1 = 2,0; δβ2 = 0,02/300; δβ3 = 0,02/300; δβ4 = 0,03/300; δβ5 = 0,015/300.

Назначенные параметры точности составляющих звеньев приведены в

табл.1. Допуск на замыкающее звено определяется из уравнения

m 1/ 2i i

i 1t

−

βΔ β=

δ = λ δ∑

27

Таблица 1 Параметры точности составляющих звеньев

28

( )222221 015,003,002,002,09/157,204,0 ++++= βδ (13)

Отсюда техническое условие на изготовление приспособления

1

0,015/300βδ = Устанавливаем координаты середин полей допусков:

m 1

о 0 ii 1

−

Δ=

Δ β = Δ β∑ (14)

ΔºβΔ = -0,01/300 (заведомо гарантируемый наклон оси шпинделя); ΔºβΔ = 0 (так удобно); Δºβ2 = Δºβ3 = ? (принимаем за неизвестное); Δºβ4 = -0,015/300; Δºβ5 = 0. После подстановки числовых значений координат середины полей

допусков получим: -0,01 = -0 - Δºβ2 - Δºβ3 + (-0,015) + 0. (15)

Отсюда 2Δºβ2 = -0,005; Δºβ2 = Δºβ3 = -0,0025/300. Параметры точности изделия и технические условия на детали

представлены в табл. 2.

Таблица 2 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

βΔ =90º ± 0,05/300

β = 90 025,0045,0

+− /300 βΔ =90 01,0

03,0+− /300 β1 = 0º ± 0,0075/300

β2 = 0º 0075,00125,0

+− /300 и т.д

29

Пример 5. Метод регулирования. В случае, если методы полной и неполной взаимозаменяемости

неприемлемы для достижения точности и замыкающего звена, может быть использован метод регулирования.

Задача. Обеспечить суммарный зазор в подшипниковом соединении в пределах 0 08,0

02,0++ методом регулировки, используя неподвижный компенсатор

(рис. 12).

Рис.12.Схема размерной цепи подшипникового узла

Замыкающее звено (зазор): А =0 08,0

02,0++

1. Правильность простановки номинальных размеров проверяем по формуле

∑=

Δ =m

iiAA

1ξ (16)

0 = 65 – (12,5 + 40 +12,5). 2. Устанавливаем экономичные допуски на составляющие звенья

(табл. 3). Таблица 3

Допуски на составляющие звенья

Допуск А1 = А3 = 12,5 0,01

А2 = 40 0,05

А4 = 65 0,07

Координата середины поля

допуска

- 0,005

- 0,025

- 0,035

Размер на чертеже

12,5- 0,01 40- 0,05 65+ 0,07

30

3. В качестве компенсатора принимаем ролики (в связи с наибольшей технологической простотой их изготовления).

В данном случае целесообразно применить прием: удалить из размерной цепи компенсаторы, а зазор между цапфой и наружным кольцом

В = А4– А2 = 65 – 40 = 25. Получим размерную цепь (рис. 13). Любую размерную цепь можно свести к полученной трехзвенной цепи,

просуммировав все увеличивающие и уменьшающие звенья.

Рис.13. Схема размерной цепи А

4. Рассчитаем возможные верхние Δ'ВΔ и нижние Δ'НΔ отклонения размера В:

Δ'ВΔ =∑ ∑→ ←

Δ−βΔ ii H

Δ'НΔ=∑ ∑→ ←

βΔ−Δ iiH' (17)

Штрихами обозначены расширение, экономически приемлемые допуски и координаты середины их полей относительно номиналов.

Получим: Δ' ВΔ = 0,07 – (– 0,05) = 0,2; Δ' НΔ = 0 – 0 = 0.

Таким образом: В = 25+0,12 5. Рассчитаем максимально возможную величину компенсации:

∑−

=Δ =−+++=δ−δ=δ

1

108,006,0)07,001,005,001,0(

m

iiк

6. Число ступеней компенсаторов

31

3102,006,0

08,01/ =+−

=+δ−δ

δ=

Δ ком

KN (19)

Допуск на компенсатор принят равным 0,02 мм, так как компенсатор-

ролик дважды фигурирует в размерной цепи. 7. Рассчитаем предельные отклонения компенсатора:

06,002,008,012,0/ =+−=δ+βΔ−Δ=Δ ΔΔ комкг ВВ 04,002,002,00/ −=−−=δ−Δ−Δ=Δ ΔΔ комкг ННН (20)

Компенсатор может принимать значения:

2АК=25 06,004,0

+−

8. Рассчитаем размеры компенсатора для каждой ступени компенсации,

учитывая, что колебание размера В необходимо разбить на три интервала (3 ступени компенсации), а для каждого интервала размера В (для каждой ступени компенсации) определяют такие значения размеров роликов, при которых выдерживается допуск замыкающего звена:

АΔ = 0 08,0

04,0+−

Тогда допуск на компенсатор составит:

01,02/02,031 ==δ=δ комком Разобьем колебание размера В на три интервала: 1) В = 25 04,0

00,0++

2) В = 25 08,004,0

++

3) В = 25 12,004,0

++

Определим значении размеров роликов для каждой ступени

компенсации (рис. 14). Для 1 ступени: Верхнее отклонение замыкающего звена В.О.А. = В.О.В. – Н.О.2АК. Отсюда Н.О. 2АК = В.О.В. – В.О.А. = + 0,04 – 0,08 = – 0,04. Нижнее отклонение замыкающего звена Н.О.А = Н.О.В. – В.О.2АК.

32

Рис.14.Схема размерной цепи для определения размеров роликов

Отсюда В.О.2АК = Н.О.В. – Н.О.А. = 0 – 0,02 = – 0,02. Для 2 ступени: Н.О.2АК = + 0,08 – 0,08 = 0; В.О.2АК = + 0,04 – 0,02 = 0,02. Для 3 ступени: Н.О.2АК = + 0,12 – 0,08 = + 0,04; В.О.2АК = + 0,08 – 0,02 = + 0,06. 9. Составим таблицу значений размеров роликов, необходимых для

осуществления техпроцесса сборки. 10. Определим необходимое количество роликов в каждой ступени

исходя из предположения, что рассеяние размеров А2 и А4 подчиняется закону Гаусса (рис. 15).

Рис.15.Распределение размеров компенсаторов

Рассеяние размера В в этом случае также будет подчиняться закону

Гаусса. Необходимое количество роликов (в процентах) определится значением коэффициента t;

σXt = , (21)

где: х – отклонение размера В (величина интервала поля рассеяния); σ – среднеквадратичное отклонение (мера рассеяния) размера В.

33

Величину σ можно определить из соотношения [1] Ω=±3σ (22)

Отсюда 0,12=6σ (23) Тогда

02,0612,0

==σ

Подставив численные значения х и σ , получим следующие значения коэффициента t для 2 интервала размера В (второй ступени компенсации):

202,0

02,022=

⋅==

σXt (24)

Этому значению коэффициента t соответствует процентное количество

роликов для 2 ступени компенсации [1]: Р = 68,26 %.

Для 1 и 2 ступеней необходимо для сборки роликов по 15,87 % от общего количества.

Цапфу и наружное кольцо необходимо изготовить с размерами Ø40 – 0,05 и Ø65 + 0,07.

Компенсаторы (ролики) изготавливают 3 типоразмеров со значениями диаметров, приведенными в табл. 3. При этом число роликов 2 типоразмера составит 68,26 % от их общего количества, необходимого для сборки.

В процессе сборки без какого-либо выбора устанавливают в изделие цапфу и наружное кольцо. Измеряют зазор между ними или вычисляют разность их размеров (т.е. определяют размер В).

По табл. 4 определяют, в какую ступень компенсации попал полученный размер В.

Из тары выбирают соответствующий типоразмер ролика и устанавливают в сборочную единицу.

Таблица 4 Значения размеров компенсаторов

ступени В= 0,1225+ 2А= 0,06

0,0425+− Размеры

роликов % роликов каждого

типоразмера I

II

III

0,040,0025+

0,080,0425++ 0,120,0825++

0,020,0425−− 0,020,0025+ 0,060,0425++

0,010,0212,5−−

0,010,0012,5+

0,030,0212,5++

15,87

68,26

15,87

34

6. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ Целью анализа технологичности конструкций и вносимых на его

основе изменений является обеспечение возможности оптимальных затрат труда, средств, материалов и времени при технологической подготовке производства, изготовлении, эксплуатации и ремонте.

Основное внимание в проекте необходимо обратить на производственную технологичность, т.е. технологичность конструкции изделия с точки зрения его изготовления.

Анализ производится на основе ГОСТ 14.201-83 «Технологичность конструкции. Термины и определения», ГОСТ 2.116-84*, ГОСТ 14.205-83, «Правила обеспечения технологичности конструкции изделия», а также рекомендаций [2,4,5].

В первую очередь оцениваются качественные характеристик технологичности конструкции (ГОСТ 14.004-83):

- взаимозаменяемость; - регулируемость конструкции; - контролепригодность конструкции; - инструментальная доступность конструкции. В проекте необходимо дать качественную оценку соответствия

конструкции следующим требованиям: – Требования к составу: 1. Сборочная единица расчленяется на рациональное число составных

частей на основе принципа агрегатирования. 2. Конструкция сборочной единицы обеспечивает возможность ее

компоновки из стандартных и унифицированных частей без применения сложной технологической оснастки.

3. Виды используемых соединений, их конструкции и месторасположение отвечают требованиям механизации и автоматизации сборочных работ.

4. В конструкции сборочной единицы и ее составных частей, имеющих массу более 20 кг, предусматриваются конструктивные элементы для удобного захвата грузоподъемными средствами, используемыми в процессе сборки, разборки и транспортирования.

5. Конструкция сборочной единицы предусматривает базовую составную часть, которая является основной для размещения остальных составных частей.

6. Базовую составную часть выбирают удобной для правильной установки на рабочем месте сборки (в приспособлении, на рабочем столе, сборочной площадке и пр.). Компоновка конструкции сборочной единицы

35

должна позволять производить сборку при неизменном базировании составных частей.

В конструкции базовой составной части предусматривают возможность использования конструктивных сборочных баз в качестве технологических и измерительных.

Компоновка сборочной единицы обеспечивается: 1) общей сборкой без промежуточной разборки и повторных сборок

составных частей; 2) удобным доступом к местам, требующим контроля, регулировки и

проведения других работ; 3) легкосъемностью составных частей с малым ресурсом; 4) рациональным расположением такелажных узлов, монтажных опор и

других устройств для обеспечения транспортабельности изделия. – Требования к конструкции соединений составных частей: Наименьшее количество поверхностей и мест соединений составных

частей в конструкции. Доступность мест соединения составных частей при механизации

сборочных работ и контроле качества соединения. Отсутствие сложной и необоснованно точной обработки сопрягаемых

поверхностей соединения составных частей. Недопустимость дополнительной обработки составных соединений в

процессе сборки конструкции. Рациональность методов закрепления деталей (запрессовка,

пластическая деформация, точечная сварка и др.). Обоснованность посадок и ограничение их количества. Наличие комплектов основных и вспомогательных конструкторских

баз, обеспечивающих определенность базирования. Наличие конструктивных элементов для ориентации деталей. – Требования к точности и методу сборки: Точность расположения составных частей обуславливается точностью

изготовления составных частей. Выбирают метод сборки для данного объема выпуска и типа производства на основании расчета и анализа размерных цепей.

При выборе метода сборки следует учитывать трудоемкость сборочных работ и затраты на изготовление составных частей с точностью, необходимой для данного метода сборки.

Примечание. Методы сборки располагаются по убывающей производительности труда сборочных работ в следующем порядке:

- с полной взаимозаменяемостью; - с неполной взаимозаменяемостью;

36

- с групповой взаимозаменяемостью; - с регулировкой компенсаторами; - с пригонкой. В конструкции предусматриваются устройства, обеспечивающие

заданную точность относительного расположения составных частей (центрирующие, фиксирующие, компенсирующие).

Пределы регулирования и параметры компенсаторов рассчитываются на основе теории размерных цепей.

Компенсирующие, центрирующие и фиксирующие устройства имеют простую конструкцию, свободный доступ для рабочего и контрольного инструмента.

На основе выполненного анализа технологичности конструкции определяют необходимые конструктивные изменения, упрощающие сборку. В пояснительной записке необходимо обосновать, что вносимые изменения не снижают качества изделия.

По согласованию с руководителем в проекте проводится оценка абсолютных и относительных показателей технологичности согласно работам [2,4,15].

6.1. Примеры обработки изделий на технологичность

6.1.1. Снижение трудоемкости пригоночных работ

Применение метода пригонки позволяет снизить точность

изготовления деталей, входящих в изделие, но приводит к необходимости выполнения пригоночных работ, требующих высокой квалификации сборщика.

Пригонка наиболее проста, если требуется пригонять только плотность прилегания детали по одной плоскости. Трудоемкость пригонки возрастает при прилегании деталей по одной плоскости. Трудоемкость пригонки возрастает при прилегании двух и более поверхностей, т.е., кроме плотности прилегания, обеспечивают точное взаимное расположение пригоняемой поверхности сопрягаемой детали. Пригонка наиболее сложна, когда, кроме плотности прилегания и взаимного расположения поверхностей, необходимо обеспечивать определенные размеры (рис. 16).

Значительное снижение трудоемкости пригоночных работ может быть достигнуто введением в конструкцию неподвижных компенсаторов(рис. 17).

Так, при общей сборке внутришлифовального станка совпадение по вертикали осей шпинделей шлифовальной бабки и передней бабки (рис. 17, а) достигалось шабрением основания корпуса шлифовальной бабки 1, а параллельность оси шлифовального шпинделя направляющим станины –

37

шабрением его «ласточкина хвоста» по заранее обработанному «ласточкину хвосту» поперечного суппорта 2(рис. 17, б).

Рис.16.Пример нетехнологичности выполнения пригоночных работ

Рис.17.Пример отработки конструкции узла внутришлифовального станка на

технологичность

38

После введения в конструкцию неподвижного компенсатора 3, (рис. 17, в) выполненного в виде прокладки, и изменения формы поперечного суппорта (ликвидирован «ласточкин хвост» для корпуса шлифовальной бабки) совпадение осей шпинделей в вертикальной плоскости обеспечивается шлифованием компенсатора, а параллельность – поворотом шлифовальной бабки с фиксацией ее контрольными шпильками.

Трудоемкость данного этапа сборки сокращается в данном случае на 75 %.

6.1.2. Снижение трудоемкости регулировки

Введение неподвижных компенсаторов при использовании метода

регулировки требует разборки собранного узла после измерения замыкающего звена и снятия компенсатора с целью его замены.

После этого выполняется повторная сборка. Таких сборок и разборок может потребоваться несколько. Это резко увеличивает трудоемкость регулировочных и пригоночных работ и отрицательно сказывается на качестве деталей и выполняемых соединений.

Необходимо, чтобы конструкция обеспечивала возможность снятия компенсатора при минимальной разборке первоначального собранного узла (рис. 18). Так, при сборке узла с парой конических шестерен (рис. 18,а) необходимо:

- установить в корпус подшипник 1; - надеть на шестерню 2 компенсатор К1 и запрессовать ее в подшипник; - поставить промежуточные кольца 3 и 4, предварительно совместно

прошлифованные по высоте; - напрессовать подшипник 5 на шестерню, одновременно введя его

наружное кольцо в корпус; - собрать остальные детали 6, 7, 8. После сборки шестерни 2 можно приступить к сборке шестерни 9. Для этого необходимо: - установить в корпус подшипник 10; - поставить компенсатор и шестерню 9; - запрессовать в подшипник валик с установленной в него шпонкой; - надеть промежуточную втулку (поз. 12); - напрессовать подшипник 13 на валик, одновременно введя наружное

кольцо подшипника в корпус;

39

Рис. 18. Пример отработки конструкции узла конических шестерен на технологичность

- заложить в валик шпонку, надеть на шестерню 14 и закрепить ее

винтом 16 через шайбу 15.

40

После измерения полученной величины замыкающего звена и определения требуемой величины размера компенсатора, необходимо провести полную разборку узла и, установив нужный компенсатор, выполнить вторичную сборку.

Значительно упрощает регулировочные работы изменение конструкции узла (рис. 18,б) и использование в качестве компенсатора К1 набора прокладок.

Для замены компенсатора К1 в измененной конструкции узла необходимо отвернуть винт 17 и снять подузел шестерни 2, а для замены компенсатора К2 – отвернуть гайку 18, сняв шайбу 19 и шестерню 9.

Кроме того, появляется возможность параллельной сборки подузлов шестерен 2 и 9.

Наиболее рациональными, с точки зрения трудоемкости сборки, являются конструкции с подвижным компенсатором.

Предпочтительны конструкции, в которых регулировка точности взаимного расположения деталей или узлов достигается без применения в качестве подвижных компенсаторов специальных деталей, т.е. когда подвижным компенсатором является сама рабочая деталь или узел. Этот принцип реализован в конструкции восьмишпиндельных вертикальных полуавтоматов (рис. 19). Установка шпинделей 3 на заданном расстоянии А от оси шпиндельного блока 1, установленного на корпусе колонны 2, а также на одинаковый угол по окружности относительно друг друга. Роль подвижных компенсаторов выполняют сами шпиндели в сборе.

При регулировке они перемещаются по окружности и в радиальном направлении за счет боковых зазоров между фланцевыми втулками на шпинделе и стенками отверстий шпиндельного блока. По окончании регулировки и после контрольной проверки положение шпинделей фиксируется контрольными штифтами.

Рис. 19. Схема регулировки токарного восьмишпиндельного полуавтомата

41

6.1.3. Снижение трудоемкости выполнения соединений деталей и узлов

Наиболее эффективным мероприятием в этом направлении является

уменьшение числа деталей в узле. Пример удачного изменения конструкции механизма переключения шестерен токарного станка приведен на рис. 16. В исходной конструкции (рис. 20,а) этот механизм состоял из рукоятки 1, насаженной на ось 2. шестерни 3, сцепляющейся с рейкой 4. Рейка скользила по направляющей планке 5. Переводной сухарь 6 был привернут к рейке 4. В измененной конструкции (рис. 20,б) перевод шестерен производится рычагом 2, заштифтованным на оси рукоятки 1. Переводной сухарь 3 устанавливают по скользящей посадке на пальце 4 запрессованном в рычаге 2.

Соединяемые детали необходимо сопрягать по минимальному количеству поверхностей, обеспечивающему определенность заданного взаимного их расположения.

Рис. 20. Пример обработки конструкции узла на технологичность

уменьшением числа деталей в узле. Примеры необходимого и достаточного количества сопрягаемых

поверхностей, определяющих взаимное расположение деталей, приведены на рис. 21.

42

Рис. 21. Примеры необходимого и достаточного количества

сопрягаемых поверхностей. Повышение необходимого числа сопрягаемых поверхностей ведет к

резкому увеличению трудоемкости сборки (рис. 21,б-г). Следует отметить, что такое трудоемкое соединение, как сопряжение по конусу к торцу, необходимо, когда длина конуса недостаточна для того, чтобы исключить перекос сопрягаемых деталей, в частности при центрировании планшайб на шпинделях револьверных станков.

Значительно снижают трудоемкость сборочных работ средства механизации. Поэтому конструкцией обеспечивают возможность подвода механизированного инструмента к местам выполнения соединений. Эффективность применения средств механизации повышается если в одном узле элементы крепежных деталей нормализованы и унифицированы.

43

7. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ СБОРКИ

Технологическая схема сборки показывает, в какой последовательности необходимо выполнять соединение и закрепление деталей и узлов, из которых состоит изделие.

Деталь – первичный элемент изделия, характерным признаком которого является отсутствие в нем разъемных и неразъемных соединений.

Узел представляет собой элемент изделия, состоящий из двух и более деталей, соединенных в одно целое, вне зависимости от вида соединения – разъемное или неразъемное. Характерный признак узла с технологической точки зрения – возможность сборки его независимо от других элементов изделия.

Изделие представляет собой продукт конечной стадии машиностроительного производства. Изделие может быть машина, узел или деталь, в зависимости оттого, что является объектом данного производства.

Для удобства составления технологических схем сборки все узлы, входящие в изделие, условно делят на группы и подгруппы 1-го, 2-го и т.д. порядков. При этом группой считают узел, непосредственно входящий в изделие.

Подгруппой 1 порядка считают узел, входящий в группу. Подгруппой 2 порядка считают узел, входящий в подгруппу первого

порядка и т.д. Сборку изделий-продуктов конечной стадии данного производства

называют узловой сборкой. В учебных пособиях [2,4] подгруппы называют подузлами, а за

группой сохраняет название “узел”. Элементарную сборочную единицу, состоящую из базовой детали и присоединенной к ней хотя бы одной детали, называют комплектом. Эта терминология допустима в курсовых и дипломных проектах. Следует помнить, однако, что группа, а также подгруппа (подузел) либо порядка представляет собой соединение из нескольких деталей, т.е. узел.

