Технологический процесс и его структура

СОДЕРЖАНИЕ

I. Общие сведения.................................................................................. 4

II. Текст лекций...................................................................................... 5

Лекция 1. Введение.............................................................................. 5

Лекция 2. Основы проектирования технологических процессов

обработки деталей................................................................................ 9

Лекция 3. Основы базирования......................................................... 13

Лекция 4. Точность обработки деталей............................................... 16

Лекция 5. Качество поверхностей деталей машин.............................. 24

Лекция 6. Выбор заготовок................................................................. 31

Лекция 7. Определение припусков на механическую обработку... 33

Лекция 8. Расчет размерных цепей..................................................... 37

Лекция 9. Методы обработки основных поверхностей. Технологиче­
ские основы типизации методов обработки......................................... 46

Лекция 10. Обработка наружных цилиндрических поверхностей.... 52
Лекция 11. Обработка внутренних цилиндрических поверхностей

(отверстий).......................................................................................... 67

Лекция 12. Методы обработки плоских поверхностей...................... 91

Лекция 13. Методы обработки резьбовых поверхностей................ 106

Лекция 14. Обработка зубчатых поверхностей................................ 116

Лекция 15. Обработка шлицевых поверхностей и шпоночных пазов.. 123

Литература 130

Процесс создания любого оборудования разделяют на два этапа: проек­тирование и изготовление. Первый этап завершается разработкой конструкции оборудования и представлением ее в чертежах, второй – реализацией разрабо­танной конструкции с помощью технологического процесса, т.е. изготовлением оборудования.

Любое оборудование является сложной системой. Технология машино­строения изучает связи и закономерности в производственных процессах изго­товления оборудования.

Под производственным процессом понимают совокупность всех этапов, которые проходят исходные продукты на пути их превращения в готовое обо­рудование. Этапы производственного процесса, на протяжении которых проис­ходит качественное изменение объекта производства, называют технологиче­скими процессами.

В зависимости от содержания, различают технологические процессы по­лучения заготовок, изготовления деталей, сборки отдельных частей и оборудо­вания в целом и др.

В курсе «Технологические основы машиностроения» (ТОМ) изучаются процессы механической обработки деталей машин и аппаратов, их сборки, во­просы выбора заготовок и методы их изготовления.

В курсе ТОМ рассматриваются вопросы взаимодействия станка, приспо­собления, режущего инструмента и обрабатываемой детали. Основным вопро­сом является построение наиболее рациональных технологических процессов обработки деталей или сборки изделий.

Возможность построения рационального технологического процесса об­работки или сборки должна быть предусмотрена при проектировании детали или узла. Конструктор должен представлять процесс изготовления проектируе­мого изделия и стремиться к обеспечению технологичности как отдельных де­талей, так и всего изделия в целом.

Под технологичностью конструкции понимаются свойства конструкции, определяющие ее приспособленность к достижению оптимальных затрат при производстве, эксплуатации и ремонте. Другими словами, технологичная кон­струкция обеспечивает изготовление, ремонт и эксплуатацию изделия наибо­лее экономичными методами. Чем технологичней изделие, тем меньше трудо­емкость и себестоимость его изготовления, тем удобней его ремонт и эксплуа­тация.

Изделие и его элементы

Изделием в машиностроении называют любой предмет производства, из­готовляемый на предприятии. Изделием может быть сложная машина, ее эле­мент в сборе (сборочная единица) и отдельная деталь.

Деталь - это изделие, изготовленное из однородного материала без при­менения сборочных операций. Характерный признак детали - отсутствие разъ­емных и неразъемных соединений.

Сборочная единица - это изделие, составные части которого подлежат со­единению (резьбовыми соединениями, сваркой, пайкой, склеиванием, крепеж­ными изделиями, по посадкам и т.д.). Сборочная единица может состоять из отдельных деталей, может включать в себя более мелкие сборочные единицы.

Примером детали может быть зубчатое колесо, изготовленное из цельной заготовки (отливки или штамповки), но это же зубчатое колесо может быть сборочной единицей из нескольких деталей (ступицы, диска и венца), сварен­ных между собой.

Исходные данные для проектирования технологического процесса

Исходной информацией для проектирования технологического процесса служат рабочие чертежи деталей, сборочные чертежи и объем годового выпус­ка изделий.

Технологический процесс механической обработки проектируют на ос­нове рабочего чертежа детали. В рабочих чертежах и технических требованиях содержатся сведения о точности, параметрах шероховатости и другие требова­ния к изделию.

Для разработки технологического процесса обработки детали необходимо предварительно изучить ее конструкцию и функции, выполняемые в узле, ме­ханизме, машине, проанализировать технологичность конструкции и прокон­тролировать чертеж. Рабочий чертеж детали должен иметь все данные, необхо­димые для исчерпывающего и однозначного понимания конструкции и требо­ваний к детали при ее изготовлении и контроле, и соответствовать действую­щим стандартам.

Анализ технологичности проводят по двум признакам: с одной стороны, деталь должна быть технологична как объект изготовления; с другой стороны, должна обеспечивать технологичную и удобную сборку и демонтаж как со­ставная часть сборочной единицы или изделия.

Контроль чертежа должен включать проверку соответствия точности размеров и параметров шероховатости, требований к взаимному расположению поверхностей, правильности простановки размеров и возможных ошибок кон­структора.

Однако выбор оптимального варианта технологического процесса зави­сит в значительной степени от объема выпуска и производственных возможно­стей предприятия. При определении объема выпуска изделия необходимо учи­тывать процент запасных частей. Объем годового выпуска определяет тип про­изводства.

Поверхности и базы

Базирование - придание заготовке требуемого положения в пространстве относительно станка и режущего инструмента.

Приложение сил к заготовке для обеспечения постоянства ее положения, достигнутого при базировании, называется закреплением.

Процесс базирования и закрепления заготовки называют установкой.

При установке деталей для обработки на станках различают следующие поверхности:

- обрабатываемые поверхности, с которых снимается слой металла;

- поверхности - базы, определяющие положение детали при обработке;

- поверхности, воспринимающие зажимные усилия;

- поверхности, от которых измеряют выдерживаемые размеры;

- необрабатываемые поверхности.
База - поверхность, сочетание поверхностей, ось или точка, принадлежа­
щие заготовке и используемые для базирования.

Различают базы технологические, сборочные, конструктивные.

По ГОСТ 3.1109 - 82 технологической базой называется поверхность, со­четание поверхностей, ось или точка, используемая для определения положе­ния заготовки в процессе изготовления.

Технологические базы разделяются на установочные и измерительные.

Установочной базой называют поверхности заготовки, которыми она ус­танавливается для обработки в определенном положении относительно станка и режущего инструмента.

Установочными базами могут быть плоские поверхности, наружные и внутренние цилиндрические поверхности, конические поверхности, поверхно­сти центровых отверстий.

В качестве установочных баз могут использоваться обработанные и необ­работанные поверхности. Необработанные поверхности называются черновыми базами и используются только на начальных операциях обработки. Обработан­ные поверхности называют чистовыми базами и используют в качестве баз для последующих операций.

Установочные базы могут быть основными и вспомогательными.

Основной установочной базой называется поверхность детали, которая служит для установки детали при обработке и сопрягается с другой деталью при сборке.

Примером основной установочной базы может служить посадочное от­верстие зубчатого колеса. При обработке колесо базируется отверстием на оп­равке, благодаря чему обеспечивается совпадение осей посадочного отверстия и делительной окружности зубьев. При сборке поверхность отверстия сопряга-13

ется с поверхностью вала. Совпадение установочных баз зубчатого колеса при обработке и сборке обеспечивает правильную работу его в собранном узле.

Вспомогательной установочной базой называют поверхность детали, ко­торая служит только для установки ее при обработке.