Технологическая схема сборки в наглядной графической форме выражает маршрут узловой и общей сборки, значительно облегчает последующее проектирование технологического процесса сборки, позволяет оценить технологичность конструкции изделия с точки зрения возможности расчленения сборки на узловую и общую.

Последовательность общей сборки изделия определяется: - конструктивными особенностями; - методами достижение требуемой точности конструкции; - принятой формой организации производства. При разработке технологической схемы сборки руководствуются

следующими указаниями.

44

1. По чертежам изделия и спецификации необходимо выявить все составляющие ее сборочные единицы (узлы, подузлы, комплекты). Наибольшее количество ошибок делается при выявлении единиц (узлов). Характерным признаком узла (т.е. любой сборочной единицы изделия) является возможность сборки его независимо от других элементов изделия. Сборка узла является незаконченной, если сделано присоединение деталей друг к другу, но не выполнено их закрепление. Узел после сборки должен представлять собой единое целое, не распадающееся при перемене положения. Так, соединение вала со втулкой по посадке скольжения не является узлом. При изменении положения, например, при транспортировании такой узел может распасться на составляющие его детали.

При разбивке изделия на сборочные единицы руководствуются следующими соображениями [2]:

- сборочная единица не должна быть слишком большой по габаритным размерам и массе или состоять из значительного количества деталей и сопряжений; в то же время излишнее “дробление” машины на сборочные единицы не рационально, так как это усложняет процесс комплектования при сборке, создает дополнительные трудности в организации сборочных работ;

- если в процессе сборки требуется проведение испытаний, обкатка, специальная слесарная пригонка части изделия, это обуславливает целесообразность выделения ее в особую сборочную единицу;

- сборочная единица при следующем монтировании ее в машине не должна подвергаться какой-либо разборке, а если этого избежать нельзя, то соответствующие разборочные работы необходимо предусмотреть в технологии;

- большинство деталей машины, исключая ее главные базовые детали (станины, раму и пр.) а также крепежные детали должны войти в те или иные сборочные единицы, с тем, чтобы сократить количество отдельных деталей, подаваемых непосредственно на общую сборку;

- трудоемкость сборки для большинства сборочных единиц должна быть примерно одинаковой.

Для выявления сборочных единиц необходимо выполнить разборку изделия, установив при этом, какие части изделия можно снять в собранном виде.

2. Общую сборку изделия и сборку любой сборочной единицы следует начинать с установки на сборочном стенде или конвейере базирующей детали, в ряде случаев роль базирующей детали может выполнять комплект или даже более сложная сборочная единица.

3. Смонтированные в первую очередь сборочные единицы и детали не должны мешать установке последующих деталей и сборочных единиц.

45

4. В первую очередь необходимо монтировать сборочные единицы и детали, выполняющие наиболее ответственные функции в работе изделия.

5. При наличии параллельно связанных размерных цепей сборку следует начинать с установки тех сборочных единиц и деталей, размеры или относительные повороты поверхностей которых являются общими звеньями и принадлежат большему количеству размерных цепей.

6.Конструкции большинства машин не позволяют вести их сборку без предварительной частичной разборки их сборочных единиц, поступающих на общую сборку в собранном виде. Поэтому при построении схемы сборки в нее необходимо включать и все неизбежные по ходу технологического процесса разборки сборочные единицы.

7. Для облегчения построения схемы сборки рекомендуется мысленно выполнить разборку изделия и записать ее последовательность. Элементы и соединения, которые можно снять в неразобранном виде, представляют собой сборочные единицы. Произведя запись в обратном порядке получают технологическую схему общей сборки.

8. При составлении технологической схемы сборки необходимо рассмотреть возможные варианты последовательности сборки и выбрать лучший, т.е. обеспечивающий заданную точность, более удобный, производительный и экономичный.

Схему общей сборки изделия строят следующим образом. Лист бумаги делят на зоны: деталей, комплектов, подузлов и узлов. Каждый элемент, входящий в изделие, обозначается прямоугольником,

разделенным на три части, в которых записывают: - наименование элемента; - количество данных элементов; - индекс элемента. В качестве индекса для детали принимают ее номер по спецификации.

Для сборочных единиц – групп (узлов) – номер базовой детали по спецификации, перед которым ставят буквы СБ (например, СБ.5).

Для подгрупп (подузел) различных порядков – номер базовой детали по спецификации, перед которым ставят цифру, обозначающую порядок подгруппы и буквы СБ (например, 1СБ.16).

Местоположение условных обозначений деталей и сборочных единиц показывает последовательность из поступления на сборку.

Линии со стрелками обозначают направление их движения и характер выполняемого процесса сборки или разборки.

Технологическая схема сборки снабжается надписями, поясняющими основные работы, выполняемые при сборке. Короткие надписи делают на выносимых линиях, которые проводя от линии сборки. Длинные надписи выносят в примечания, которые обозначают порядковыми номерами, проставленными у места присоединения соответствующих прямоугольников

46

к линии сборки. Примеры надписей: шабрить, сверлить, развернуть, регулировать, пригнать перед сборкой, развернуть отверстия под штифты после пригонки рейки, застопорить обе гайки, завести фланец в отверстие суппорта и поворотом установить беззазорное зацепление: сверлить и развернуть отверстия под конический штифт; отрегулировать натяжку клина.

В прил.1 приведен пример технологической схемы общей сборки изделия – шпиндельного узла станка 1К282 (прил.2), а в прил.3 – технологические карты сборки фланца СБ.65 шпиндельного узла станка 1К282.

Перед составлением технологической схемы сборки следует изучить рекомендации и примеры, приведенные в [1 – 4.8,26].

47

8. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА СБОРКИ 8.1. Выявляют работы, выполняемые при сборке изделия, на основе

анализа узловых чертежей деталей, а также конкретных условий, в которых выполняется сборка. К этим относятся:

− степень точности механической обработки деталей, поданных на сборку;

− состояние, в котором детали и узлы поданы на сборку; − принятые технологические способы выполнения соединений; − необходимые методы проверки выполняемых соединений и др. По целевому назначению выполняемые при сборке работы можно

разделить на следующие группы. 1. Механическая обработка, которая в силу различных причин

выполняется в сборочном цехе; − зачистка заусенцев; − сверление мелких отверстий, нарезание резьб; − совместная обработка нескольких деталей (сверление, развертывание

отверстий под штифты) − повышение точности геометрической формы поверхности ( например,

шабрение плоскостей ); − притирка и доводка плоских, цилиндрических и конических

сопряжений и др. 2. Распаковка, освобождения от консервации, промывка, продувка,

притирка, смазка, осмотр, а в ответственных случаях – проверка соответствию узлов и деталей, поступивших на сборку, техническим требованиям на их изготовление.

3. изготовление простых деталей при сборке. К ним относятся: прокладки, пружины, цилиндрические штифты и др. Эти работы допустимы в цехах единичного и мелкосерийного производства.

4. выполнение соединений деталей и узлов. Эта группа охватывает работы по выполнению разъемных и неразъемных, подвижных и неподвижных соединений, осуществляемые всеми технологическими способами.

Работа по выполнению соединения представляет собой сборочный переход. Он состоит из основного приема, во время, которого изменяется состояния объекта производства ( т.е осуществляется соединение ) и нескольких вспомогательных приемов, во время которых состояние объекта производство не изменяется, но которые не разрывно связаны с основным приемом.

Например, сборочный переход «напрессовать червяк на вал» состоит из следующих приемов: взять червяк и установить его на вал, включить пресс,

48

напрессовать червяк на вал, включить пресс. Здесь основным приемом является «напрессовать червяк на вал». Остальные – вспомогательные.

5. Работы обусловленные методами пригонки и регулировки. К ним относятся: измерение размера замыкающего звена: частичная разработка узла, состоящая из раскрепления и рассоединения деталей до тех пор, пока не будет снята компенсирующее звено: пригонка неподвижного компенсатора шабрением, шлифованием, точением или другими технологическими способами: разбор и установка компенсирующих колец, прокладок: регулировка положения подвижных компенсаторов с необходимыми измерениями замыкающих звеньев, откреплением и закреплением деталей и узлов: повторная сборка после частичной разработке и др.

6. Работа по проверки правильности выполнения соединений деталей и узлов в процессе сборке. К ним относятся: свободное вращение, диаметр отверстия втулки, запрессованый в корпус: соосность отверстий двух втулок, запрессованных в противоположной стенке корпуса: радиальное и торцевое биение шестерни, нарисованный навал: боковой зазор и пятно контакта зубьев у собранных шестерен и др.

Эти работы определяются исходя из конструкций собираемых элементов, их служебного назначения и технических требований, предъявляемых изделий.

7. Дополнительные работы, которые не относятся ни к одной из перечисленных выше групп, а вызывается конструктивными технологическими или эксплуатационными особенностями изделия. К ним относятся: маркировка (клеймение) собранного узла: окраска мест развальцовки деталей для предохранения их от коррозий: отжатие мест соприкосновение двух деталей с целью создания герметичности и др.

При выявлении сборочных работ необходимо определить, какие из них можно и целесообразно выполнить вне общей и узловой сборки как подготовительные. К таким работам относятся: большинство работ по механической обработке, выполняемой в сборочном цехе: ряд работ из группы б) (распаковка и др.), если это не приводит к ухудшению качества поступающих на сборку узлов и деталей: изготовление отдельных простых деталей, когда оно не связано с работой «по месту».

Остальные работы: выполнение соединений деталей и узлов; работы, обусловленные методами пригонки, регулировки и проверки правильности соединений деталей и узлов в процессе сборке, - составляют основное содержание узловой и общей сборки.

8.2. Составляют перечень работ и их нормирование. После выявления

сборочных работ составляют их перечень в последовательности, предусмотренной схемой сборки и определяют затраты времени на их выполнение (табл.5)

49

Таблица 5 Перечень сборочных работ для узла «фланец в сборе» СБ – 66 (см. прил. 1.2) п/п

Содержание переходов и приемов; Размеры, необходимые для нормирования

Время, мин.

1. Продуть фланец 66, Ø 90 х 130 0,11 2. Продуть ось 64, Ø 35 х 150 0,08 3. Протереть фланец 66, Ø 90 х 130 0,21 4. Протереть ось 64, Ø 35 х 150 0,18 5. Ввернуть в отверстие оси 64 и фланца 66 по две пробки

¼; шаг резьбы 1,27мм., длина завертывания 10мм. 0,22 х 4

6. Освободить от упаковки подшипник 7000103, кл. В, Ø наружный 55мм.

0,07

7. То же, подшипник 7000106, кл. В, Ø наружный 35мм. 0,06 8. Установить ось 64 в приспобление, вес 1кг. 0,07 9. Напрессовать подшипник 7000103 на ось 64, длина на

прессовке 10мм.

0,17 10. Установить в приспособление ось 64, вес 1кг. 0,07 11. Напрессовать подшипник 7000106, длина на прессовке

50мм. 0,19

12. Смазать маслом ось 64, Ø 35мм, ℓ = 90мм. 0,08 13. Завести ось в отверстие фланца 66, Ø 35мм, ℓ = 110мм,

вес до двух кг.

0,12 14. Поставить замковое кольцо 255, Ø 55мм, толщина

1,6мм. 0,16

15. Поставить кольцо уплотнительное 228, Ø 80, ℓ = 20мм. 0,19 16. То же, 229, Ø 99мм, ℓ = 20мм. 0,19 17. То же, 223, Ø 35мм, ℓ = 20мм. 0,16 18. Протереть фланец 95, Ø 40 х 20мм. 0,12 19. Смазать маслом фланец 95 0,08 20. Завести фланец 95 в отв., фланца 66, Ø 40мм, ℓ = 20мм. 0,09 21. Поставить замковое кольцо 242, Ø 42мм, толщина

1,6мм. 0,16

22. Проверить легкость вращения оси; вес вращающихся частей до 2кг.

0,08

Общая трудоемкость сборки узла СБ - 66 3,92

50

Перечень должен быть настолько подробным, чтобы можно было нормировать по имеющимся нормативам. Для этого необходимо предварительно изучить структуру и содержание используемых нормативов.

В сборочных нормативах даются: 1. Таблицы оперативного времени на соединение деталей и узлов и на

слесарные работы. В них определенно суммарное время выполнения основного приема и не разрывно связанных с ним вспомогательных приемов. Все приемы, включенные в оперативное время, перечислены в табл. 5. Например, время на запрессовывание деталей в отверстие или на валы предусматривает следующий состав работ: взять деталь и установить её, включить пресс и запрессовать деталь, включить пресс. При использовании оправах этому времени прибавляют время на установку и снятие их, которая также приведено в табл.5. Помещая эту работу в перечень, достаточно записать: «напрессовать втулку Ø 30мм, длина напрессовки 25 мм. Посадка, Н7/js6

2. Таблицы вспомогательного времени на работы, отведенного для выполнения вспомогательных приемов, например: на установку в приспособление базовых деталей или узлов, повороты их, перемещения и снятие: на перемещение инструментов: осмотр, промывку, протирку, обдувку воздухом деталей или узлов перед сборкой: застропливание и растропливание и др. в [14] приведено время в зависимости от параметров деталей и узлов. Приемы включенные во вспомогательное время, так же перечислены в табл. 5. Например: время на обдувку воздухом охватывает следующий сустав работ: взять шланг, открыть вентиль, обдуть деталь, закрыть вентиль, отложить шланг. Помещая эту работу в перечень, достаточно записать: обдуть деталь Ø 120, Ø 220.

3. На обслуживание рабочего места, перерыва на отдых и подготовительного заключительное время принимают в процентах от оперативного.

В составленном перечне переходы и приемы записываются в повелительном наклонении, указывают размеры, необходимые для определения времени, и время в мин.

В нормативах так же предусматривается выполнение следующих работ:

− доставка деталей к рабочему месту и раскладка по ячейкам выполняется вспомогательными рабочими:

− сборщик перемещает детали и узлы на расстояние более 2м. (при большем расстоянии необходимо добавлять дополнительное время).

− детали и узлы весом до 20кг. перемещают и устанавливают в ручную: свыше 20кг., тельфером или мостовым краном.

51

8.3. Определяется тип и организационная форма производства, для заданной программы рассчитывается номинальный темп выпуска (мин.);

годNгодФTH

60= , (25)

где: Фгод – годовой фонд рабочего времени, ч: принимается по ( 17,18). При односменной работе номинальный фонд Фгод = 2070ч, при двух сменной – Фгод = 4140ч, N год – годовая программа, шт.

Затем, исходя из технологической схемы сборки, определяют характерные операции, из которых должен состоять проектируемый технологический процесс сборки, и приближенно рассчитывают продолжительность, используя составленный перечень работы.

Операция должна представлять собой технологически законченный этап сборки. Например; установка передней бабки при общей сборке токарного станка. Этап сборке часто заканчивается проверкой выполненной работы, в данном примере – проверкой параллельность оси шпинделя направляющим станицы. Одним из признаков, характеризующих законченность этапа, является то, что выполненная на данной операции сборка не нарушается при изменении положения и транспортировке объекта.

Если темп выпуска значительно выше средней продолжительности характерных сборочных операций, то сборку ведут по принципам серийного производства. В этом случае на каждом рабочем месте в течении года будет выполнятся сборка различных изделий или узлов. По форме организации сборка может быть поточной, подвижной или стационарной (при малом выпуске изделий). В случае подвижной сборке решают вопрос выбором типа транспортного средства исходя из конструкции, веса и габаритов изделия. Если темп близок или меньше средней длительности операции, то сборку ведут по принципам массового производства, закрепив за каждым рабочим местом определенную сборочную операцию. В этом случае сборку выполняют поточным методом, при чем приемлемой величиной средней продолжительности сборочных операций можно сочетать токую, при которой средний коэффициент загрузки по точной линии не ниже 0,85.

8.4. Проектирование операций условий среднего производства: 1. Объединив выявленные сборочные работы (табл.5), выполняют

компоновку сборочных операций, учитывая: − количество рабочих – сборщиков − содержание операции как технологический законченного этапа

сборки, выполняемого на одном рабочем месте. Количество рабочих, необходимое для выполнения заданной

программы, может быть рассчитано по формуле

52

pttTT

PHH

cp

⋅−

−=

)(, (26)

где Тр – расчетная суммарная трудоемкость всех переходов сборки;

Тс – расчетная трудоемкость совмещенных во времени переходов; tН – номинальный такт выпуска; tП – расчетное время перемещение собираемого объекта с одного

рабочего места на другое; р – количество параллельных потоков, необходимых для выполнения

заданной производственной программы. Выявленные сборочные работы распределяются между рассчитанным

числом сборщиков. При этом необходимо учитывать условия синхронизации операций, т.е. равенство или кратность их деятельности такту выпуска и их технологической законченности.

Однако этот путь не всегда может дать приемлемые результаты. Так, при трудоемкости сборки изделия, близкой к такту выпуска, расчетное число рабочих мест может быть равным единице, что не приемлемо по следующим причинам:

− нерационально используются сборщики высокой квалификации; − чрезмерно загромождается рабочее место сборочным

оборудованием; − применяется стационарная сборка. Поэтому в условиях серийного производства при объединении

выявленных сборочных работ в операции исходят прежде всего из технологической законченности этапа сборки, выполненного на данной операции и организационно – технических условий производства (например: пропускной способности сборочного цеха). Если при этом длительность отдельных операций получается в 2-3 раза больше такта выпуска или длительности большинства операций, то используют рабочие места дублеров.

2. Определяется способ подачи базового элемента, комплектующих изделий и собираемых деталей на рабочее место, а также способ транспортирования самого собираемого объекта в процессе сборки.

3. Выбирается оборудование, необходимое для выполнения сборки: слесарные тиски, сборочные стенды, прессовое оборудование, механизированный инструмент для выполнения резьбовых соединений и клепки и другие средства облегчения труда и повышения производительности [2,4,5,7,24,26].

Выбор средств механизации сборки производится по заданной программе выпуска и комплекса работ, выполняемого при сборке изделия:

53

комплектование и транспортирование деталей и сборочных единиц к месту сборки, координирование их с заданной точностью, соединение, проверку достигнутой точности положения и движения монтируемых деталей, регулирование, пригонку, фиксацию относительных положений деталей и сборочных единиц, транспортирование самого собираемого объекта, испытание отдельных узлов и изделия в целом, окраску.

4. Определяются схемы установки, закрепления, повороты и перестановки базового элемента в процессе сборки.

5. Выполняются технологические расчеты, необходимые для выбора сборочного оборудования или определения режимов его работы: усилий запрессовки, клепки, развальцовки, температуры нагрева или охлаждения присоединяемых деталей и пр.

6. Уточняется составленный перечень сборочных работ (табл.5) и время их выполнения. Спроектированные операции записываются в технологические карты сборки. Пример заполнения технологических карт дан в прил.

В оформлении операционных карт сборочного технологического процесса необходимо руководствоваться [30-35].

В картах указывается норма времени на каждый укрупненный переход операции по всем приемам откорректированного перечня работ.

Норма штучного времени на операцию tшт рассчитывается по формуле:

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ γ+β+α+=

1001општ tt , (27)

где: tоп – оперативное время на операцию: α, β, γ - части оперативного времени; выражающие соответственно время технического, организационного обслуживания рабочего места и время перерывов на отдых, %.

При нормировании сборочных, работ время технического обслуживания принимается равным нулю. Оперативное время дается на переходы по выполнению соединений и слесарных работ без разделения на основное и вспомогательное. На работы, не являющиеся переходами, дается только вспомогательное время.

При расчете нормы штучного времени на сборочную операцию оперативное время tоп, входящее в формулу (27), складывается из двух составляющих: Σ tв и Σ tоп ;

( ) ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ γ+β++= ∑ ∑ 1001/

опBшт ttt , (28)

54

где: Σ tв – сумма вспомогательного времени на работы, входящие в операцию и не являющиеся переходами (установка, снятие, поворот базовых деталей и собираемых узлов, продувка воздухом, промывка, протирка и др.) Σ tоп – сумма оперативного времени на выполнение сборочных и слесарных переходов, входящих в операцию.

Рассчитанную по формуле (16) норму времени на операцию записывают в технологическую карту (прил.3).

7. В случае необходимости к технологическим картам прилагаются эскизы, поясняющие выполнение указанных в карте сборочных работ, проверок, испытаний.