Примером вспомогательной установочной базы являются центровые от­верстия валов.

Измерительная база - поверхность, от которой при измерении произво­дится отсчет размеров.

Сборочная база - поверхность, которая определяет положение данной де­тали относительно других деталей в узле или изделии.

Конструктивная база - совокупность поверхностей, линий, точек, от ко­торых задаются размеры и положение других деталей при разработке конст­рукций.

Исходными данными для выбора баз являются: чертеж детали со всеми необходимыми требованиями, вид и точность заготовки, условия расположения и работы детали в машине.

При выборе технологических баз следует руководствоваться принципами постоянства базы и совмещения баз.

Принцип постоянства базы

Наибольшая точность обработки достигается при обработке детали с од­ной установки. Однако это не всегда возможно. Для достижения наибольшей точности необходимо все дальнейшие установки детали производить по той же базе. Каждая перемена базы увеличивает погрешность установки детали.

Принцип постоянства базы: для выполнения всех операций обработки де­тали следует использовать одну и ту же установочную базу.

Для выполнения этого принципа часто создают базы, не имеющие конст­рукторского назначения, например, центровые отверстия у валов.

Принцип совмещения баз

Для достижения наибольшей точности обработки необходимо стремиться использовать одну и ту же поверхность в качестве различных баз.

Целесообразно в качестве измерительной базы использовать установоч­ную базу, если это возможно. Еще более высокой точности обработки можно достигнуть, если совместить установочную, измерительную и сборочную базы.

Принцип совмещения баз: сборочная база является одновременно устано­вочной и измерительной.

Решение вопроса о возможности использования установочной базы в ка­честве измерительной зависит от того, какой размер детали должен быть точно выдержан и от какой поверхности при измерении может быть произведен от­счет размера.

На рисунке 3.1 а точно выдерживается размер х, и отсчет этого размера производится от поверхности А-А, которая в данном случае является одновре­менно измерительной и установочной базой.

Рис.3.1. Установочная и измерительная базы

На рисунке 3.1 б точно выдерживается размер у, и отсчет его производит­ся от поверхности В-В, которая в этом случае является измерительной базой; установочной базой по-прежнему является поверхность А-А. В последнем слу­чае точность размера у будет зависеть от точности размера, который связывает установочную и измерительную базы.

Основные правила выбора баз

1. Следует использовать принцип совмещения баз (при совмещении измери­тельной и установочной баз погрешность базирования равна нулю).

2. Следует соблюдать принцип постоянства базы, т.е. на всех основных опера­циях использовать в качестве технологических баз одни и те же поверхно­сти.

3. Когда постоянство установочных баз обеспечить невозможно, в качестве но­вой базы принимают поверхности наиболее чисто и точно обработанные.

4. Если у заготовки есть необрабатываемые поверхности, установив по кото­рым, можно с одной установки полностью обработать деталь, то их следует принимать за установочные базы.

5. За установочные базы следует принимать такие поверхности, которые не до­пускали бы деформации детали от сил закрепления и резания.

6. Базы должны обеспечивать хорошую устойчивость и надежность установки заготовки.

Понятие точности

Точность - основная характеристика деталей и машин. Под точностью в машиностроении понимается степень соответствия производимых изделий за­ранее установленному прототипу или образцу. В качестве образца принимает­ся деталь, заданная чертежом.

Точность детали, полученной в результате механической обработки, оп­ределяется:

- отклонениями действительных размеров детали от требуемых;

- отклонениями от геометрической формы детали или ее элементов (от­клонения от прямолинейности, плоскостности, круглости, цилиндрич-ности и пр.);

- отклонениями поверхностей и осей детали от точного взаимного распо­ложения (отклонения от параллельности, перпендикулярности, соосно­сти, симметричности и пр.);

- шероховатостью поверхности.

Отклонения значений параметров реальной детали от детали, заданной чертежом, характеризует величину погрешности.

4.2. Факторы, влияющие на точность обработки на металлоре­жущих станках

Общая погрешность выполняемого размера складывается из нескольких составляющих. На точность обработки на металлорежущих станках влияют:

- неточность станка А_ст;

- погрешность установки А_уст;

- неточность инструмента и его износ А_ин;

- неточность установки инструмента А_настр;

- деформации деталей во время обработки, вызванные силами резания и закрепления А_деф;

- тепловые деформации А_г;

- деформации, вызванные внутренними напряжениями в материале де­тали А_а;

- погрешность измерения А_изм;

- ошибка исполнителя А_исп.

Рассмотрим подробнее каждую из перечисленных погрешностей, опреде­лим причины ее возникновения и степень влияния на окончательную точность детали.

Неточность станков

Точность станка в ненагруженном состоянии (геометрическая точность станка) зависит главным образом от точности изготовления деталей станка и точности их сборки. Нормы точности станка всегда выше норм точности дета­лей, получаемых на этом станке. Нормы точности и методы проверки точности станков регламентируются стандартами. Вследствие износа в процессе экс­плуатации точность станка изменяется. Появляются такие отклонения как бие­ние шпинделя (износ подшипников), непрямолинейность направляющих, по которым перемещается каретка суппорта, смещение центров передней и задней бабки, повышенные вибрации и т.п. Это приводит к несоосности поверхностей, смещению осей, искажению геометрической формы, ухудшению параметров шероховатости поверхностей детали.

Погрешность установки

При установке детали на станке еѐ фактическое положение отличается от требуемого. Отклонение положения установленной заготовки от требуемого называется погрешностью установки.

s =fs-,s;б, (4.1)

уст J баз ' закр ' пр '

где б_баз - погрешность базирования;

£_зак_р - погрешность закрепления;

е_пр - погрешность приспособления.

Погрешность базирования s _баз возникает при несовпадении измеритель­ной и установочной баз заготовки. При совпадении измерительной и устано­вочной баз погрешность базирования равна нулю. Так, на рисунке 4.1 погреш­ность базирования размера L равна нулю, так как измерительная и установоч­ная базы совпадают: е_базЬ = 0. Погрешность базирования размера К равна до­пуску на размер, связывающий измерительную и установочную базы: в_базК= δ.

Рис. 4.1. Схема установки детали на плоскую поверхность

При несовпадении измерительной и установочной баз погрешность бази­рования определяют путем расчета, исходя из геометрических элементов схемы установки (рисунок 4.2).

Погрешность базирования размера L при посадке детали на разжимную оправку без зазора

при посадке с зазором А:

_£баз_Ь = ^ + А. (4.3)

Рис. 4.2. Схема установки детали на цилиндрическую оправку с зазором

Погрешность базирования для размеров, определяемых инструментом, равна нулю. К таким размерам относятся размеры, определяемые только разме­ром инструмента: диаметром сверла, зенкера, развертки, шириной фрезы и т.п. Для размеров, определяющих взаимное положение поверхностей, обработан­ных с одной установки, погрешность базирования также равна нулю.

На погрешность базирования влияют погрешность формы и параметры шероховатости базовой поверхности, поэтому в качестве баз следует выбирать наиболее точно обработанные поверхности.

Погрешность закрепления вызвана смещение измерительной базы по на­правлению измеряемого размера под действием сил закрепления. На рисунке 4.1 погрешность закрепления размеров L и К £_{закр К} Ф 0, s_{3aKp L} Ф 0, так как из­мерительная база размеров перемещается под действием прижимной силы.

Погрешность закрепления определяется в основном деформациями в мес­те контакта заготовки с установочными элементами. Контактные деформации зависят от величины прижимной силы Q:

y = C-Q", (4.4)

где С и п - коэффициенты, зависящие от вида контакта, материала, шероховато­сти поверхности.

у

Y i

Qi

Q

Рис. 4.3. Зависимость контактных деформаций от прижимной силы

Необходимо отличать погрешность установки от неправильной схемы ус­тановки. Сила закрепления должна надежно прижимать базовую поверхность заготовки к установочным элементам приспособления. Поворот или смещение заготовки при закреплении указывает на неправильную схему установки.