9. ПРОЕКТИРОВАНИЕ В УСЛОВИЯХ МАССОВОГО ПРОИЗВОДСТВА

9.1. Расчет действительного темпа выпуска

При проектировании технологического процесса сборки в условиях

массового производства рассчитывается действительный темп выпуска:

( )отдобслpHд tttt −−η⋅= , (29) где: tн – номинальный темп выпуска; pη - коэффициент, учитывающий затраты времени на ремонт оборудования (0,98 при односменной работе и 0,97 – при двусменной); tобсл – время на обслуживание рабочего места; tотд – время на перерывы для отдыха. 9.2. Выбор организационной формы и типа транспортного устройства

Наиболее эффективной организационной формой сборки в условиях

массового производства является поточная сборка с непрерывным и периодическим перемещением собираемого объекта.

При непрерывном перемещении собираемого объекта, скорость которого, выбирается в пределах 3,5 – 5 м/мин, время на перемещение объекта сборки с позиции на позицию τ= 0. В этом случае время выполнения сборочных работ на рабочих местах равно действительному темпу выпуска.

При периодическом перемещении объекта время τ определяется по формуле:

55

vl

=τ , (30)

где l - длина рабочего места, м (принимают минимально необходимую, исходя из габаритов собираемого изделия, габаритов применяемого сборочного оборудования, количества рабочих, работающих на одном рабочем месте); v – скорость перемещения конвейера, которая принимается равной 10-15 м/мин при ручном перемещении, до 20 м/мин при перемещении по рольгангу, 30-40 м/мин для механических транспортирующих средств, 15-20 м/мин для конвейера периодического действия.

В этом случае время τ является потерей, которая тем больше, чем меньше темп. Приемлемым является соотношение

д05,0 t≤τ , (31)

Выбор между конвейером периодического и непрерывного действия

определяется возможностью и удобством выполнения сборочных работ на движущемся конвейере с величиной темпа сборки [17,18].

9.3. Проектирование сборочных операций

По плану, приведённому выше (пп.7.4.), для условий серийного

производства выполняется с учетом следующих особенностей: 1. Компоновка операции, т.е. объединение выявленных сборочных

работ, выполняется таким образом, чтобы продолжительность операций поточной линии tр.м. не превышала темпа:

( ) ∑ ∑∑ ∑ τ−≤+≤τ++< допвдопвдмр ttttttилиtt //

.. ; , (32) Величины Σ tв и Σ tоп имеют то же значение, что и в формуле (28), но с

учетом сборочных работ, выполняемых на каждом рабочем месте. 2. Синхронизация (выравнивание, приведение в соответствие с темпом)

загрузки рабочих мест выполняется с целью обеспечения условия (32) в следующем порядке:

− перераспределяют работы между рабочими местами, если это, технологически возможно;

− применяют специальные приспособления, в том числе поворотные с быстродействующими установочно-зажимающими устройствами, высокопроизводительное сборочное оборудование, механизированный сборочный инструмент, многоместную и многоинструментальную сборку;

56

− изменяют технологические способы выполнения соединений например; заменяют запрессовку втулку посадкой ее с охлаждением).

Если условие (31) нельзя выдержать за счет уменьшения времени (Σ tв + Σ tоп ), то необходимо сделать его кратным величине

действительного темпа выпуска (tд - τ) и сдублировать рабочие места. Вместо дублирования за одним рабочим местом закрепляют двух или более рабочих.

3. Правильность произведенного выравнивания загрузки рабочих мест оценивают коэффициентами: Кп -загрузки каждого сборочного рабочего места и Кл. – загрузки всей поточной линии.

Коэффициент

( )Вttt

Кд

опвП ⋅

τ++= ∑ ∑ /

, (33)

где: В – количество рабочих на сборочном месте. Для отдельных рабочих мест допустимой является величина Кп = 0,6 – 0,65.

Коэффициент

∑=П

Пл КП

К1

1 , (34)

где: П – число рабочих мест поточной линии. Приемлемой величиной можно считать Кл = 0,85 и более.

4. Расчет нормы штучного времени выполняют по формуле:

( ) ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ γ+β+⋅τ++= ∑ ∑ 100

1/max.max опвшт ttt , (35)

где: Σ tвmах, + Σ t′ оп.max , - длительность лимитирующего оперативного времени операции.

5. Результаты проектирования операций отражают в технологических картах сборки в соответствии с требованиями стандартов [33,34].

57

10. ПОСТРОЕНИЕ ЦИКЛОГРАММЫ СБОРКИ После разработки схемы сборки, составления сборочных работ, т.е.

перечня сборочных работ и их нормирования, стоят циклограмму сборки [1,2].

Циклограмма сборки позволяет; 1 установить возможно более короткий цикл сборки путем совмещения

во времени выполнения отдельных переходов; 2 наиболее рационально выполнить компоновку операции сборки из

намеченных переходов, обеспечить их синхронизацию, т.е. равенство или кратность их длительности темпу сборки;

3 внести необходимые изменения в конструкцию изделия, совершенствующие ее технологичность, а также в технологический процесс сборки.

11. РАЗРАБОТКА КОМПОНОВКИ И ПЛАНИРОВКИ СБОРОЧНОГО ЦЕХА (УЧАСТКА)

Последовательность выполнения работ при разработке общей

компоновки и планировки оборудования сборочного цеха определяется руководящими материалами отрасли и состоит из следующих этапов.

Первый этап – предварительная компоновка отделений цеха (без планировки цеха). В этой стадии решается предварительно вопрос о расположении сборочного цеха и его отделений относительно пролетов механического цеха.

Второй этап – планировка оборудования по делениям цеха на основе разработанной технологии и уточнение площадей от делений.

Третий этап – компоновка и планировка оборудования цеха в целом с учетом уточнений площадей по планировки оборудования всех отделений и участков.

Планировку сборочного цеха (участка) разрабатывают в следующем порядке:

1. выбранную сетку колонны наносят на миллиметровую бумагу в масштабе 1:100 или 1:200.

2. определяют ширину (количество пролетов) сборочного цеха или участка исходя из подчитанных площадей от делений .

3. выполняют компоновку площадей отделений и участков на площади всего сборочного цеха.

4. наносят на план расположения сложного оборудования и магистральных проездов.

58

5. определяют расположение основных производственных вспомогательных участков.

6. на сетку колонны наносят грузопотоки цеха с учетом их связей с размещением основных производственных участков.

На планировке цеха (участка) показывают: 1) сетку колонн, их оси, конструктивные размеры колонн фундаментов; 2) стенды для общей сборки изделия, его обкатки и испытания,

если оно не производится на испытательной станции; 3) рабочие места (верстаки слесарей сборки комплектов и узлов

сборки, стеллажи для хранения деталей и сборочных единиц), резервные сборочные места и рабочие места контролеров;

4) сборочное оборудование для выполнения соединений, металлорежущие станки в соответствии с технологическим процессом сборки;

5) оборудование для выполнения вспомогательных работ, вынесенных из узловой и общей сборки;

6) площади для хранения запасов деталей в специальной таре и сборочных единиц, крупных деталей (рам, станин, плит, полов) в количестве обеспечивающем бесперебойную сборку машин;

7) проходы и проезды (исходя из габаритных размеров транспортных средств и перевозимых деталей и узлов);

8) вспомогательное оборудование грузоподъемные и транспортные средства;

9) Места подвода воды, сжатого воздуха, пара и т.д. Оборудование, а также устройство на рабочих местах и участков

обозначается порядковыми номерами и вносятся в спецификацию, которая помещается в расчетно–пояснительной записки или на плане. В спецификации указываются:

− номер обозначений на плане; − наименование оборудований или устройства; − характеристика оборудования (основные размеры,

грузоподъемности, площадь и т.д.); − мощность электродвигателей оборудования и устройств. При разработке общей компоновки и планировки сборочного цеха

(участка) необходимо руководствоваться методическими положениями по разработке технологических планировок, нормами технологического проектирования, руководящими материалами по охране труда и техники безопасности, производственной санитарии и пожарной безопасности [17,18], а так же системой стандартов безопасности труда (ССБТ):

ГОСТ 12.1.004-85, ГОСТ 12.3.002-75, ГОСТ 12.2.002-91. ГОСТ 12.2.029-88, ГОСТ 12.1.003-83, ГОСТ 12.1.001-89, ГОСТ 3.1120-83.

59

12. АВТОМАТИЗАЦИЯ СБОРОЧНЫХ РАБОТ

12.1. Производственные ситуации автоматизации сборки. Автоматизация сборки остается одной из острых проблем

машиностроения, решение которой сдерживается нетехнологичностью конструкций изделий, недостаточной унификацией и малой серийностью и выпуска, отсутствием типового сборочного оборудования, недостаточно высоким качеством деталей изделий, а так же малым числом апробированных на производстве примеров решений.

Стадии развития процессов автоматизации сборки – частичная и комплексная механизация, частичная и комплексная автоматизация.

При частичной механизации сборки основного освобождается от трудоёмких ручных приемов по выполнению данной операции.

При комплексной механизации используют системы механизированных устройств, обеспечивающих выполнение основных и вспомогательных работ (подъем, перемещение, установку и снятие со сборочных стендов тяжелых изделий).

Частичная автоматизация заключается в том, что наряду с обычным сборочным оборудованием используются автоматы и полуавтоматы.

При комплексной автоматизации сборки системы непрерывно действующих автоматических сборочных машин функционируют как единый взаимосвязанный комплекс.

Проектирований технологических процессов автоматической сборке осуществляется в трех основных производственных ситуациях:

1. проектирование технологии сборки для нового завода с комплексной системой автоматизации производства. Разработанных технологических процессов в этом случае определяет конструкторскую строительную, транспортную, энергетическую и организационную части проекта, потребности в оборудовании, рабочей силе, материалах.

2. проектирование при реконструкции завода и внедрений производства новых изделий на действующем заводе. Инициатива технолога в данном случае ограничено необходимостью использования имеющихся площадей, оборудования, транспортных средств, сложившейся схемы грузопотоков и другими местными условиями.

3. автоматизация сборки на действующих предприятиях при выпуске на них освоенной продукции. В этих условиях проектируют автоматические линии, участки линий, отдельные автоматические установки. Возможности автоматизации в данном случае весьма ограничены, так как срок окупаемости предлагаемых средств автоматизации не должен превышать продолжительности выпуска продукции.

60

Автоматическую сборку в основном применяют в массовом производстве. Сфера её использовании может быть расширенна унификацией и стандартизацией изделий, что приводит к увеличению количества и продолжительности их выпуска.

Применение автоматической сборки в серийном производстве ограничивается меньшими программами выпуска изделий.

Сроки окупаемости средств автоматизации не редко оказываются большими предполагаемой длительности выпуска изделий. В этом случае автоматизацию проводят на основе быстропереналаживаемого сборочного оборудования из типовых узлов и исполнительных механизмов, сборочных работ.

Автоматическая сборка в единичном и мелко серийном производстве выполняется специализированным оборудованием с программным управлением и работами. Примеры удачного решения задач автоматизации сборки: автоматическая сварка протяженных швов в крупногабаритных узлах, автоматическая клепка крупных панелей.

По организационным формам автоматическая сборка может быть стационарной и конвейерной.

Стационарную сборку выполняют на специальном оборудовании или с помощью роботов. И еще можно применить в массовом и серийном производстве в основном для не больших узлов.

Конвейерная сборка в большинстве случаев осуществима с периодической остановкой собираемых изделий (автоматические сборочные линии).

Сборка с непрерывном перемещением изделия осуществляется на конвейерах, оснащенных работами, а так же на роторных автоматических линиях.

12.2.Требование к изделию

Автоматизация сборки предъявляется особые требования

технологичности конструкции изделий [2,4,15,24]: 1. Деталям необходимо придавать простые и симметричные формы,

увеличивая, по возможности количества плоскостей симметрии. При этом упрощаются схемы пассивной и активной ориентации детали в вибробункерах.

2. Конструкция деталей должна исключать их сцепление при выдаче из вибробункерах.

3. Детали, сопрягающиеся с зазором или натягом (а также резьбовые детали), необходимо выполнять с фасками или направляющими элементами. Фаски обеспечивают лучшее направление сопрягаемых деталей на сборочной позиции автомата.

61

4. Базовые детали изделий должны иметь надежные комплекты технологических баз для установки на рабочих позициях автоматов, позволяющих реализовать принципы единства и постоянства баз.

5. Базовые детали изделий должны просто и надежно устанавливаться и закреплятся в сборочном приспособлении.

6. Детали изделия должны иметь точно выполненные базы для надежного захвата рабочим органом робота.

7. В конструкции изделия необходимо максимально использовать унифицированные и стандартные детали. Это позволяет применить однотипные исполнительные и вспомогательные устройства сборочных автоматов.

8. Конструкция изделия должна обеспечивать подачу деталей по простым прямолинейным траекториям. Детали должны последовательно поступать в одном направлении на базовую деталь. Предпочтительная подача в вертикальном направлении. Это упрощает конструкции исполнительных механизмов автомата.

9. Конструкция изделия должна быть удобной для подвода и отвода сборочных инструментов по прямолинейным траекториям.

10. Конструкция изделия должна обеспечивать возможность сборки без изменения положения (поворота) базовой детали.

11. Сложные изделия должны допускать их расчленение на предварительно собираемые сборочные единицы. Это позволяет автоматизировать узловую сборку. Узлы после контроля передаются на общую сборку.

Автоматизация сборки облегчается переходом к более удобным видам соединений сопрягаемых деталей.

1. Применение болтовых соединений усложняет конструкцию сборочных автоматов. Более удобны винты, ввертываемые в резьбовые отверстия соединяемых деталей.

2. Неудобны при автоматической сборке валов шпоночные соединения. Их желательно заменять шлицевыми или соединениями с гарантированным натягом.

3. Автоматическая сборка упрощается при использовании в качестве фиксаторов разрезных стопорных колец вместо шайб с винтами или фиксирующих гаек.

4. Технология выполнения соединений не должна быть связана с продолжительными процессами (охлаждением нагретых деталей, сушкой, полимеризацией клеев). Несоблюдение этого условия нарушает синхронизацию переходов сборки.

62

12.3. Методы достижения точности при автоматической сборке.

Сборка с применением метода полной взаимозаменяемости обеспечивает наибольшую простоту автоматизации сборочных работ. Этот метод наиболее эффективен в малозвенных размерных цепях.

Другие методы достижения точности принципиально возможны, но применение их связано с техническими трудностями.

Сборку по методу групповой взаимозаменяемости в автоматизированном производстве применяют при повышенных требований к точности замыкающих звеньев размерных цепей. Сборочные машины в этом случае усложняются тем, что для каждой размерной группы деталей необходим отдельные бункера или магазины. Усложняются так же технологическая схема машины и система управления.

Сборка по методу регулирования принципиально возможно и допустимо при наличие сложных многозвенных размерных цепей. Сборочная машина при этом усложняется введением устройств для проверки выдерживаемого при сборке размера и установки подвижного (или неподвижного) компенсатора. Выполнение пригонок на сборочной машине целесообразно. Они нарушают темп сборки и усложняют исполнительные устройства. При необходимости пригонку следует выполнять вне автоматической линии.

Сборка с применением методом неполной взаимозаменяемости в условиях автоматизации возможна. В этом случае структура сборочных машин усложняется введением устройств для контроля выдерживаемых размеров и удаления изделий, у которых замыкающее звено выходит за пределы установленного допуска. Эти изделия подвергают дополнительной (ручной) сборке.

12.4. Особенности проектирования технологических процессов. Проектирование технологических процессов автоматической сборки

имеет свои особенности: 1. до начала проектирования выявляют перспективный объем выпуска

изделий и предполагаемую продолжительность их производства. Предположительно устанавливают уровень автоматизации, намечая, какие процессы будут автоматизированы полностью и какие частично. На основе этих данных проводят технико-экономическое обоснование автоматизации.

2. Тщательно разрабатывают технологические процессы сборки, учитывая, что их последующая коррекция будет крайне затруднена в связи с большими затратами на автоматизацию.

3. За основу разрабатываемой технологии принимают существующую прогрессивную технологию и проверенные типовые решения.

63

4. При проектировании обеспечивается непрерывность протекания технологических процессов сборки и сокращение производственного цикла, оптимальная концентрация переходов при построении операции.

5. Особое внимание уделяют детальной проработке вопросов ориентации, базирования, транспортирования, контроля качества продукции, а также технических заданий на конструирование специальных исполнительных устройств и оснастки.

Ряд особенностей имеет проектирование операций сборки. 1. Уточняют содержание операций, степень концентрации

технологических переходов, выявляют и регламентируют по времени все элементы операции – от ориентации деталей до удаления собираемого изделия, определяют силы запрессовки, клепки, затяжки резьбовых соединений, штучное время.

2. Устанавливают технологические характеристики необходимого сборочного оборудования: структурная схема, кинематика и динамика, система управления, необходимость переналадки, степень автоматизации рабочего цикла.

3. Составляют техническое задание на конструирование сборочного приспособления (и специальных сборочных инструментов) с указанием принятых схем базирования, способов автоматической подачи, ориентации деталей и снятия собранного изделия.

4. Определяют необходимый контроль выполнения сборки, включая технологические и вспомогательные элементы операции.

5. При проектировании сложных операций сборки на многопозиционных станках и автоматических линиях определяют загрузку оборудования по отдельным позициям, стоят циклограммы работы и уточняют загрузку оборудования.

6. При использовании автоматических линий устанавливают структуру и тип линии, применяемое оборудование, число участков и линий, загрузки и надёжности работы отдельных позиций, необходимые заделы и накопители, конфигурацию линии в плане. На основе этих данных составляют техническое задание на проектирование линий.

7. нормы времени на операцию сборки определяют расчетно-аналитичским методом. При использовании автоматического оборудования штучное время определяют без учета времени tоб на обслуживание рабочего места и времени tп перерывов в работе.

8. Оценки и сопоставления вариантов технологических процессов автоматической сборки производят на основе системы технико- экономических показателей [24].

64

12.5. выбор направления автоматизации.

Объём автоматизации сборочных работ зависит от конструктивного исполнения изделия, числа детали сборочной единицы, их размеров, массы и годовой программы выпуска.

В мелкосерийном производстве (ведется тысяча изделий в год) предпочтительна схема одно – и двухпозиционной сборке, выполняемо одним промышленным роботом последовательно с помощью быстросменных захватов и сборочных инструментов. Набор захватов и инструментов, необходимых для сборки партии изделий одного типоразмера, устанавливается в инструментальный магазин.

Для сборки сложных изделий с годовой программой несколько сотен тысяч изделий может быть применена многооперационная схема сборки с круговой или линейной траектории перемещения собираемого изделия соответственно на круглом длительном столе или конвейере, обслуживаемых автоматическими манипуляторами или промышленными работами.

Перспективным направлением автоматизации сборочных работ является создание типовых переналаживаемых сборочных линий, обслуживаемых несколькими операторами – сборщиками и промышленными работами и применение последних для выполнения типовых операций (клепки, сварки, сборки резьбовых соединений).

Следует использовать два робота один с многоинструментальной головкой и автоматической системой выбора инструмента, а другой – для поддержки со стороны замыкающей головки (заклепки, электрода, болта).

Определяющим фактором выбора направления автоматизации сборочных процессов является размер партии изделий. При больших партиях рациональная сборка на полностью автоматизированных сборочных линиях с высокой дифференциацией операций и минимальным временем такта.

Для мелкосерийного производства целесообразно создать сборочные центры, ориентированные на сборку законченного узла. Взаимозаменяемость таких технологических моделей с разнообразной степенью автоматизации позволит создать автоматические сборочные линии любой производительности.

12.6. Автоматизация сборочных операций.

При автоматизации сборочных операций выполняются следующие

виды работ: − анализ сетевой сборочных процессов; − формулировка требований л автоматическому оборудованию и

объектам сборки; − выявление конструкции сборочного приспособления;

65

− формулировка условий собираемости деталей на сборочной операции;

− анализ пространственного расположения сопрягаемых поверхностей;

− выбор оптимального варианта выделения из изделия ( сборочной единицы) типовых групп комплектов;

− анализ условий реализации сборочной операции и разработка рациональной схемы сборки;

− формулировка требований к сборочному инструменту и средствам автоматизации;

Для автоматической сборки необходимы автоматически действующие устройства, надежно выполняющие все переходы сборки;

− бункерно-ориентирующие устройства для деталей изделия, кассеты или магазины, загружаемые более сложными по своей конфигурации деталями в предварительно ориентированном виде.

− накопители, соединяемые с бункеро-ориентирующими устройствами открытыми или закрытыми лотками ( трубками);

− отсекатели-усройства для передачи детали из накопителя после освобождения ее отсекателем на сборочную позицию автомата;

− устройства для получения соединений (прессовых, развальцованных, клепанных и др.)

− устройства, выполняющие специальные функции (обдувки, смазку и др.)

− устройства, контролирующие правильность выполняемого соединения (взаимного положения, размеров, выдерживаемых при сборке, герметичность);

− механизмы для удаления собранного изделия из автомата в тару или на транспортер ( лоток) для передачи на следующий автомат без изменения ориентации.

Сложные базовые детали собираемого изделия устанавливают в приспобление на сборочной позиции вручную или механической рукой (роботом) из магазина (с конвейера) с последующим ее закреплением и откреплением в конце сборки.

Требования, предъявляемые к конструктивным особенностям промышленных роботов (ПР);

− автоматическая смена захватов и сборочного инструмента; − адаптация роботов к определенным условиям захватывания и

соединения деталей; − диапазон скоростей перемещения исполнительных органов ПР; − точность позиционирования или наличие устройств компенсации

погрешности позиционирования при соединении деталей;

66

− контроль качества сборки. Наиболее широкое применение получило техническое решение по

автоматизации сборочных операций роботами, встроенными в сборочную машину.

Выполнение операций соединения разнообразных конструкций с помощью ПР требует создания специализированного сборочного инструмента для захватывания, перемещения, присоединения и установки:

− детали для точного позиционирования с большими зазорами; − детали с валами зазорами или не большими натягами; − нежестких деталей (резиновых манжет); − упругих деталей (пружинных колец); − резьбовых соединений (с контролем крутящего момента или

других параметров); − детали на вал, включая инструмент со встроенным механизмом

дополнительной операции по базовой; − сборки с пластической деформацией (клепки, раскатки). − Специализированный сборочный инструмент должен

удовлетворять ряду требований: − быть универсальным по элементам базирования деталей и местам

присоединения к ПР; − допускаются по условиям сборки погрешности захватывание

деталей; − обеспечивая надежность захватывания и транспортирования

детали на сборочную позицию; − обеспечивать компенсацию погрешности взаимного расположения

сопрягаемых поверхностей перед соединением; − допускать легкость регулировки и переналадки для

присоединения однотипных деталей в установленном диапазоне размеров; − допускать возможность встраивания элементов контрольных

устройств и средств адаптации. Выбор специализированного сборочного инструмента производится по

технологическому процессу сборки. Исходными данными для выбора типа специализированного

сборочного инструмента являются: − содержание переходов (операции); − эскиз перехода (операций); − вид работ, выполняемых на переходе (операций); − характеристика работ с указанием количественных параметров; − вид привода (электрический, пневматический, гидравлический); − планировка оборудования на рабочем месте с указанием мест

подвода источников энергии;

67

− тип подвески или установки сборочного инструмента. При автоматизации сборочных операций, в случае невозможности их

роботизации, необходимо стремиться к замене ручных работ различным механизированном инструментом, который облегчает труд и повышает его производительность.

В качестве механизированного инструмента применяется: − электрические и пневматические сверлильные машины; − электрические и пневматические шлифовальные машины; − электрические и ножевые ножницы; − электрические, гидравлические и пневматические

резьбозавертывающие машины (гайковерты и винтоверты); − пневматические рубильные молотки; − резьбонарезные пневматические машины; − резьбовые роликовые и быстросменные патроны для завинчивания

шпилек; − пружинные балансиры для подвески инструмента; − пневматические клепальные молотки; Техническая характеристика различных типов механизированного

сборочного и слесарного инструмента приведена в [30-32]. Выбор типа промышленного робота для сборочной операции

производится по следующим параметрам: − назначению (универсальные, специализированные и специальные); − кинематике и базовой системе координат – прямоугольные

(плоские и пространственные), полярные и ангулярные (плоские, цилиндрические, сферические);

− числу степеней подвижности; − числу рук (захватов на руку); − типу привода; − устройству управления; − способу программирования перемещений; − емкости памяти системы (числу шагов); − погрешности позиционирования; − скоростям перемещения (линейная, угловая); − грузоподъемности; − размерам рабочего пространства. Конструкции и техническая характеристика современных

промышленных роботов приведена в [19,22,23]. В целях обеспечения рентабельности автоматизации сборочных

операций оборудование должно иметь низкую себестоимость, высокую производительность и обеспечивать эффективность роботизации сборочных работ.

68

Оценка эффективности использования промышленных роботов

производится: − коэффициентом сервиса; − зоной совместного обслуживания; − возможностью встраивания ПР в сложные технологические

комплексы; − точностью позиционирования рабочих органов; − технологической гибкостью; − возможностью создания блочно-модульных систем; − возможностями совместного использования с системами

обслуживания, транспортировки, складирования и контроля. Примеры использования промышленных роботов в сборочных

операциях рассмотрены в [20,29].

12.7. Автоматизация технологических процессов сборки.

Промышленные роботы применяются на операциях общей и узловой сборки, на отдельных рабочих местах, оборудованных в виде сборочных комплексов, встроенными в сборочный конвейер или сборочные полуавтоматы и автоматы. При комплексной роботизации технологического процесса сборки отдельные сборочные комплексы необходимо связывать транспортными устройствами в единую сложную производственную систему робототехнические комплексы (РТК).

Характерные работы, выполняемые промышленными роботами в робототехнических комплексах, следующие:

− загрузка и разгрузка автоматов и конвейеров на автоматических и полуавтоматических линиях;

− установка деталей и узлов в заданном положении на собираемое изделие по технологическим базам;

− транспортирование и складирование деталей и узлов; − подача подготовленных к сборке деталей на прессы для

выполнения запрессовки, склеивания и других операций; − выполнение операций контроля и испытания изделий. Основные направления и предпосылки создания робототехнических

комплексов: − увеличение числа периферийных устройств (сборочного

инструмента), используемого совместно с роботом; − сборка сложных многокомпонентных изделий;

69

− наличие в технологическом процессе сборки большого числа типовых операций (клепка, сварка, окраска, гальванопокрытия, промывка и т.д.);

− концентрация или дифференциация операции, позволяющие создать однопозиционные или многопозиционные РТК.

Примеры организационно-технических работ по созданию РТК рассмотрены в [10, 20, 21, 27-29].

Важнейшей частью робототехнических систем являются захваты роботов, к которым предъявляются следующие требования:

− простота конструкции; − быстродействие; − надежность и безопасность в работе; − точность по захвату и центрированию деталей; − отсутствие деформаций деталей и повреждения их поверхностей; − универсальность. Выбор конструкции захватов промышленных роботов производится по

следующим параметрам: − типу привода; − погрешности захвата и позиционирования; − месту расположения относительно сборочной единицы; − числу деталей, захватываемых одним захватом. Сборочные приспособления, используемые для установки базовых

деталей собираемого изделия, должны обеспечивать: − необходимые размеры рабочей зоны; − автоматическое закрепление базовой детали, открепление объекта

сборки и управление от системы робота; − возможность последовательной установки всех деталей изделия

(узла); − передачу объекта сборки рабочим органам робота в тару или на

следующую позицию без потери ориентации; − возможность как системного, так и автономного управления. Окончательным этапом автоматизации технологического процесса

сборки является разработка планировки рабочего места, сборочного робота и компоновки РТК или участка.

На планировке указываются: − столы или стенды для приспособлений, магазинов, бункеров или

кассет с деталями собираемого изделия; − технологическое оборудование; − транспортные устройства для удаления собранных изделий; − устройства техники безопасности.

70

При разработке планировки необходимо руководствоваться примерами организации и компоновки РТК, участков и линий, рассмотренными в [10, 20, 21, 24, 27-29].

13. ОФОРМЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ДОКУМЕНТОВ

Разработанный технологический процесс сборки изделия оформляется в соответствии с требованиями комплекса стандартов единой системы технологической документации.

Стадии разработки технологической документации на сборку степень детализации описания, виды и обозначения форм документации для различных типов производства и стадий разработки используемой конструкторской документации приведены в ГОСТ 3.1102-81 “Стадии разработки и виды документов” и ГОСТ 3.1407-86 “Формы и требования к заполнению и оформлению документов на технологические процессы (операции), специализированные по методам сборки”.

Формы и правила оформления титульного листа, технологической инструкции и карты эскизов, разрабатываемых с применением различных методов проектирования, приведены в ГОСТ 3.1105-84 ”Формы и правила оформления документов общего назначения”.

Формы и правила оформления маршрутных карт приведены в ГОСТ 3.1118-82.

Общие правила оформления текстовых и графических документов приведены в ГОСТ 3.1104-81 “Общие требования к формам, бланкам и документам”.

Метрологическое обеспечение при сборке регламентируется стандартами государственной системы обеспечения единства измерения (ГСИ): ГОСТ 16.263-70, ГОСТ 125-79, ГОСТ 8.103-73, ГОСТ 8.009-84, ГОСТ 8.002-86, ГОСТ 12.3.009-76.

71

Библиографическое описание

1. Базров, Б.М. Основы технологии машиностроения Учебник для вузов/ Б.М. Базров. -М.: Машиностроение, 2005.– 354 с.

2. Суслов, А.Г. Научные основы технологии машиностроения / А.Г. Суслов, A.M. Дальский -М.: Машиностроение, 2002.- 664 с.

3. Технология машиностроения: Спец. часть: Учеб. для машиностроит. спец. вузов/ А. А. Гусев и др.; - М.: Машиностроение, 1986.- 480 с.

4. Колесов, И.М. Основы технологии машиностроения: Учебник/ И. М. Колесов. -М.: Высшая школа, 2002.-591 с.

5. Балакшин, Б. С. Теория и практика технологии машиностроения : Избр. тр. В 2-х кн./ Б.С. Балакшин; Ред. Б.М. Базров. -М. : Машиностроение. -1982 Кн.1 : Технология станкостроения: научное издание. -1982.-239 с.

6. Новиков, М.П. Конструктирование сборочных приспособлений/ М.П. Новиков.– М.: Машиностроение, 1975. – 315 с.

7. Новиков, М.П., Основы технологии сборки машин и механизмов/ М.П. Новиков – М.: Машиностроение, 1980. – 592 с.

8. Технология машиностроения (специальная часть)/ А.А. Гусев, Е.Р.Ковальчук, И.М.Колесов и др. - М.: Машиностроение, 1986. – 480 с.

9. Авраменко, В.Е. Технология машиностроения. Нормирование сборочных операций: Метод, указ, по курсовому проектированию для студентов спец. 0501/ В.Е. Авраменко; Краснояр. политехи, ин-т. –Красноярск: КрПИ, 1985. – 48 с.

10. Авраменко, В.Е. Технология машиностроения – нормирование сборочных операций: методические указания по курсовому и дипломному проектированию по специальности «Технология машиностроения»/ В.Е. Авраменко.– КрПИ, Красноярск, 1988. – 48 с.

11. Замятин, В.К. Технология и оснащение сборочного производства машиностроения: Справочник/ Замятин В.К.. -М.: Машиностроение, 1995.–608с.

12. Технологичность конструкции изделия: Справочник. -2-е изд., перераб. и доп.. -М.: Машиностроение, 1990.-768 с.

13. Справочник технолога-машиностроителя. В 2х т. Т.1/Под ред. А.М. Дальского, А.Г. Косиловой, Г.К. Мещерякова, А.Г. Суслова. – 5е издание исправл. – М.: Машиностроение, - 1, 2003 г., 912 с.

14. Качество машин: Справочник: В 2 т. – Т. 1/ А.Г. Суслов, Э.Д. Браун и др. – М.: Машиностроение, 1995. — 256 с.

15. Технологичность конструкции изделия: Справочник/ Т.К. Алферова и др.; Под общ. ред. Ю.Д. Амирова. - М.: Машиностроение, 1990. - 768 с.

72

16. Общемашиностроительные нормативы времени на слесарную обработку деталей и слесарно-сборочные работы по сборке машин. Мелкосерийное и единичное производство. – М.: Машиностроение, 1974.–219 с.

17. Технологичность конструкций изделий: Справочник/ Под ред. Ю.Д. Амирова. — М.: Машиностроение, 1985. – 367 с.

18. Технологичность конструкции изделия: Справочник. 2-е изд., перераб. и доп.. –М.: Машиностроение, 1990. –768 с.

19. Сборка изделий в машиностроении: Справочник: В 2 т. Т. 1 / Под ред. В.С. Корсакова, В.К. Замятина. М.: Машиностроение, 1983.– 637 с.

20. Механизированный инструмент, отделочные машины и вибраторы: Каталог/ Под ред. Н.Д. Нефедова. – М.: ЦНИИТЭстроймаш, 1983. - 467 с.

21. ГОСТ 3. 1114-79. ЕСТД. Правила оформления документов, применяемых при нормировании технологических процессов (операций). Технико-нормировочная карта.

22. ГОСТ 3.1001-81 Общие положения 23. ГОСТ 3.1102-81 Стадии разработки и виды документов 24. ГОСТ 3.1103-82 Основные надписи 25. ГОСТ 3.1105-84 Формы и правила оформления документов

общего назначения 26. ГОСТ 3.1109-82 Общие требования к комплектности и

оформлению комплектов документов на единичные технологические процессы

27. ГОСТ 3.1407-86 Формы и требования к заполнению и оформлению документов на технологические процессы (операции), специализированные по методам сборки

28. ГОСТ 3.1507-84 Правила оформления документов на испытания 29. ГОСТ 3.1703-79* Правила записи операций и переходов.

Слесарные, слесарно-сборочные работы 30. ГОСТ 14.201-83 Обеспечение технологичности конструкции

изделий. Общие требования 31. ГОСТ 14.205-83 Технологичность конструкции изделий.

Термины и определения 32. ГОСТ 23.887-79 Сборка. Термины и определения 33. РД 50-635-87 Методические указания. Цепи размерные.

Основные понятия. Методы расчета линейных и угловых цепей

73

Приложения

Сборочный чертёж

Технологическая схема сборки шпинделя

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Сибирский федеральный университет» (СФУ)

ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

В.Е. Авраменко. Н.С. Индаков

БАЗИРОВАНИЕ И БАЗЫ В МАШИНОСТРОЕНИИ


2

УДК 621.8.001.66 (77)

Авраменко В.Е., Индаков Н.С. Базирование и базы в машиностроении: Учеб.

пособие/КГТУ. Красноярск,2005.121с. Изложены основные положения теории базирования. Приведена методика

обоснования рационального варианта схемы базирования, задания по разработке схем базирования, примеры их выполнения и наиболее распространенные схемы базирования типовых деталей.

Учебное пособие рекомендуется для самостоятельной работы при изучении теоретического материала по курсу “Основы технологии машиностроения” выполнения курсовых и дипломных проектов и проведения практических занятий

Для студентов специальностей 151001, 151002

3

ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Базирование – придание заготовке или изделию требуемого положения

относительно выбранной системы координат. Эта система координат может быть связана с исполнительными

поверхностями станка, приспособления для установки заготовки, измерительной системы или базами другой детали, определяющей положение данной детали.

База – поверхность или выполняющее ту же функцию сочетание поверхностей, ось, точка, принадлежащие заготовки и используемые для базирования (рис. 1а, 1б)

Комплект баз – совокупность трех баз, образующих систему координат заготовки или изделия (рис. 2,а)

Опорная точка – точка, символизирующая одну из связей заготовки или изделия с избранной системой координат (рис.2,б)

Для обеспечения неподвижности заготовки или изделия в избранной системе координат на них необходимо наложить шесть двухсторонних геометрических связей, для создания которых необходим комплект баз.

Если в соответствии со служебным назначением изделие должно иметь определенное число степеней свободы, то соответствующее число связей снимается.

Схема базирования – это схема расположения опорных точек на базах заготовки или изделия.

Условное изображение опорных точек и пример схемы базирования призматической детали приведены на рис.3

Все опорные точки на схеме базирования изображают условными значками и нумеруют порядковыми номерами, начиная с базы, на которой располагается наибольшее количество опорных точек.

При наложении в какой-либо проекции одной опорной точки на другую, изображается одна точка и около нее проставляют номера совмещенных точек. (Точки 4, 5 на рис. 3)

4

Рис. 1а. Поверхность или сочетание поверхностей, используемые для базирования.

5

Рис. 1б. Ось или точка, используемые для базирования.

6

I, II, III – базы детали

I – 6 – двухсторонние связи I, II, III – базы детали

Рис.2. Определение положения твердого тела в координатной системе:

а – комплект баз призматической детали;

7

б – двухсторонние связи.

Рис.3. Условное обозначение опорных точек и схемы базирования призматической детали.

8

Число проекций заготовки или изделия на схеме базирования должно быть

достаточным для четкого представления о размещении опорных точек. Смена баз – преднамеренная или случайная замена одних баз другими с

сохранением их принадлежности к конструкторским, технологическим или измерительным базам.

Погрешность базирования – отклонение фактически достигнутого положения заготовки или изделия при базировании от требуемого.

Закрепление – приложение сил или пары сил к заготовке или изделию для обеспечения постоянства их положения, достигнутого при базировании.

Установка – процесс базирования и закрепления заготовки или изделия. Погрешность установки – отклонение фактически достигнутого положения

заготовки или изделия при установке от требуемого.

ВИДЫ БАЗ

По назначению базы подразделяются на конструкторские, технологические и измерительные.

Конструкторская база – база, используемая для определения положения детали или сборочной единицы в изделии.

Конструкторские базы, в зависимости от выполняемых ими функций, разделяют на основные и вспомогательные.

Основная база – конструкторская база, принадлежащая данной детали или сборочной единице и используемая для определения ее положения в изделии (рис.4).

9

I, II, III – комплект основных баз шестерни

I, II – основные базы вала

I, II, III – комплект основных баз корпусной детали. Рис.4. К определению основной базы.

10

Вспомогательная база – конструкторская база, принадлежащая данной детали

или сборочной единице и используемая для определения положения присоединяемой к ним детали или сборочной единицы (рис. 5).

Технологическая база – база, используемая для определения положения

заготовки или изделия в процессе изготовления или ремонта (рис.6). Измерительная база – база, используемая для определения относительного

положения заготовки или изделия и средств измерения (рис.7).

По лишаемым степеням свободы различают следующие базы:

Установочная база – база, лишающая заготовку или изделие трех степеней свободы – перемещения вдоль одной координатной оси и поворотов вокруг двух других осей (рис.8).

Направляющая база – база, лишающая заготовку или изделие двух степеней свободы – перемещение вдоль одной координатной оси и поворота вокруг другой оси (рис.8).

Опорная база – база, лишающая заготовку или изделие одной степени свободы – перемещение вдоль одной координатной оси или поворота вокруг оси (рис.8)

Двойная направляющая база – база, лишающая заготовку или изделие четырех степеней свободы: перемещений вдоль двух координатных осей и поворотов вокруг этих осей (рис.9).

Двойная опорная база – база, лишающая заготовку или изделие двух степеней свободы – перемещений вдоль двух координатных осей (рис.10).

По характеру проявления базы могут быть явными и скрытыми.

11

I, II, III – один из комплектов вспомогательных баз вала со шпонкой.

I, II, III – один из комплектов вспомогательных баз корпуса

Рис.5. К определению вспомогательной базы

12

Рис.6. Технологические базы: I, II, III – комплект технологических баз, определяющих

положение заготовки в приспособлении.

13

Рис.7.Измерительная база. А – измерительная база детали

Рис.8. Схема баз призматической детали:

I – установочная база заготовки, лишающая ее перемещения вдоль оси Z и поворотов вокруг

осей X и Y ; II – направляющая база заготовки, лишающая ее перемещения вдоль оси Y и поворотов вокруг

оси Z; III – опорная база заготовки, лишающая ее

перемещения вдоль оси X;

14

Рис.9. Двойная направляющая база детали, лишающая

ее перемещений вдоль осей Y и Z и поворотов вокруг осей Y иZ (Поверхность I )

Рис.10. Двойная опорная база детали, лишающая ее перемещений вдоль осей X и Y.(Поверхность I )

15

Явная база – база заготовки или изделия в виде реальной поверхности, разметочной риски или точки пересечения рисок (рис.11).

Скрытая база – база заготовки в виде воображаемой плоскости, оси или точки (рис.11)

Полное наименование базы должно включать ее определение по трем

классификационным признакам, располагаемым в следующем порядке: по назначению; по лишаемым степеням свободы; по характеру проявления;

Например: “Конструкторская основная установочная явная база”. “Технологическая направляющая скрытая база”. “Измерительная опорная явная база”.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ БАЗИРОВАНИЯ

Задачи установки и соединений деталей возникают:

при сборке машины; в процессе механической обработки, когда заготовку необходимо

установить и закрепить с заданной точностью на столе или в приспособлении; в процессе измерения заготовки или детали.

Аналогичные задачи приходится решать при установке и закреплении режущего инструмента на шпинделе станка, борштанге, резцедержателе.

Соединение двух деталей можно представить как совмещение двух

координатных систем, принадлежащих этим деталям. Соединить деталь 1 (рис.12,а) с деталью 2, это значит привести в

соприкосновение координатные плоскости X1 O1 Y1

16

Рис.11. Характер проявления баз: I – установочная явная база заготовки;

II – направляющая скрытая база заготовки; III – опорная скрытая база заготовки; 1- 6 – опорные точки; 7 – заготовка

17

Рис.12. Схема совмещения координатных систем двух сопрягаемых деталей.

18

, X1 O1 Z1 и Y1 O1 Z1 детали 1 (рис.12,б), материализованные в виде поверхностей ее основных баз, с координатными плоскостями YOX, XOZ, YOZ детали 2, материализованными в виде поверхностей ее вспомогательных баз.

Из теоретической механики известно, что каждое свободное тело имеет шесть степеней свободы относительно трех координатных осей X,Y, Z. Положение такого тела относительно выбранной системы координат определяется шестью независимыми величинами – шестью координатами. Каждая из координат лишает твердое тело одной степени свободы. Величина этой координаты определяет с требуемой точностью положение одной из точек твердого тела относительно выбранной координатной плоскости. Таким образом, требуемое положение твердого тела относительно выбранной системы координат достигается наложением геометрических связей.

При наложении геометрических связей тело лишается трех перемещений вдоль осей ОX, ОY, ОZ и трех поворотов вокруг этих осей, т.е. тело становится неподвижным в системе ОXYZ.

Наложение двухсторонних геометрических связей достигается соприкосновением поверхностей тела с поверхностями другого тела, к которому оно присоединяется, и приложением сил для обеспечения контакта между ними.

Тело, ограниченное реальными поверхностями, может контактировать с телами, определяющими его положение, в общем случае лишь по отдельным элементарным площадкам, условно считаемыми точками контакта.

При идеализации геометрической формы поверхностей соединяемых тел считается, что они полностью контактируют по сопрягающимся поверхностям.

Шесть связей, лишающих тело движения в шести направлениях, могут быть созданы контактом соединяемых тел в шести точках. В случае идеализации формы поверхностей считается, что осуществление необходимых связей достигается контактом тел по поверхностям, наличие реальных связей символизируется опорными точками, имеющими теоретический характер.

Для придания положения телу с использованием его плоскостей симметрии или осей поверхностей связи должны быть наложены непосредственно на плоскости симметрии, оси, линии или точки их пересечения.

В теоретической механике рассматривается определение положения тела относительно избранной системы координат OXYZ через определение положения связной с ним системы координат O1 X1 Y1 Z1. Жесткая связь системы O1 X1 Y1 Z1 с телом дает возможность отнести связи, налагаемые на тело, к системе O1 X1 Y1 Z1.

Для призматического тела при рассмотрении вопросов базирования целесообразно координатные плоскости системы O1 X1 Y1 Z1 строить на базах тела таким образом, чтобы одна из них, принимаемая за начало отсчета (рекомендуется X1O1Y1), бала лишена одного перемещения и двух поворотов, другая (X1O1Z1) – была перпендикулярна к X1O1Y1 и лишена одного перемещения и одного поворота, третья (Y1O1Z1) – была перпендикулярна к X1O1Y1 и Y1 O1Z1 и лишена одного перемещения.

Из требований к относительному положению координатных плоскостей следуют требования к относительному положению баз, входящих в состав комплекта и представляющих систему O1X1Y1Z1.

19

В зависимости от конструкции детали, характера и условий решаемой задачи координатные плоскости системы O1X1Y1Z:

либо материализуются точками контакта или непосредственно поверхностями тела, используемыми в качестве баз;

либо представляются мысленно; либо создаются комбинированным способом.

К мысленному построению координатных плоскостей приходится прибегать, когда требуется определить положение тела, используя его центр, оси поверхностей и плоскости симметрии, а также в случае ориентации визуально.

Мысленно создаваемые координатные плоскости совмещаются с центром или осями поверхностей тела. В качестве их используются плоскости симметрии, а при отсутствии таковых координатные плоскости связываются с характерными поверхностями или сечениями, позволяющими судить о положении тела. На координатных плоскостях мысленно размещаются опорные точки, символизирующие необходимые связи (рис.2,б).

56

4

3

2

1

Z1

Z

X

X1

Y1

Y

O1

Рис.13. Пример построения систем O1X1Y1Z1 при контакте тел по реальным поверхностям:

I – установочная база; II – направляющая база;

III – опорная база; 1-6 – точки контакта

20

Материализация координатных плоскостей точками контакта исходит из

физической сущности сопряжения тел по поверхностям, имеющим отклонение формы от идеальной. Положение тела, устанавливаемого на реальные поверхности, определяется через координаты точек контакта, возникающих на базах (рис.13).

При идеализации геометрической формы базирующих поверхностей за координатные плоскости принимаются сами базирующие поверхности (рис.14).

Создание системы координат O1X1Y1Z1 комбинированным способом имеет место, когда роль одной части баз выполняют оси поверхностей тела, плоскости симметрии и т.д., а другой – сами поверхности тела (рис.15).

КЛАССИФИКАЦИЯ БАЗ

Все многообразие поверхностей деталей изделий машиностроения сводится к четырем видам:

исполнительные поверхности – поверхности, при помощи которых деталь выполняет свое служебное назначение;

основные базы – поверхности, при помощи которых определяется положение данной детали в изделии;

вспомогательные базы – поверхности данной детали, при помощи которых определяется положение присоединяемой к ней детали;

свободные поверхности – поверхности, не соприкасающиеся с поверхностями других деталей.

Базирование деталей реализуется на всех этапах создания изделия: при

конструировании, в технологическом процессе изготовления деталей, при измерении и сборке изделия. Отсюда вытекает необходимость разделения баз по назначению на три вида: конструкторские, технологические и измерительные.

Группу конструкторских баз составляют основные и вспомогательные базы. Это подразделение конструкторских баз действительно как для изображения изделия на чертеже, так и изготовленного изделия. Необходимость такого подразделения вытекает из различия роли основных и вспомогательных баз и

21

O1

O

65

3

4

21

X1

X

Y1

Z1

Y

Z

Рис.14. Пример построения системы координат O1X1Y1Z1 при контакте тел по идеализированным поверхностям:

I – установочная база (т.1, 2, 3); II – направляющая база (т.4, 5);

III – опорная база (т.6); 1-6 – опорные точки

22

Рис.15. Примеры построения системы координат O1X1Y1Z1

комбинированным способом: а – при базировании зубчатого колеса с длинной ступицей:

I – двойная направляющая скрытая база; II – опорная база; III – опорная скрытая база;

23

б – при базировании узкого зубчатого колеса: I – установочная база; II – двойная опорная скрытая база;

III – опорная скрытая база важности учета этого при конструировании (выборе конструктивных форм

поверхностей деталей, задания их относительного положения , простановке размеров, разработке норм точности и т.д.), разработке и осуществлении технологических процессов.

Законы базирования являются общими для всех стадий создания изделия. Поэтому, независимо от назначения, базы могут различаться лишь по отнимаемым от базируемых заготовки или детали степеням свободы и по характеру проявления. Это обстоятельство является основанием для выдвижения еще двух признаков классификации: по лишаемым базой степеням свободы и по характеру проявления.

Схематично классификация баз представлена на рис.11.

РАСПОЛОЖЕНИЕ ОПОРНЫХ ТОЧЕК

Можно выделить три группы деталей, отличающиеся присущим им комплектами баз, образующих их координатные системы, и расположением опорных точек на базах, символизирующих двухсторонние связи детали с избранной системой координат:

призматические детали; цилиндрически детали (L/D>1); диски (L/D<1).

Координатную систему O1X1Y1Z1 призматической детали образуют плоскости (рис.2).

Опорные точки, символизирующие двухсторонние связи призматической детали с избранной системой координат OXYZ, целесообразно расположить на ее базах следующим образом:

три опорные точки (т.1,2,3) на поверхности, имеющей максимальные габариты (установочная база, определяющая положение детали относительно координатной плоскости XOY);

две опорные точки (т.4,5) на поверхности максимальной протяженности (направляющая база, определяющая положение детали относительно координатной плоскости YOZ);

одну (т.6) на поверхности с минимальными габаритами (опорная база, определяющая положение детали относительно плоскости XOZ).

Таким образом, комплект баз, формирующих координатную систему

призматической (корпусной) детали составляют базы: установочная; направляющая;

24

опорная базы;

Штриховыми линями, соединяющими поверхности детали с координатными

плоскостями, изображены связи, называемые в механике удерживающими или двухсторонними.

Если у корпусной детали нет трех развитых (или обработанных) плоскостей,

образующих ее координатную систему, роль направляющей и опорной баз могут выполнять крепежные (или специально обработанные технологические) отверстия на основании. (Приложение 1, схема 3).

Другие возможные варианты комплектов баз корпусных деталей приведены ниже.

Положение цилиндрической детали относительно трех выбранных

координатных плоскостей определяется также шестью координатными или опорными точками.

Координатную систему, связанную с цилиндрической деталью, целесообразно “построить” следующим образом:

координатную плоскость X1O1Z1 совместить с одним из торцов детали, а ось Y1 – с осью цилиндрической поверхности (рис.16).

Двухсторонние связи детали с координатной системой OXYZ в данном случае распределятся следующим образом:

четыре координаты (т.1, 2, 3, 4) определят положение оси цилиндрической поверхности относительно координатных плоскостей XOY и YOZ; ось цилиндрической поверхности в данном случае выполняет роль двойной направляющей базы;

одна координата (т.5) определяет положение детали относительно координатной плоскости XOZ;

25

o1

y1O

5

Y

26

1

z1

x1

3

4

x

z

Рис.16. Схема определения положения цилиндрической детали (L/D>1) относительно трех координатных плоскостей

26

торец детали с опорной точкой 5 является опорной базой, лишающей возможности перемещения в направлении оси Y;

координата 6 связывает точку, лежащую на плоскости X1O1Y1, с координатной плоскостью XOY и реализует еще одну опорную базу, лишающая деталь возможности вращения вокруг собственной оси.

Таким образом, комплект баз цилиндрической детали, формирующих ее

координатную систему, состоит из двойной направляющей и двух опорных баз. Возможные схемы установки цилиндрических деталей и соответствующие им теоретические схемы базирования приведены в приложении. Координатная система диска строится аналогично цилиндрической детали

(рис.17). Координатная плоскость X1O1Z1 совмещена с базовым торцом диска, а ось Y1 – с осью цилиндрической поверхностью диска.

Расположение опорных точек, символизирующих двусторонние связи диска с координатной системой XOY в данном случае иное:

три координаты (т.1, 2, 3) определят расположение торца и связанной с ним

координатной плоскости X1O1Y1 относительно плоскости XOY: торец диска выполняет роль установочной базы.

две координаты (т.4,5) определят положение оси диска относительно координатных плоскостей XOY и YOZ; ось (центр) диска является двойной опорной базой.

координата 6 связывает точку, лежащую на плоскости X1O1Y1, с координатной плоскостью XOY и реализует опорную базу, лишающую диск возможности вращения вокруг собственной оси.

Таким образом, комплект баз, образующих координатную систему диска,

состоит из установочной, двойной опорной и опорной баз.

27

4

3

2

1

5 6

o1

O

Z

Z1

x1

y1

X

Y

Рис.17. Схема определения положения диска (L/D<1) относительно трех координатных плоскостей

28

Yy1

Xx1

Z z1

4

5 6

21

3

Рис.18. Схема превращения координат в шесть опорных точек

29

ПРАВИЛО ШЕСТИ ТОЧЕК

Если соединение двух деталей рассматривать как совмещение двух

координатных систем OXYZ и O1X1Y1Z1 (рис.18), то шесть координат, определяюших их положение на рис.12, превращаются в шесть опорных точек.

Следовательно, для определения положения детали относительно другой детали необходимо и достаточно иметь шесть опорных точек. Этот вывод получил название “правила шести точек”.

Необходимость в дополнительных опорных точках (больше шести) возникает только в случаях, когда необходимо повысить жесткость обрабатываемых деталей с целью исключения их деформаций под действием сил резания. Примером может служить применение подводимых опор на операциях фрезерования, а также дополнительных опор – люнетов при обработке нежестких валов.

30

СКРЫТЫЕ БАЗЫ

Во всех случаях установки деталей, у которых количество конструктивно оформленных баз меньше трех, приходится пользоваться так называемыми скрытыми базами.

Скрытая база – это база заготовки или изделия в виде воображаемой плоскости, оси или точки.

Скрытыми базами называют координатные плоскости, мысленно проводимые перпендикулярно к имеющимся у детали конструктивно оформленным базам для доведения их общего числа до трех.

Скрытые базы чаще всего мысленно проводят по осям симметрии деталей. Для обеспечения определенности базирования и неподвижности детали в

процессе обработки или ее работы в изделии скрытые базы должны быть материализованы. Материализация скрытых баз может осуществляться:

силами трения, веса, магнитными силами одновременно с закреплением

заготовки или изделия; путем создания специальных поверхностей.

Пример. Установка призматической детали на магнитной плите шлифовального станка (рис.19).

Особенность установки состоит в том, что на магнитной плите отсутствует установочные элементы, определяющие положение направляющей и опорной баз заготовки. Единственной конструктивно оформленной базой приспособления в данном случае является установочная база – плоскость верхней плиты.

Две недостающие координатные плоскости проводятся мысленно перпендикулярно установочной базе по осям симметрии магнитной плиты (рис.19,а).

Аналогично координатная система мысленно привязывается к осям симметрии обрабатываемой заготовки и ее установочной технологической базе (рис.19,в).

Точность установки заготовки на магнитной плите будет зависеть от глазомера станочника, мысленно совмещающего при базировании координатные системы приспособления и заготовки.

31

Y

X

Z

X

Z

Y

4 56 3

21

65

321

4

а)

б)

в)

Рис.19. Базирование призматической детали на магнитной плите

32

Рис.20. Пример материализации двух скрытых баз

в виде плоскостей, расположенных на специальных приливах

33

С целью повышения точности и сокращения затрат времени на установку скрытые базы могут быть материализованы (рис.20).

Пример 1. При обработке ступенчатого вала двойную направляющую базу (ось вала) и опорную базу, лишающих вал возможности перемещения вдоль оси, материализуют в виде двух центровых отверстий. Центровые отверстия лишают вал пяти степеней свободы (прил.1, рис.6, т.1 - 5). Шестой степени свободы (возможности свободного вращения вокруг собственной оси) вал лишается с помощью скрытой опорной базы. Ее роль выполняет координатная плоскость, проходящая через ось вращения вала и точку касания хомутика с поводковым пальцем патрона.

Пример 2. При установке заготовки зубчатого колеса в трехкулачковом патроне явными являются установочная база (торец) и двойная центрирующая база (наружная цилиндрическая поверхность), определяющая положение оси вращения диска. Недостающая опорная база, лишающая диск возможности свободного вращения вокруг собственной оси (поворота относительно кулачков патрона) мысленно достраивается в виде плоскости, перпендикулярной торцу и проходящей через ось диска (прил.1, рис.5).Радиальное положение этой базы неопределенно (в данном случае в ее определенности нет необходимости). Невозможность поворота заготовки относительно патрона обеспечивается силами трения между кулачками патрона и наружной цилиндрической поверхностью заготовки.

В ряде случаев скрытые базы материализуют в виде различных рисок и точек

от накернивания, представляющих собой следы пересечения надлежащей скрытой базы с поверхностью детали (прил.1, рис.11).Скрытые базы, материализованные в виде разметочных рисок, используют для определения положения детали, например, на столе станка.

34

МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ И ИЗМЕРЕНИЯ

РАССТОЯНИЙ, РАЗМЕРОВ И ОТНОСИТЕЛЬНЫХ ПОВОРОТОВ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ

Цепной метод

Сущность метода заключается в том, что каждый последующий размер,

расстояние или поворот поверхности получается или измеряется вслед за ранее полученным или измеренным, причем для этого в качестве одной из технологических или измерительных баз используется связывающая их общая поверхность.

Таким образом, при получении каждого последующего звена (размера или поворота поверхности) происходит переход к новой технологической базе и тем самым исключается влияние погрешности других звеньев на вновь получаемое звено (рис.20).

Независимость погрешности, получаемой на каждом из цепных звеньев, от погрешностей остальных звеньев, является основным преимуществом цепного метода получения расстояний и поворотов поверхностей.

В отличие от этого погрешности, получаемые при цепном методе на координатных звеньях, т.е. на звеньях, измеренных от какой-либо одной поверхности, выбранной за технологическую базу, зависят от погрешности цепных звеньев, образующих данное координатное звено.

При цепном методе получения линейных размеров А1 – А4 ступенчатого валика (рис.21) каждый его координатный размер Б2 , Б3 и Б4 представляет собой замыкающее звено размерной цепи, составляющими звеньями которой являются соответствующие цепные звенья. Например, координатный размер Б3 является замыкающим звеном размерной цепи Б3= А1+А2+А3, координатный размер Б4 является замыкающим звеном размерной цепи Б4= А1+А2+А3+А4 и т.д.В соответствии с этим погрешность каждого координатного звена при цепном методе получения размеров, расстояний и относительных поворотов поверхностей зависит от погрешностей цепных звеньев, образующих данное координатное звено:

35

Рис.20. Схема получения точности линейных размеров ступенчатого

валика цепным методом.

Рис.21.Схема образования погрешностей на координатных размерах

ступенчатого валика при цепном методе получения его размеров.

Рис.22.Схема образования погрешностей на цепных размерах

36

вала при координатном методе получения его размеров.

Рис.23.Схема получения точности относительных поворотов поверхностей корпусной детали

координатным методом.

37

ωБ 3= ωА 1+ωА 2+ωА3, ωБ 4= ωА 1+ωА 2+ωА3+ωА 4.

Координатный метод

Сущность метода заключается в том, что все размеры (расстояния или повороты) поверхностей детали получают и измеряют от одной и той же выбранной базы, независимо друг от друга. Погрешность каждого из координатных звеньев не зависит от погрешностей других координатных звеньев (рис.22.).

Погрешности, получаемые на каждом цепном звене при использовании координатного метода, зависят от погрешностей координатных звеньев, образующих данное цепное звено. Цепные размеры А2 и А3 ступенчатого вала (рис.22.) представляют собой замыкающие звенья размерных цепей А2= Б2 – Б1 и А5= Б5 – Б4 . В соответствии с этим погрешности цепных звеньев.

ωА2 = ωБ2+ωБ1;

ωА5 = ωБ5+ωБ4;

Аналогично, для цепных звеньев, определяющих относительный поворот поверхностей (осей) (рис.23),

ωγ1=ωβ2+ωβ1;

ωγ2=ωβ4+ωβ3.

Сопоставление рассмотренных методов получения расстояний, размеров и

поворотов поверхностей показывает, что использование при обработке деталей координатного метода позволяет получить, как правило, более высокую точность.

38

Комбинированный метод

Сущность метода заключается в том, что при изготовлении деталей для

получения одних звеньев используется координатный метод, а для получения других – цепной.

Для получения звеньев, определяющих относительные повороты поверхностей (параллельность, перпендикулярность) и большую часть расстояний, преимущественно используется координатный метод.

Цепной метод используется в тех случаях, когда: на отдельных расстояниях при поворотах поверхностей требуется

обеспечить очень высокую точность; использование координатного метода дает на надлежащем цепном звене

погрешность больше установленного допуска; погрешность установки, связанная со сменной технологических баз,

относительно невелика.

39

ПОГРЕШОСТЬ УСТАНОВКИ

Одной из причин, вызывающих погрешности выполняемого размера и отклонения взаимного положения обрабатываемых поверхностей заготовки, является погрешность ее установке на станке.

Применяют три способа установки и обработки заготовок на станке: 1.Обработка способом автоматического получения размеров, с установкой

заготовки в приспособлении без выверки. Обработка выполняется инструментом, предварительно настроенным на заданный размер. Способ применяется в серийном и массовом производстве при обработке заготовок партиями с одной наладки технологической системы.

2.Обработка способом индивидуального получения размеров (или способом пробных проходов) с установкой заготовки в приспособлении или на столе станка путем выверки положения каждой заготовки по разметочным рискам или по поверхностям заготовки.

В этом случае возникает погрешность установки – выверки ∆εy–b, включающая, как правило, и погрешность закрепления [ 8, табл.16 – 17].

В процессе установки заготовок с выверкой возникает погрешность установки

– выверки ∆εy – b, учитывающая неточность выверки по разметочным рискам или непосредственно по поверхностям заготовки. Данные для определения величины ∆εy –b, включающей и погрешность закрепления для различных способов установки приведены в табл. 16 – 17 [8].

3.Обработка на станках с ЧПУ с установкой по определенным поверхностям заготовки. При этом оценивают фактическое положение заготовки в координатной системе станка и вносят необходимую коррекцию в программу обработки, учитывающую погрешность установки. В этом случае требования к точности установки заготовки в приспособлении более низкие, чем при первых двух вариантах установки, и погрешность установки ∆εy – n зависит от точности измерения заготовки и определения ее положения на станке.

40

При первом способе применяют специальные приспособления для установки

заготовок, состоящие из установочных, зажимных и направляющих элементов, смонтированных в общем корпусе. Установку заготовок осуществляют доведением их базовых поверхностей до соприкосновения с установочными элементами приспособления (процесс базирования) и последующим закреплением заготовки зажимным устройством. Преимуществами этого способа установки являются быстрота, устранение выверки и влияния субъективных факторов на точность положения заготовки в приспособлении.

При обработке способом автоматического получения размеров станок предварительно настраивают, т.е. устанавливают режущие кромки инструмента на размер статической настройки относительно технологической базы детали. При этом обеспечивается точность заданного размера в партии заготовок при однопроходной обработке. Это положение инструмента остается неизменным до очередной поднастройки, вызванной его износом.

При обработке в приспособлении на предварительно настроенном станке погрешность установки εy складывается из погрешности базирования εδ, погрешности закрепления εз и погрешности положения заготовки ε пр, вызываемой неточностью приспособления.

При укрупненных расчетах точности обработки погрешность εy для различных способов установки можно определить по табл. 12 – 18 [8].

Погрешность базирования возникает при несовмещении измерительной и

технологической базы заготовки, относительно которой настраивали режущие кромки инструмента на заданный размер (рис.24.)

Так как указанные погрешности являются случайными величинами,

222пр3δ ε+ε+ε=yε

.

41

Погрешность положения заготовки εпр, вызванная неточностью

приспособления

,22сиуепр εεεε ++=

где εуе – погрешность, вызванная неточностью изготовления и сборки

установочных элементов приспособления; εи – погрешность, вызванная износом установочных элементов

приспособления; εс – погрешность установки и фиксация приспособления на станке. Суммарную погрешность выполняемого размера можно представить суммой

Тi=εy+ω,

где ω – часть суммарной погрешности, вызванная упругими и тепловыми деформациями, износом и погрешностью настройки инструмента; при укрупненных расчетах величину ω можно представить среднеэкономической нормой точности используемого метода обработки [ 8,9 ].

Для принятого метода обработки и схемы установки заготовки расчетное значение ожидаемой суммарной погрешности обработки должно быть меньше заданного допуска на выполняемый размер [Тi]:

Тi ≤ [Ti].

Погрешность базирования определяют для конкретного выполняемого размера как разность предельных расстояний от измерительной базы данного размера до режущих кромок инструмента, настроенного на этот размер. Поэтому величине εδ в расчетах присваивают индекс соответствующего размера.

42

Анализ с целью определения погрешности базирования ведут в следующем

порядке: 1.Определяют положение измерительной базы выполняемого размера. 2.Определяют технологическую базу, относительно которой настроены

режущие кромки инструмента. 3.Если указанные измерительная и технологическая базы совпадают

(выполняется принцип единства баз), то для данного выполняемого размера εδ=0. 4.Если измерительная и технологическая базы не совпадают, погрешность

базирования не равна нулю (εδ≠0) и ее необходимо определить на основе геометрических расчетов как разность предельных расстояний от измерительной базы выполняемого размера до режущих кромок инструмента.

Формулы для расчета погрешности базирования при различных способах установки приведены в табл.18 [8].

Пример решения и задания по выбору рациональных схем базирования и расчета погрешностей установок приведены в прил.3 [6].

Рис.24. Определение погрешности базирования:

1 – измерительная и технологическая базы размера А, относительно которой настроен

инструмент для достижения размера А; 2,3 – измерительные базы соответственно

размеров В и Е

43

Погрешность закрепления εз возникает вследствие смещения обрабатываемой заготовки под действием зажимающего усилия.

Количественно погрешность закрепления определяют как разность предельных расстояний от измерительной базы выполняемого размера до режущих кромок настроенного на этот размер инструмента.

Погрешность закрепления, как и погрешность базирования, рассматривают применительно к конкретному размеру детали.

Погрешность закрепления относительно размера А (рис.25.) не равна нулю (εЗА≠0),тогда как для размера Е она равна нулю (εЗА=0), т.к. измерительная база размера Е.(поверхность 3) не перемещается в направлении размера Е под действием силы Q.

Смещения измерительной базы при закреплении заготовки, а следовательно, и величина εЗ , определяются рассеянием упругих и контактных деформаций в стыке заготовки – установочные элементы приспособления. Величины полей рассеяния упругих и контактных деформаций зависят от направления зажимающего усилия и изменения его величины ∆Q при закреплении заготовок:

∆Q = Qmax - Qmin

где Qmax и Qmin – максимальное и минимальное значение силы закрепления при обработке партии заготовок.

Погрешность закрепления для схемы обработки, приведенной на рис.25, относительно размера В εзв = вмах – вмin=ymax – ymin; относительно размера А εза = Aмах – Aмin=ymax – ymin;

где вмах , вмin – предельные расстояния от измерительной базы размера В до режущих кромок инструмента;

44

Рис.25. Определение погрешности закрепления: 1, 2 – положение измерительных баз

соответственно размеров А и В до закрепления силой Q

45

Aмах, аmin – предельные расстояния от измерительной базы размера А до режущих кромок инструмента.

ymax, ymin – максимальные и минимальные контактные деформации в стыке заготовка – установочные элементы приспособления при обработке партий заготовок.

Смещение вследствие контактных деформаций стыка заготовка – установочные элементы приспособления вычисляют по эмпирическим зависимостям типа

ε3=СQn cosα,

где С – коэффициент, характеризующий условия контакта, материал, твердость поверхностного слоя заготовки, шероховатость поверхности технологической базы; для партии заготовок этот коэффициент изменяется в пределах

∆С=Смах – Cmin ;

значения коэффициента С приведены в табл.22 [ 8 ] ; Q – сила зажима, изменяющаяся в пределах ∆Q=Qmin – Qmax ; α – угол направлением выдерживаемого размера и направлением наибольшего смещения.

Погрешность закрепления

,22

cos⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛

⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛ Δ+Δ−−=Δ Q

QnCCn

QСзE α

где −C и

−Q – средние значения параметров;

∆С и ∆Q – рассеяние значений С и Q.

Учитывая при расчетах только колебания твердости ∆HB и шероховатости ∆RZ поверхности заготовки, используемой в качестве технологической базы, получим

.2)Δ(+2

)Δ1-(=Δ ZRZHB

RKHBpHBKC

Коэффициенты KHB и KRZ приведены в табл.22 [8]. Показатель степени ρ при

установке на опоры и пластины принимают ρ = 1; при установке на призму ρ = - 1.

46

Погрешность закрепления может быть устранена или снижена за счет: 1.Выбора соответствующего направления зажимающего усилия, при котором

не происходит смещения измерительной базы выполняемого размера. 2.Стабилизации величины зажимающего усилия и условий в зоне контакта

технологической базы с установочными элементами приспособления: - шероховатости поверхности, используемой в качестве технологической

базы; - твердости материала заготовки. В этом случае постоянная величина смещения измерительной базы при

закреплении может быть учтена при настройке инструмента. 3.Повышения жесткости установочных элементов приспособления,

увеличения площади опор. 4.Повышения качества поверхностей технологических баз и опор. Погрешность положения заготовки εпр , вызванная неточностью

приспособления, определяется ошибками изготовления и сборки его установочных элементов εус , их прогрессирующим износом εи , а также ошибками установки и фиксации приспособления на станке εс.

Рассматривая эти погрешности как рассеяния случайных величин, получаем

.++= 222сиуспр

εεεε

Составляющая εус характеризует неточность положения установочных

элементов приспособления. При использовании одного приспособления она представляет собой систематическую погрешность и ее можно устранить коррекцией положения инструмента при настройке.

47

Величина εус в зависимости от размеров приспособлений находится в пределах

0,01 – 0,05 мм. Составляющая εи характеризует изменение положения контактных

поверхностей установочных элементов в результате их износа в процессе эксплуатации приспособления. Исходя из требуемой точности установки износ регламентируют заранее рассчитанной величиной.

Допустимая величина износа и определяется допустимой величиной

погрешности εи и = εи – для опор и и = εи Sin −2α для призм . Величина Eи в

предположении, что погрешности Eуc и Ec можно компенсировать настройкой инструмента, определяется как:

[ ] ,2+2== збiи εεε ωT

где Тi – допуск на выполняемый размер; ω – средне экономическая норма

точности используемого метода обработки.

Рис.26. Определение погрешности базирования при установке в призму.

48

Пример. Определить погрешность базирования для размеров А и В при фрезеровании уступа на заготовке по схеме, приведенной на рис.25. Заготовка закреплена силой Q. Режущие кромки на торце фрезы настроены относительно технологической установочной базы 1. При обработке партии заготовок погрешность базирования относительно размера А равна нулю (εбА=0), так как измерительная и технологическая базы совмещены в плоскости 1 заготовки.

Измерительной базой для размера В является плоскость 2 заготовки. В этом случае технологическая база (плоскость 1), относительно которой настроены режущие кромки инструмента, не совпадает с измерительной. При обработке партии заготовок предельные расстояния от измерительной базы (плоскость 2) до режущих кромок инструмента будут изменяться в пределах допуска на размер С. Погрешность базирования для размера В равна допуску δ на размер С заготовки (εδв=δс).

Пример. Определить погрешность базирования для размеров h1, h2, h3 при

обработке плоскости на цилиндрической заготовке (рис.26). Заготовка устанавливается в призму. Двумя окружностями изображена наибольшая и наименьшая по диаметру заготовки в партии с осями в точках C / и С //. Режущие кромки инструмента перед обработкой партии заготовок настроены на размер С=Const относительно вершины двугранного угла призмы (точка 0). При выполнении размера h1 погрешность базирования определяется разностью предельных расстояний от измерительной базы размера h1 (образующих А / и А //) до режущих кромок (точка А ///) инструмента, настроенного на выполнение размера h1:

εбh1=OA/ - OA//

⎟⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜⎜

⎝

⎛

+=+=+= 1

2

12max//

2

//////αα Sin

DАC

Sin

KСAСOCOA

49

По аналогии:

⎟⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜⎜

⎝

⎛

+= 1

2

12min//

αSin

DOA .

Следовательно.

;1+

2

12

=1 αSin

Dδhδε

здесь δD – допуск на диаметр заготовки; α – угол призмы. По анологии для размеров h2 и h3:

;1

2

12

=2 αSin

Dδhδε

2

12

=3 αSin

Dδhδε

Пример. Определить погрешность базирования относительно размера В при подрезании торцов ступенчатого вала (рис.27).

При установке заготовки в жестких центрах (рис 27,а) измерительная база размера В (торец 1) будет изменять свое положение относительно режущей кромки резца, настроенного на размер С=Const относительно вершины конуса в пределах допуска на глубину зацентровки Тц.(hbc 27,б)

Поэтому

εδВ=Тц

При использовании плавающего переднего центра измерительная база размера В (торец 1) совпадает с технологической базой, относительно которой настроен подрезной резец (торец патрона) на выполняемый размер. В этом случае исключается влияние глубины зацентровки на точность размера В: εбВ=0.

50

51

Рис.27. Определение погрешности базирования при подрезании торцов ступенчатого вала.

Пример. Определить погрешность базирования для размера А при установке заготовки базовым отверстием на цилиндрическую оправку с закреплением по торцам (рис.28).

При посадке без зазора (на разжимную оправку)

εδА=2DT ,

где δD – допуск на диаметр заготовки. При наличии зазора (посадка на жесткую оправку) погрешность базирования

для размера А возрастает на величину максимального значения зазора Smax:

,min2max2 ∂+++=+= TSDTDTSDT

AEδ

где TD – допуск на диаметр базового отверстия заготовки; Smin – минимальный зазор в сопряжении; ∂T - допуск на диаметр оправки.

Пример. Определить ожидаемую суммарную погрешность обработки для размеров А1 и А2 (рис 1. прил.3) при фрезеровании уступа на втулке. Установка производится на цилиндрическую оправку. Диаметр базового отверстия D = 30+0,039мм. Диаметр оправки d= 007,0

016,030−− мм.

Средне экономическая норма точности используемого метода обработки ω =0,120 [8 с.26]. Считать, что составляющие погрешности установки – погрешность закрепления и положения заготовки – равны нулю, т.е.

εз=εп.з.=0.

Исходя из схемы установки заготовки в приспособлении погрешность базирования при выполнении размера A1 равна половине максимально возможного зазора между поверхностями отверстия и оправки:

52

ммTSTSE DA 028,0)09,007,0039,0(21)(

212 minmax1

=++=++== αδ

Погрешность базирования при выполнении размера А2 EδА2=0, так как измерительная и технологическая базы совмещены.

Поскольку по условию задачи Eз=Eп.з.=0 , суммарные погрешности обработки для размеров А1 и А2

Σ εА1= εδА1+ω=0,028+0,120=0,148мм

Σ εδА2+ω=0+0,120=0,120мм

Рис.28.Определение погрешности базирования при установке на оправку с зазором

53

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ БАЗИРОВАНИЯ.

Принцип единства баз Сущность принципа единства баз состоит в том, чтобы в качестве

технологической и измерительной баз использовать одни и те же поверхности, предпочтительно – основные конструкторские базы детали.

Целесообразность соблюдения этого принципа определяется тем, что по служебному назначению детали большинство ее поверхностей связаны расстояниями и относительными поворотами с ее конструкторскими базами.

В целях реализации принципа единства баз на первых операциях технологического процесса обрабатывают основные конструкторские базы, которые затем используют в качестве технологических и измерительных баз на большинстве операций обработки детали.

Совмещение технологических, измерительных и основных конструкторских баз позволяет повысить точность обработки, в частности за счет устранения погрешности базирования.

Несоблюдение принципа единства баз ведет к появлению дополнительных

звеньев в технологических и измерительных размерных цепях, а следовательно, дополнительных погрешностей при достижении заданной точности размеров и относительных поворотов поверхностей.

При достижении точности размера А1 и относительного поворота γ1(рис.29) поверхность I используется в качестве измерительной и технологической базы, относительно которой режущий инструмент настраивается на достижение размера А1 и относительного поворота γ1. Поэтому размер А1 и поворот γ1 при этой схеме базирования образуются как замыкающие звенья данной технологической системы.

При использовании схемы базирования, приведенной на рис.30, измерительная база размера А1 (поверхность I) не совпадает с технологической базой (поверхность II), относительно которой настроен инструмент на достижение размера А1.Размер А1 в этом случае формируется размерной цепью:

54

Рис.29. Схема фрезерования уступа (совпадение измерительной и технологической баз)

Рис.30. Схема фрезерования уступа (несовпадение измерительной и технологической баз)

55

А1=А2-А3

Погрешность размера А:

ωА1=ωА2+ωА3

Таким образом, если измерительная база не совмещена с технологической, погрешность достигаемого параметра возрастает на величину погрешности размера, связывающего измерительную и технологическую базы (ωА2).

Соответственно ωγ1= ωγ2+ ωγ3.

При использовании основной конструкторской базы в качестве технологической и измерительной баз на большинстве операций технологического процесса в наибольшей степени реализуются преимущества координатного метода получения и измерения расстояний и относительных поворотов поверхностей.

56

Принцип постоянства баз

Сущность принципа постоянства баз состоит в том, чтобы на большинстве операций технологического процесса использовать один и тот же комплект баз.

Смена баз связана, как правило, с увеличением количества звеньев в технологических размерных цепях и как следствие, с увеличением погрешности заданных размеров.

Рассмотрим в качестве примера два варианта расточки отверстий в корпусной детали (рис.31).

Задачей обработки является обеспечение точности расстояния между осями отверстий (А∆) и параллельности этих осей.

Условно считаем, что каждое из отверстий Ø d и Ø D обрабатываются на отдельных технологических операциях.

Вариант I. Обработка отверстий с соблюдением принципа постоянства баз. На первой расточной операции (рис.32,а) обрабатывается отверстие Ø d.

Расточной инструмент настроен на размер А1 формирующийся как замыкающее звено в данной технологической системе.

На второй расточной операции обрабатывается отверстие ØD(рис.32,б). Достигаемым размером на этой на этой операции является размер А2.

Заданное расстояние между осями отверстий А∆ формируется как замыкающее звено технологической размерной цепи А (рис.32, в):

А∆=А2 – А1.

Погрешность замыкающего звена А∆ равна сумме погрешностей, присущих двум расточным операциям:

ωА∆=ωА1+ωА2.

Вариант II. Обработка отверстий со сменой технологических баз. Первая расточная операция в этом варианте выполняется аналогично

предыдущему варианту обработки (рис.33, а).

57

Рис.31. Эскиз корпусной детали

Рис.32. Обработка отверстий в корпусной детали с

соблюдением принципа постоянства баз

58

Рис.33.Обработка отверстий в корпусной детали со сменой технологических баз

59

При выполнений второй расточной операции (рис.33, б) произведена смена баз, в качестве установочной технологической базы использована поверхность Б (рис.31).

Достигаемым размером на этой операции является размер А2. Заданное межосевое расстояние А∆ при втором варианте обработки

формируется размерной цепью (рис.33,в). Помимо размеров А1 и А2 , достигаемых на двух расточных операциях, в эту размерную цепь входит размер А3, полученный на предыдущих растачиванию операциях фрезерования плоскостей А и Б.

Погрешность замыкающего звена А∆ при втором варианте обработки возрастает на величину погрешности размера А3, связывающего прежнюю (поверхность А) и новую (поверхность Б) установочные технологические базы:

ωА∆=ωА1+ωА2+ωА3.

Аналогично анализируются связи, обеспечивающие точность относительного поворота (параллельность) осей отверстий.

Последствиями смены технологических баз являются:

1.Необходимость ужесточения допусков на составляющие звенья,

формирующие заданное замыкающее звено (в рассмотренном примере – размер А∆). 2. Дополнительные затраты на достижение заданной точности замыкающего

звена, вызванные: повышением точности настройки технологических систем (в рассмотренном

примере – точности настройки расточного инструмента при достижении размеров А1 и А2);

использованием более точного и дорогостоящего оборудования; назначением жестких допусков на размеры, не являющие ответственными по

служебному назначению детали (размер А3): введением дополнительных технологических переходов для достижения

“ужесточенных” допусков на составляющие звенья технологических размерных цепей.

60

Рис.34. Неорганизованная смена баз при установке в тисках вследствие погрешности углового

расположения направляющей технологической базы (поверхности А)

Рис.35. Неорганизованная смена баз вследствие недостаточных габаритов поверхности, используемой в качестве установочной

61

технологической базы (поверхности А) В ряде случаев смена технологических баз является целесообразной или даже

неизбежной: в случае физической невозможности обработки всех поверхностей детали с

использованием одного комплекта технологических баз; в случае целесообразности использования цепного метода для достижения

высокой точности отдельных размеров детали; в целях обеспечения точности и простоты измерений, сокращения расходов

на измерительные средства.

В отличие от рассмотренной организованной смены технологических баз в процессе обработки детали может происходить “неорганизованная” смена баз, причинами которой может быть:

разработка неверной теоретической схемы базирования; отсутствие необходимого силового замыкания; погрешности линейных размеров и относительных поворотов поверхностей,

используемых в качестве технологических баз (рис.34); недостаточные габаритные размеры поверхностей, используемых в качестве

технологических баз (рис.35).

62

ОПРЕДЕЛЕННОСТЬ И НЕОПРЕДЕЛЕННОСТЬ БАЗИРОВАНИЯ.

Необходимость силового замыкания.

Достигнутое при базировании положение детали может измениться, если возникнут силы и моменты сил, нарушающие контакт поверхностей детали с шестью опорными точками, определяющими ее положение. Следовательно, для сохранения правильного положения, полученного при базировании, необходимо обеспечить непрерывность контакта сопряженных баз двух деталей или, другими словами, определенность базирования.

Под определенностью базирования детали понимает неизменность ее положения относительно поверхностей другой детали или деталей, которые определяют ее положение при работе в машине или в процессе изготовления.

Для обеспечения определенности базирования к детали прикладываются силы, создающие силовое замыкание между соединенными деталями. Силы и их моменты, создающие силовое замыкание и обеспечивающие непрерывность контакта, должны бить больше сил и их моментов, стремящихся нарушить этот контакт.

Для создания силового замыкания используют: упругие силы материала крепежных деталей, силы трения, силу тяжести деталей, магнитные и электромагнитные силы, силы сжатого воздуха, жидкости, сочетания перечисленных сил.

Силовое замыкание вызывает контактные деформации сопряженных поверхностей, вносящие дополнительные погрешности в требуемое положение устанавливаемой детали. Эти деформации могут быть соизмеримыми с заданными допусками на обработку.

При приложении сил, обеспечивающих определенность базирования детали, наряду с контактными деформациями, возникают и собственные упругие деформации детали. Собственные деформации детали возрастают, если точки приложения сил, обеспечивающих контакт, не совпадают с расположением опорных точек. Возникавшие в этом случае моменты сил (рис. 36 ) вызывают деформации изгиба закрепляемой детали.

Под неопределенностью базирования детали понимают изменение требуемого положения детали относительно поверхностей детали (или деталей), определяющих ее положение. Неопределенность базирования характеризуется единичным или многократным нарушением контакта между базами устанавливаемой детали и деталей, определяющих ее положение.

63

Рис.36. Влияние расположения точек и приложения сил зажима на собственную деформацию детали

64

Для обеспечения определенности базирования детали необходимы: правильный выбор или создание комплекта необходимых баз; выполнение правила шести точек; создание правильного силового замыкания; уменьшение контактных деформаций путем выбора рациональной

конструкции опор, обеспечения необходимой точности геометрической формы и качества поверхностей, используемых для базирования;

уменьшение собственных упругих деформаций деталей путем применения дополнительных опор (например, люнетов), расположения зажимающих сил, по возможности, против опорных точек;

правильная последовательность приложения сил, исключающая изменения положения детали во время ее закрепления.

65

Выбор технологических баз

Последовательность выполнения первых этапов проектирования технологического процесса изготовления детали, включая выбор технологических баз, представлена на схеме (рис.37).

Основные положения по выбору технологических баз:

1. Выбору технологических баз предшествует анализ служебного назначения детали и обоснование технических условий на ее изготовление, позволяющие четко сформулировать задачи обработки.

2. Анализируя функции поверхностей деталей (исполнительные поверхности, 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 основные базы детали.

4. В зависимости от сформулированных задач обработки соответствующим 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:

66

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 Выбор рационального изготовления детали варианта базирования Выбор комплекта постоянных технологических баз для большинства опе- раций технологического процесса

Выбор баз для первой

(первых) операций технологического процесса Рис.37. Последовательность выполнения первых этапов проектирования технологического

процесса изготовления детали

67

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 на 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 попользуют 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 (минимиза- цию количества составляющих звеньев в размерной цепи, обес- печивающей точность заданного размера). Высокие требования к точности обеспечиваются самым кратчайшим путем, когда дости- гаемый размер является замыкающим звеном в технологической размерной цепи системы “станок - приспособление - инструмент - заготовка”.

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 стан- ках методами взаимозаменяемости, что практически исключает возможность коррекции, а точность расстояний - методом регу лирования, 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.

68

Анализ функционального назначения поверхностей и размерных связей между ними можно облегчить и сделать путем построения графа связи поверхностей детали (рис.38.). Для этого поверхности детали обозначают индексами из букв O, В, K, 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 назначения 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, направления которой 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 приведенных связей показывает, что положение главных отверстий (В1) и других обрабатываемых поверхностей (В2) определяется по отношению к основным базам корпуса.

69

Рис.38. Выбор технологических баз для корпуса сверлильной головки

70

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 качестве установочной технологической базы взять противолежащую поверхность В2 (рис.38,д), то возникают более длинные технологические размерные цепи. Точность параметров Б∆ и βΔ, определяющих положение отверстия В1 относительно плоскости 01, в этом случае будет зависеть не только от точности операции расточки отверстия 01 (т.е. точности звеньев Б2 и β2), но и от точности операции фрезерования плоскости К2 (звенья Б1 и β1 ):

Б∆=Б1-Б2, β∆=β1+β2

ωБ∆=ωБ1-ωБ2, ωβ∆=ωβ1+ωβ2

Необходимость получения допуска δБ∆=0,1 и δβ∆= 0,03/300 потребует в этом случае ужесточить допуски на межоперационные размеры:

δБ1=0,07, δБ2=0,03

δβ1=0,015/300, δβ2=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

71

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.39.) 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 точность связи между обрабатываемыми и необрабатываемыми поверхностями и равномерность припуска на обработку.

Для выбора наиболее предпочтительного варианта базирования необходимо проанализировать возможные их схемы путем

72

Рис.39. Распределение припуска на обработку отверстия а) равномерный припуск;

б) неравномерный припуск, вызванный несовпадением оси литого отверстия и оси вращения расточного

инструмента

73

выявления и расчета возникающих технологических размерных связей. Для этого в первую очередь надо определять то место в технологическом процессе, где поставлен гая 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 операций обработки этой поверхности.

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.

Пример. Обеспечить в процессе изготовления корпуса статора электродвигателя симметричность отверстия относительно необрабатываемых наружных поверхностей в горизонтальной плоскости (рис.40. ).

Несимметричность А∆ обнаружится при выполнении расточной операций и через составляющее звено А1 будет зависеть от принятой схемы базирования детали на первой операций, в которой обрабатываются плоскость основания и установочные отверстия. На (рис.40,б, в) приведены два варианта базирования детали на первой операции, отличающиеся только тем, что в первом варианте опорная база (точка 6) создана на боковой поверхности корпуса, а во втором варианте в качестве опорной базы принята плоскость симметрии наружных поверхностей корпуса. Скрытая опорная база во втором варианте может быть создана с помощью самоцентрирующего приспособления, губки которого условно показаны стрелками, обеспечивающего точность расположения обрабатываемых установочных отверстий относительно плоскости симметрии.

74

6

А1=В

2,3

54

1

в)

б)

1

Б1 А1=Б

Б2

4 56

2,3

a)

A1

A2,3

6

54

1A2

Рис 40. Анализ вариантов базирования при обработке корпуса

75

статора электродвигателя Анализируя технологические размерные цепи и оценивая возможные

погрешности их составляющих звеньев, получит: в первом варианте ωА∆=ωА1 + ωА2 = ωБ1 + ωБ2 + ωА2=0,1+2,4+0,1=2,6мм; во втором варианте ωА∆=ωА1 + ωА2 = ωВ∆+ ωА2=0,3+0,1=0,4мм Пример . При обработке корпуса (рис. 41 ) необходимо обеспечить

равномерность припуска в отверстии D. Неравномерность припуска обнаружится на операции растачивания

отверстия. Для большинства операций обработки корпуса в качества технологических баз используется основание и два технологически отверстия. При избранной схеме базирования детали на расточной операции неравномерность припуска проявится как относительное смещение оси отверстия в заготовке и оси вращения борштанги с резцом (рис. 41,а ). Рассматривая ре-шение этой задачи в вертикальной плоскости, такое смещение можно представить замыкающим звеном А∆ размерной цепи А, составляющими звеньями которой будут: A1 - расстояние между осью отверстия в заготовке и установочной технологической базой детали и А2 - расстояние между осью обработанного от-верстия (осью вращения борштанги с резцом) и той же базой детали. Точность расстояния А2 зависит только от расточной операции. Расстояние А1 установится при обработке основания К на первой операции технологического процесса. Точность расстояния A1 будет зависеть от схемы базирования на первой операции. При обработке поверхности К могут быть использованы различные варианты базирования детали.

По первому варианту (рис.41,б) в качестве установочной базы можно использовать поверхность полок (т. 1, 2,-3), а в качестве направляющей и опорной технологических баз – боковые поверхности основания детали.

76

5

6

1

3 4

А1=Г

В1Б1=В

В 2

в)

б)а)

4 5

1,2 3

Б2Б1

А1=Б

K

d

D

А

А2А154

1,2 3

6

2

6

K

K

г)

Рис.41. Анализ вариантов базирования при обработке отверстий в корпусной детали

77

При такой схеме базирования детали на первой операции расстояние А1

получается как замыкающее звено Б∆ трехзвенной размерной цепи Б:

ωА1=ωБ∆=ωБ1+ ωБ2.

Составляющее звено Б2 – это выдерживаемый размер при обработке детали на

настроенном станке, а звено Б1 – размер, принадлежащий заготовке. Его точность достигается в процессе получения заготовки и зависит от простановки размеров на чертеже заготовки. Если размеры заготовки будут проставлены и выдержаны в процессе ее получения так, как показано на рис.42в, то размер Б1 будет формироваться как замыкающее звено В∆ размерной цепи В и его погрешность ωБ1

будет равна погрешности ωВ∆, представляющей сумму погрешности составляющих звеньев В1 и В2:

ωБ1 =ωВ∆= ωВ1+ ωВ2.

В соответствии с выявленной схемой образования погрешности ωА∆ в первом варианте базирования детали на первой операции

ωА∆=ωА2 + ωА1 = ωА2 + ωБ2 + ωБ1=ωА2 + ωБ2 + ωВ1 + ωВ2

Численные значения возможных погрешностей: ωА2, ωБ2, ωВ1, ωВ2, - могут бать определены с помощью нормативов средне экономической точности используемых методов обработки и допусков на размеры заготовки. В соответствии с этими нормативами и при условии, что в рассматриваемом примере габаритные размеры корпусной детали находятся в пределах 280 – 500мм, расстояние В1 – в пределах 120 – 280мм, расстояние В2 будет менее 50мм, а отливка будет выполнена по второму классу точности.

ωА∆=0,1+0,3+2,4+1,6=4,4мм

78

Во втором варианте может быть выбрана схема базирования на первой

операции, приведенная на рис.41, г: отверстие в заготовке большего диаметра использовано в качестве двойной направляющей технологической базы, роль опорных баз выполняют отверстие меньшего диаметра и боковая поверхность основания. В этом случае расстояние А1 будет получено как замыкающее звено Г∆ размерной цепи технологической системы, на которой выполняется первая операция:

ωА∆= ωА2+ ωА1= ωА2+ ωГ∆=0,6мм

Так как второй вариант дает более короткий путь достижения точности А∆ и

полностью исключает влияние погрешностей заготовки на величину неравномерности припуска при обработке отверстия ØD, его можно считать более удачным решением поставленной задачи.

Пример. Обеспечить при обработке направляющих поверхностей станины токарного станка с сохранение наиболее качественной и износостойкой зоны поверхностного слоя материала.

Станины отливают направляющими вниз, чтобы получить на них наиболее плотный и однородный слой материала. Следовательно, для сохранения износостойкости направляющих с них необходимо снять при обработке равномерный и минимальный слой материала.

Эта задача решается путем выбора рациональной последовательности обработки станины, в частности, построением первой операции – ее содержанием и схемой базирования. На первой операции следует обрабатывать поверхности основания, используя в качестве технологических баз направляющие поверхности станины.

79

в)

б)

а)

5

1,2 3

6 4

4 5

321

6

5

1,2 3

6 4

80

Рис.42. Анализ вариантов базирования на первой операции обработки станины При этом погрешности литой заготовки будут удалены в виде неравномерного

слоя металла, снимаемого с поверхностей ножек (рис.42, а). На следующей операции обработки направляющих поверхностей обработанные поверхности ножек используются в качестве технологических баз. Это позволит снять с направляющих равномерный слой металла (рис.42, б).

Если обработку станины начать с фрезерования направляющих поверхностей с установкой на необработанные поверхности ножек, то наиболее качественный слой металла может быть удален путем снятия неравномерного припуска. Неравномерность припуска возникает из – за установки на необработанные поверхности ножек (рис.42,в).

81

ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ ПО ВЫБОРУ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ БАЗ

Первые этапы проектирования технологического процесса изготовления

детали, включая выбор технологических баз, выполняются в следующем порядке: 1. Анализ служебного назначения изделия (сборочной единицы). Обоснование

технических условий на изготовление изделия. 2. Размерный анализ изделия. Переход от служебного назначения изделия и

технических условий на его изготовление к техническим условиям на отдельные детали.

3. Анализ служебного назначения детали. Определение функций ее поверхностей и связей между ними. 4. Выбор комплекта постоянных технологических баз (КПТБ) для большинства операций технологического процесса. 5. Выбор баз на первой (первых) операциях технологического процесса для обработки поверхностей, входящих в КПТБ. 6. Разработка общей последовательности изготовления детали.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 1

Служебное назначение изделия, определение точностных требований и построение конструкторских размерных цепей.

Приведенный на рис.43 узел предназначен для передачи вращения и изменения его направления.

При монтаже узла в изделие он участвует своими размерами в решении следующих задач:

совмещении вершин делительных конусов зубчатых колес (замыкающие звенья А∆, Б∆);

обеспечении угла β∆ между осями делительных конусов колес. Для выполнения узлом служебного назначения при сборке его должны быть

обеспечены дополнительно следующие точностные требования: натяг в подшипниках Г∆ соосность ввинчиваемых в корпус болтов с осью отверстий в крышках

подшипников Е∆. В работе необходимо: 1. Определить численные значения перечисленных выше точностных

требований (А∆, Б∆, β∆, Е∆). 2. Выявить размерные связи узла, обеспечивающие выполнение точностных

требований и построить соответствующие конструкторские размерные цепи.

82

3. Выбрать метод достижения точности для каждой размерной цепи и соответствующего точностного требования.

-+=90 0,06/150

-+Б =0 0,06-+А =0 0,06

-+ =0 0,02

Узел привода 2

Узел привода 1

Основание привода

Прокладка

+0,07+0,15r =0Δ

Δβ

Δβ

ΔβΔ

Δ

83

Рис.43.Узел привода 1

Методические указания

В рассмотренном примере изделием является привод, смонтированный на общей плите (рис.43).

Узлы N1 и N2 привода, несущие конические шестерни смонтированы, на общей плите – основании привода.

Регулирование положения узла N1 в вертикальной плоскости (при обеспечении точности замыкающего звена В∆ ) осуществляется с помощью прокладки, устанавливаемой между корпусом и общей плитой привода.

Переход от служебного назначения изделия (привода) к техническим условиям на изготовление детали (корпуса) можно осуществить в два этапа.

На первом этапе осуществляется переход от технических требований на изделие (А∆, Б∆, В∆, β∆) к точностным требованиям на узлы N1 и N2.

Эта задача решается размерной цепью (В∆, В1, В2, В3), приведенной на рис.44,а.

Точность в размерной цепи (В∆, В1, В2, В3) может быть обеспечена методом регулирования. Результатом расчета являются точностные требования к размерам В1 и В2 и параметры компенсатора (звено В2).

На втором этапе осуществляется переход от точностных требований к узлу N1 к техническим требованиям на отдельные детали узла (корпус).

Эта задача решается размерной цепью /

5,/4,/

3,/2,/

1,/ ΒΒΒΒΒΔΒ (рис.44,б). Расчетом размерной цепи В/ устанавливается допуск на размер В/

5 корпуса, которым он участвует в выполнении изделием его служебного назначения.

Аналогичный анализ приводится по всем размерным цепям, определяющим точностные требования к изделию (А∆, Б∆, β∆ ).

Примеры расчета подобных размерных цепей приведены в [7].

84

В1'В2

В3

В4

''

'

В5'

В1=В'

Основание корпуса

Ось делительного конуса узла 1

Ось отверстия в шестерне

Ось центрирующей шейки вала

Ось опорной шейки вала

Ось отверстия в корпусе

Ось делительногоконуса узла 1

Основание корпуса

ПрокладкаПоверхность общей плиты-основания привода

В1

В2

В3

В4

а)

б)

Ось делительного конуса узла 2

Рис.44.Размерный анализ узла привода: а – размерная цепь В; б – размерная цепь В/

85


Точностные требования к детали и выбор комплекта постоянных технологических баз (КПТБ).

Целью работы является обоснование комплекта постоянных технологических

баз, используемых на большинстве операций технологического процесса изготовления корпусной детали сборочной единицы, приведенной на рис.45.

Порядок выполнения

1. Выявить, какими размерами корпус участвует в достижении точностных требований к узлу, и записать эти размеры в таблицу.

Таблица

ТТ

Размер

2. На основе расчета размерных цепей установить допуски на выявленные в

п.1 размеры корпуса. 3. Сформулировать служебное назначение корпуса с точки зрения его

участия в достижении точностных требований к узлу. 4. Составить граф размерных связей между поверхностями корпуса по трем

координатным осям. Размерные связи и обозначение поверхностей корпуса приведены на рис.45. 5. На основе анализа размерных связей по каждой координатной оси выявить

комплект из трех поверхностей (баз), по отношению к которым ориентированно большинство поверхностей в направлении данной оси.

6. Разработать теоретические схемы базирования корпуса. Выбрать КПТБ, в наибольшей степени соответствующий всем его размерным

связям и приемлемый для большинства операций технологического процесса изготовления корпуса.

7. Привести схему приспособления, материализирующего предложенный вариант КПТБ.

86

С целью выбора КПТБ размерные связи корпуса (рис.45) целесообразно представить в виде графа связей поверхностей (рис.46).

Граф в данном случае служит для наглядного представления связей и удобства их анализа.

Граф позволяет установить: 1. Угловые и линейные связи между поверхностями. 2. С какой поверхностью (поверхностями) связано большинство других

поверхностей. 3. Приоритетность связей (т.е. степень их жесткости). 4. Возможность (физическая ) использования поверхностей в качестве баз. Из графа следует, что большинство поверхностей корпуса связано с

поверхностями основных конструкторских баз корпуса – основанием 6 и осями крепежных отверстий 30 и 120, которые целесообразно использовать в качестве КПТБ на большинстве операций технологического процесса.

После выбора КПТБ устанавливаются точностные требования к базам (в данном случае – точности расстояния между осями отверстий 30 и 120, см. прил.4).

87

88

Б=5 1+-В=50 0,5+-

А=100-0,3

Г=5 1+-

Д=15

-2

27

30

3 4

9

5

8

100 901,0

20

1080

У

Z

Е=42

0,05

+ -

4отв

М10

2Л=7

0 0

,1

2К=6

0 0

,12И

=50+

0,05

+ -+ -

20

1312

C=66 1+-

Ж=0 0,1+-

90

2отв. 10-0,03

Х

Z

82

1,5+ -

У=50 0,05+-

Т=120 0,05+-

Р=132-3

З=0 0,5+-

80

11

Рис.45.Чертеж корпуса

89

Рис.

46. Граф связей

меж

ду поверхностями

корпуса

линейная

угловая

9080

14

6 100

7

12

54

30

11

13 100

80

90

120

30

По коо

рдинат

е Z

по У

по Х

90


Выбор баз для обработки поверхностей, входящих в КПТБ

Целью работы является выбор баз на первой (005) или двух первых (005 и 010) операциях технологического процесса при обработке поверхностей, входящих в комплект постоянных технологических баз. Имеется в виду, что КПТБ может быть обработан за одну установку на первой операции (005) или на двух первых операциях (005 и 010) технологического процесса.

Порядок выполнения

1. Установить точностные требования к поверхностям, входящим в КПТБ. 2. Установить последовательность обработки поверхностей входящих в КПТБ 3. На основе расчета технологических размерных цепей выбрать оптимальный

вариант схемы базирования для операции 005: 3.1. Операция 005. Наименование и содержание операции. 3.2. Формулировка задачи базирования (обеспечение равномерности припуска

на обработку отверстия, обеспечения точности связи между обрабатываемыми и необрабатываемыми поверхностями и т.д.) в каждом из направлений X, Y, Z.

3.3. Выявление размеров, которые необходимо обеспечить, исходя из сформулированных задач базирования.

3.4. Первый вариант базирования (теоретическая схема базирования в направлениях X, Y, Z.) (рис.47).

3.5. Преимущества и недостатки предложенного варианта. 3.6. Второй вариант базирования, лишенный недостатков первого. 3.7. Построение схем технологических размерных цепей. 3.8. Выявление уравнений размерных цепей и расчет замыкающих звеньев. 3.9. Анализ результатов. Выбор варианта базирования предпочтительного с точки зрения

сформулированных в п.3.2 задач базированя. 3. Следуя последовательности, изложенной в п.3, выбрать вариант

базирования для операции 010.

91

Z

X

y

Рис.47.Эскиз корпуса

92

ПРИМЕР

1. Выбор КПТБ. В качестве комплекта постоянных технологических баз для большинства операций обработки корпуса (рис.45) могут быть использованы основание и два технологических отверстия.

Операция по обработке КПТБ: операция 005 – обработка основания 6; операция 010 – обработка двух отверстий 3 и 12. 2. Формулирование задач, решение которых зависит от выбора схем

базирования на операциях 005 и 010. Задача 1 – установление размерных связей между обрабатываемыми и

необрабатываемыми поверхностями. Эти связи устанавливаются: по оси Z – размерами Д=15-2 и З=0±0,5, зависящими от построения операции

005; по оси Y – размерами Б=5±1 и Г=5±1, получаемыми на операции 010. Задача 2 – распределение припусков на обработку: ωZ10 – отверстие, ωZ6 – основание, ωZ1 ωZ5 торцы.

(Z – припуск, ω – колебание, рассеяние значений, погрешность). 3.Формулирование вариантов базирования (рис.48). 4. Построение схем размерных цепей (рис.49, 50). 4.1. В зоне “размеры детали” по каждой проекции необходимо указать: размеры, связывающие обрабатываемые и необрабатываемые поверхности. размеры готовой детали, связывающие обработанные поверхности (5 – 7 наиболее ответственных размеров). 4.2. В поле каждой операции проставить размеры, связывающие

технологическую базу с обработанной поверхность. Если обрабатывается цилиндрическая поверхность, то проставляется размер от технологической базы до ее оси и радиус.

Помимо размеров в поле операций указываются снимаемые припуски с использованием обозначений:

93

- исчезающая поверхность - возникающая поверхность

- припуск (расстояние между исчезающей и возникающей поверхностями)

- ось

- обозначение припуска на обработку отверстия

- ось

4.4. Проставить размеры заготовки от технологических баз на первой

операции

94

1

4 5

2,3

6

1,2 3

4,5

6

а)

б)

Рис.48. Схемы базирования на операциях обработки поверхностей комплекта постоянных

технологических баз (КПТБ): а – операция 005 (I вариант); б – операция 010 (I вариант)

95

Размерыдетали

Обработкаот КПТБ

ОбработкаКПТБ

Размеры заготовкиот технологическихбаз на первойоперации

005

010

1 2 30 4 5

[Б][А]

[Г]

[Б]

К15 В15

В10

Г0

Л0

А0

4.5

6

4,6

[Z1 ]15

[Z5 ]15

Номер поверхности, оси

Y

Рис.49 Технологические размерные цепи по оси Y

96

Размеры детали

Обработкаот КПТБ

ОбработкаКПТБ

Размеры заготовки

6 7 10 100 80

010

005

[Д] [И]

[Е][3]

Е15

И15

Д5

Д0 И0

М0

З0

Номер поверхности, осиZ

[Z10]15

[Z6]5

123

1,23

Рис.50 Технологические размерные цепи по оси Z

97

4.5. Проставить замыкающие звенья технологических размерных цепей, которыми являются:

снимаемые припуски размеры готовой детали, которые непосредственно не получаются ни на

одной из операций. Замыкающие звенья обозначаются квадратными скобками, например: [Z5

15]. Индексы при буквенном обозначении припуска обозначают:

нижний – номер поверхности, верхний – номер операции.

Индекс при буквенном обозначении размера обозначает номер операции. Размеры готовой детали обозначаются буквой без индекса. Размеры заготовки обозначаются буквой с индексом “0”.

4.6. Выявить контуры технологических размерных цепей. Для каждого замыкающего звена формируется только одна размерная цепь, реализующая принцип “кратчайшего пути”.

При построении размерных цепей и составлении их уравнений нельзя проходить через разрывы осей и участки расположения припусков.

5. Составление уравнений размерных цепей и зависимостей для расчета погрешностей замыкающих звеньев.

Замыкающими звеньями для размерных цепей по оси Y (рис.49) являются припуски и размера А, Б, Г.

Уравнения размерных цепей: [Z1

15] = - K15 – B10 + A0 , [Z5

15] = - B15 + B10 , [Б] = К15 + В10 – А0 , [А] = В15 + К15 , [Г] = - В15 + В10 – Г0

98

Зависимости для расчета погрешностей замыкающих звеньев: ωz1

15 = ωК15 + ωВ10 + ωА0 , ωz5

15 = ωВ15 + ωВ10 , ωБ = ωК15 + ωВ10 + ωА0 ,

ωА = ωВ15 + ωК15 , ωГ = ωВ15 + ωВ10 + ωГ 0 ,

Уравнение размерных цепей по оси Z (рис.50):

[ ]1510Z =и15 – E15 +Д5+M0 – и0,

[ ]5

6Z =Д5 – Д0 , [ ]З = - Е15 + Д5+М0+З0.

Соответствующие колебания припусков и погрешности: ωz10

15 = ωu 15 + ωЕ15 + ωD5 + ωМ 0+ ωu 0 , ωz6

5 = ωД5 + ωД0 , ωЗ = ωЕ15 + ωД5 + ωМ 0 + ωЗ 0.

Расчет колебаний припусков и погрешностей замыкающих звеньев для различных вариантов базирования по осям Y и Z. Погрешности составляющих звеньев размерных цепей определяются по таблицам средне экономических норм точности.

7. Сопоставление колебаний припусков и погрешностей с заданными допусками, выбор варианта базирования, обеспечивающего наименьшее колебание припуска и заданную точность обработки.

Построение и расчет размерных цепей выполняются на бланках (рис.50).

99

Операция000заготов

Операция005 (черн)фрезернаяОпераия010 (чист)фрезернаяОперация 015расточнаячерноваяОперация020расточнаячистоваяОперация сверлильно-резьбонарезнаяОперация030протяжная

Деталь

1234

56

78

91011121314

15

1617

1819202122

6 7 10 100 90 80

З=0 0,5+-Н=25 +0,025

Е=42 0,5+-Д= 19-0,2

Z=0 0,7+-

60 70 100 1000 900 800

Эскиззаготовки

Расчет размеров натехнологические переходы

Исходные данныеР-Р А в Н Zmin

Уравненияразмерныхцепей

Поря

док ра

счет

а

Расчет размерных цепей

Δ Δ

Рис.51. Форма бланка для расчета и построения размерных цепей

100

Приложение 1

РАССПРОСТРАНЕННЫЕ СХЕМЫ БАЗИРОВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ

Схема установки Теоретическая схема базирования 1.Установка заготовки по плоскостям основания и двум боковым сторонам

Заготовка

Приспособление

4 5

1

6

4,5

2 3

12 3

4 5

1 2,3

6

2. Установка заготовки по плоскости (на магнитной плите)

Заготовка Магнитная плита

4

3 25

1

6

1

3

4 5

2

ΙΙ ΙΙ

ΙΙΙ

ΙΙΙ

6

101

Продолжение прил.1

Схема установки

Теоретическая схема базирования

3.Установка заготовки по плоскости и двум отверстиям

1 2 3

5

65

4

61 3

2

4

102

4.Установка вала в трехкулачковом самоцентрирующем патроне

Штангенциркуль

6

1,2

3,4

1 2

3 4 5

6




5.Установка диска в трехкулачковом самоцентрирующем патроне

6

2

1 3

5

2

1,3

4

6

5

4

103

6. Установка вала в центрах

66

1,2

3,4

1 2

3 4

5 Общая осьцентровыхотверстий

5

7. Установка вала на призме

I – общая ось центровых отверстий

6

43

11,23,4

5

6

2




104

8. Установка втулки на цилиндрической оправке (с зазором)

А А

А

А

5

1 2

3 4

6

1,23,4

5

6

9. Установка втулки на разжимной оправке (без зазора)

А

А

3,4

5

1,2

6

5

13

24

6


105



10. Установка заготовки на обрабатываемой поверхности при бесцентровом врезном шлифовании

Заготовка

Шлифующийкруг

Ведущий круг

Опора

Продольныйупор

6

6

5

4

3

2

1

3,4

1,2

Примечание. На теоретических схемах базирования арабскими цифрами

обозначены опорные точки

106



Теоретическая схема базирования 11. Установка на станке заготовки корпусной детали с выверкой ее положения по разметочным рискам

Разметочная риска

Линейка Домкратики

Заготовка

Рейсмус

5

4

3

21

6

4,52,3

6

1

Приложение 2 ПРИМЕРЫ РАЗРАБОТКИ СХЕМ БАЗИРОВАНИЯ

Технологическая задача


Пример возможной реализации

теоретической схемы базирования 1.При фрезеровании паза шириной h выдержать размер а и в , параллельность оси паза относительно поверхности Б, а два паза – основанию А

Б

в

а

h А

Б

А

1 2 3

4 564,5

3,2

6

1

4

51

2

3

6

Заготовка

Приспособление




Пример возможной реализации теоретической схемы базирования

2. При обработке отверстия d в диске выдержать размеры а и в и обеспечить перпендикулярность оси отверстия относительно поверхности А.

А

О

А

d

в

а

3. При обработке поверхностей диаметром d1 и d2 обеспечить их соосность с отверстием d и выдержать размер а

1 2 3

54

6

1

2

34

5

,

6

Кондукторная плита

Заготовка

Призматические губкисамоцентрирующих тисков

А

d1 d

А

d2

а

5

6

4

21

3

6

1,2

3,4

Установка заготовки на цилиндрической оправке с без зазорной (прессовой посадкой)



Теоретическая схема базирования Пример возможной реализации теоретической

схемы базирования 4. При обработке отверстия d в шаре выдержать размер а и обеспечить прохождение оси отверстия через точку 0 – центр шара

d

а

О О

3 2,4

1,5 6 1,6

2

5

4

5 4

3

21

6

3

О

Кондукторная

Конусные губки

плита

самоцентрирующихтисков



Теоретическая схема базирования Пример возможной реализации теоретической

схемы базирования 5. При расточке отверстия d выдержать размер а, параллельность оси отверстия к плоскости А, перпендикулярность оси отверстия к плоскости Б в сечении I-I, симметричность отверстия относительно наружного контура

А

АБ

В

БВ d

H

d

а

6

54

12 3 2,3

4,5

1

6

2 3

1

4 5

Подвижная призма




Пример возможной реализации теоретической

схемы базирования 6. Обработать с применением кондуктора отверстия d1 и d2 во втулках рычага, обеспечив выполнение следующих требований: а)перпендикулярность осей отверстий к плоскости А и симметричность отверстий относительно общей плоскости симметрии втулок рычага Б;

d1

Б

Б

А

А

d1 d2

d2

4 5

1

2

36





схемы базирования б)перпендикулярность осей отверстий к плоскости А и симметричность отверстий относительно плоскостей симметрии втулок X и Y;

Б

В

В

УБ

А

А

Х

d1 d2

d1 d2

4

6

2

1

3

5

У

Х

Резьба левая Резьба правая





схемы базирования в)Перпендикулярность осей отверстий к плоскости А, симметричность отверстий

Б

БВ

D1 d1 d2 Х

относительно плоскости симметрии втулок X и соосность отверстия d1 относительно наружной поверхности втулки

d1 А d2

А

В

Х

2

1

6

4 5

3





схемы базирования г) перпендикулярность осей отверстий к плоскости А, симметричность отверстий относительно плоскости симметрии X и постоянство толщины С стенки левой втулки

Б

А

А

Б

d1

S

Х

d1 d2

d2

2

1

6

5 4

3

S

Примечание: на теоретических схемах базирования арабскими цифрами обозначены опорные точки.

1

Приложение 3 Задания для расчета точности обработки и погрешности базирования

1. На вертикально-фрезерном станке обрабатывают ступенчатую поверхность

втулки, установленную на цилиндрический палец с буртом (рис. I). Диаметр базового отверстия D=30+0,039мм, диаметр установочного пальца d= 007,0

016,030−− мм.

Требуется определить ожидаемую точность выполнения размеров А1 и А2, если известно, что составляющие погрешности установки (погрешности закрепления и положения заготовки) равны 0, т.е. Ез=Еп.з=0. Точность метода обработки принять равной ω =0,120мм. Исходя из схемы установки заготовки в приспособлении погрешность базирования при выполнении размера А1 определяется по уравнению:

Εб А1=Smax=ТD+Smin+Td=0,039+0,007+0,09=0,055мм,

а погрешность базирования при выполнении размера А2 поскольку измерительная и технологическая базы совмещены.

Поскольку по условию задачиε з=εп.з=0 то соответственно

ТА1=ε б А1+ω =0,055+0,120=0,175мм ТА2 =ε б А2+ω =0+0,120=0,120мм 2. Обработка наружной цилиндрической поверхности втулок диаметром

115мм производится при установке их с зазором на жесткой шпиндельной оправке (рис.2). Базовое отверстие имеет диаметр Ø65+0,035мм. Цилиндрическая рабочая поверхность оправки диаметром ( )03,0

06,065 −− мм имеет радиальное биение

относительно ее конусной поверхности 0,020мм, а биение шпинделя станка составляет 0,010мм. Точность метода обработки ω =0,05мм. Определить ожидаемую точность обработки наружной цилиндрической поверхности втулки и ее возможное отклонение от соостности относительно базового отверстия.

3. Для фрезерования паза концевой фрезой рычаг устанавливается в призмах (рис.3). Найти зависимости погрешности базирования для размеров А1, А2, А3, А4. Угол призм α =900. Размер LD между осями базовых цилиндрических поверхностей (d1 и d2) выполнен с отклонениями ±ТL 0 /2.

2

4. На горизонтально- фрезерном станке набором фрез одновременно производят обработку поверхностей 1,2,3,4 (рис.4). Вывести расчетные зависимости для определения погрешности базирования при выполнении размеров А1, А2, А3, А4, А5, А6. Указать размеры, на точность выполнения которых будет оказывать влияние непостоянство силы зажима заготовки. Размеры А7 и А8 выполнены соответственно с отклонениями ±ТА7/2 и ±ТА8/2.

5. На вертикально-сверлильном станке производят обработку ступенчатого отверстия комбинированным зенкером (рис.5).

Вывести зависимости для определения погрешности базирования размеров А1, А2, А3, А5, D1 и D2.

6. При обработке поверхностей заготовки на горизонтально фрезерном станке набором фрез возможно два варианта установки (рис.6). Требуется определить, какая схема установки обеспечивает выполнение заданной точности размеров: 50+0,3 мм, 75-0,2 мм и 40±0,1 мм. Наружная цилиндрическая поверхность заготовки R =30-0,1 мм, диаметр отверстия D =30+0,021 мм. Размеры установочных пальцев d = 007,0

020,030−− мм. Угол призмы α =900. Средняя экономическая точность

метода обработки ω =0,050 мм. Погрешностями закрепления заготовки и погрешностью положения заготовки в приспособлении пренебречь, т.е. принять εз=εп.з=0.

7. При установке заготовок на плоскую поверхность и два отверстия производят обработку поверхностей 1,2,3 и паза, выдерживая размеры А1, А2, А3, А4, А5, А6 и А7 (рис.7). Требуется: определить погрешность базирования для указанных размеров, если известно, что базовые отверстия заготовок D1 и D2 выполнены с допуском ТD1=ТD2=0,013 мм установочные пальцы d1 и d2 с допуском Тd1=Тd2=0,009 мм, а минимальный зазор в сопряжении базовых отверстии с установочными пальцами S1min=S2min =0,007мм. Размер между осями базовых отверстий выполнен с отклонениями ±0,05 мм.

8. У цилиндрических втулок с наружным диаметром d =80-0,2 мм и внутренним D=40+0,050 мм требуется фрезеровать шпоночный паз шириной В=18+0,1 мм, выдерживая размеры H=70-0,2 мм h =90+0,8 мм (рис.8). Смещение оси шпоночного паза е относительно диаметральной плоскости втулки не должно превышать 0,1 мм. Выбрать такую схему установки (из шести), для которой расчетная погрешность базирования для выполняемых размеров В1 Н1 h и отклонения от соостности е минимально и обеспечивается достижение заданной точности обработки.

Угол призм α =900, максимальный зазор при установке заготовки на палец или во втулку Smax=0,01 мм. Допуск на изготовление установочного пальца и центрирующей втулки равен 0,02 мм. Точность метода обработки ω =0,060 мм. Принять εз=εп.з=0.

3

Q А1

D

d А2

+ S

V

Рис.1. Схема фрезерования втулки (к задаче 1)

115

65

1.6

+0,035

Рис.2. Схема установки втулки (к задаче 2)

4

А1 А2

А4

А3

d1

d2

L0

Рис.3. Схема установки рычага (к задаче 3)

А7

А6

А1

А8

А4

А3

А2

А5

Q123

4

Рис.4. Схема обработки поверхностей заготовки (к задаче 4)

5

V

Q Q

SD1

D2

А5

А1

А2

А3

А4

Рис.5.Схема обработки отверстия (к задаче 5)

6

б)

а)

500,1L=150

50-+ 0,1L=150

D

0,350

0,1

40

75 0,2

R

RD

20

50 0,3

0,1

40

0,1

400,1

40

-+

+

-+

-

-+

+

-+ -+

75 0,2-

Рис.6. Схемы установки заготовки при фрезеровании (к задаче 6)

7

1

2

A A1

S 1/2

d1

D1

A2

A3

A6

A5

2e A4

L 0

S/2

d2

3

A2 D2

Рис.7. Схема установки заготовки при механической обработке (к задаче 7)

8

д)

15

H

h

в)

H

Q

H

е)

Q

г)

а)

Q е

В

DQ

d

Q

H Q

H

б)

h

H

Q

Рис.8. Схемы установки заготовки при обработке шпоночного паза (к задаче 8)

9

90

у2 31

47

30

1

80

10

100

10 100

8090

Z

Х-+у=55 0,06

3411

12013

+0,025И=25-+Ж=0 0,1

-+З=0 0,5Р=132-3

+-С=66 1

+-Т=120 0,05131208010090103011

+-

+-

+-З=0 0,5

Ж=0 0,1

+0,025И=25Е=42 0,05Д=15-2

80901001078

+-С=5 1+-В=50 1

А=100-0,3

+-Б=5 154321

ЗАГОТОВКА

ФРЕЗЕРОВАНИЕПЛОСКОСТИ

СВЕРЛЕНИЕ2 ОТВ

ЗАГОТОВКА

ФРЕЗЕРОВАНИЕПЛОСКОСТИ

СВЕРЛЕНИЕ2 ОТВ

ВАРИ

АНТ

1ВА

РИАН

Т 2

ВЫБО

Р БА

З ДЛ

Я ОБ

РАБО

ТКИ

КОМП

ЛЕКТ

А ПТ

Б

ЧЕРНОВАЯ

ЧИСТОВАЯ

ОБРАБОТКА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМКОМПЛЕКТА ПТБ

РАЗМЕРЫДЕТАЛИ

Приложение 4

ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА БАЗ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАЗМЕРНЫЕ ЦЕПИ

Библиографическое описание

1. ГОСТ 21495 -.Базирование и базы в машиностроении.М.,1976. 2. Балакшин Б.С. Теория и практика технологии машиностроения: В 2

кн..М. : Машиностроение, 1982. 310 с.и 286 с. 3. Технология машиностроения (специальная часть): Учебник для

машиностроительных специальностей вузов / А.А.Гусев, Е.Р.Ковальчук, И.М.Колесов и др.М. : Машиностроение, 1986.480с.

4. Корсаков В.С. Основы конструирования приспособлений: Учеб.для вузов.М. :Машиностроение, 1983.277с.

5. Горохов В.А. Проектирование и расчет приспособлений: Учеб.пособие. Минск: Высшая школа, 1986.238с.

6. Сборник задач и упражнений по технологии машиностроения: Учеб.пособие для машиностроительных вузов по спец. “Технология машиностроения”, “ Металлорежущие станки и инструметы”/ В.И. Аверченков, О.А.Горленко, В.Б. Ильицкий и др.М. : Машиностроение,1988.192с.

7. Размерный анализ технологических процессов / В.В.Матвеев, М.М. Тверской, Ф.И.Бойков и др. М. : Машиностроение, 1982.264с.

8. Косилова А.Г., Мещеряков Р.К., Калинин М.А. Точность обработки, заготовки и припуски в машиностроении: Справочник технолога. М. : Машиностроение, 1985. 288 с.

9. Колесов И.М. Основы технологии машиностроения: Учебник для машиностроительных вузов. – М.: Машиностроение, 2001 г. 591 с.

10. Солонин И.С., Солонин С.И. Расчет сборочных и технологических размерных цепей. – М.: Машиностроение, 1980. – 110 с.

11. Справочник технолога - машиностроителя : В 2-х т. -М. : Машиностроение Т.1/ В. Б. Борисов [и др.] ; ред. А. Г. Косилова, ред. Р. К. Мещеряков. -4-е изд., перераб. и доп. -2001.-655 с.

12. Обработка металлов резанием; Справочник технолога А.А. Панов, Н.Г. Бойм и др. Под общей редакцией А.А. Панова 2е издание. – М.: Машиностроение, 2004, – 784 с.: ил.

13. Станочные приспособления: Справочник в 2-х т. Б.Н. Вардашкин и др. – М.: Машиностроение, 1984, – Т.1 – 256 с. Т2 – 656 с.

14. Станочные приспособления. Альбом А.Г. Схиртладзе, В.Ю. Новиков и др. – Йошкар – Ола, 1988. – 169 с.

Documents

РАСЧЕТ ПРИПУСКОВ И МЕЖПЕРЕХОДНЫХ …files.lib.sfu-kras.ru/ebibl/umkd/371/u_course.pdfловиях получения заготовок и их обработки,