Погрешность приспособления _пр определяется:

- погрешностью изготовления и сборки самого приспособления;

- износом установочных элементов;

- погрешностью установки приспособления на станке. Способы устранения или уменьшения этих погрешностей:

 

- при использовании одного приспособления его погрешность посто­янна и ее можно учесть при настройке. При использовании несколь­ких приспособлений-дублеров их погрешность будет входить в по­грешность установки;

- износ установочных элементов приспособлений периодически кон­тролируется и при достижении предельно допустимой величины их заменяют. Для уменьшения износа установочные элементы выполня­ют из закаленной стали, хромируют или наплавляют твердым спла­вом.

- погрешность установки самого приспособления на станке (перекосы, смещения) уменьшают путем установки фиксаторов, направляющих элементов и т.п. на столе станка.

Погрешности £_баз, £_закр, _пр - величины векторные. Погрешность установки определяют как векторную сумму

ч

(4.5)

„ 2, ~ 2, 2

£ + £ + £

уст

баз закр пр

Погрешность приспособления обычно значительно меньше, чем погреш­ности базирования и закрепления. Поэтому с достаточной степенью точности погрешность установки можно определить, учитывая только погрешности ба­зирования и закрепления.

Степень точности инструмента и его износ

Инструмент, как и всякое другое изделие, имеет свою точность изготовле­ния. Погрешности инструмента переносятся на обрабатываемую деталь. Раз­меры и точность стандартных инструментов регламентированы стандартами. Выбранный инструмент должен обеспечивать заданную точность обработки.

На точность обработки существенно влияет износ инструмента. Износ инструмента характеризуется начальным износом и _н (приработкой режущей

кромки) и размерным износом. Приработка режущей кромки - это износ на первой 1000 м пути резания. Во время приработки режущей кромки износ идет более интенсивно, чем при установившемся режиме резания. Размерный износ характеризуется удельным износом и_о за время пути резания в 1000 м. Величи­на удельного износа для различных инструментов в зависимости от конкретных условий обработки приводится в справочных таблицах. Приняв по норматив­ным данным величину удельного износа и для обработки партии деталей од-

ним инструментом без переточки, можно определить его размерный износ А _и в мкм:

А =и +-^—-и, (4.6)

" " 1000 °

где L - длина пути резания, м.

Длину пути резания можно определить по скорости резания V, м/мин, и стойкости инструмента Т, мин.:

L = V-T.

Неточность установки инструмента

Периодическая смена затупившегося инструмента вызывает необходи­мость настройки станка на выполняемый размер. Однако невозможно обеспе­чить совершенно одинаковое положение инструмента для обработки другой партии деталей. Задача настройки или установки инструмента на размер - обес­печить выполнение размеров детали в пределах поля допуска.

Установка инструмента, рабочих элементов станка и установочных эле­ментов приспособления в положение, обеспечивающее получение размера в поле допуска, называется размерной наладкой станка.

Процесс наладки состоит в том, чтобы обеспечить совпадение середины поля мгновенного рассеяния с наладочным размером.

Наладка может производиться следующими методами:

- методом пробных стружек и промеров;

- методом пробных деталей;

- по калибрам наладчика (с меньшими полями допусков);

- статическая наладка (на неработающем станке) по эталону.

Деформации системы станок-приспособление-инструмент-деталь

Система станок-приспособление-инструмент-деталь (СПИД) - это замк­нутая упругая система, в которой в процессе обработки действуют силы реза­ния, закрепления и силы тяжести. Эти силы вызывают деформации, влияющие на точность обработки.

Точность обработки зависит от жесткости системы. Под жесткостью уп­ругой системы понимают ее способность оказывать сопротивление действию сил, стремящихся ее деформировать. При отсутствии достаточной жесткости под действием сил резания и других сил система деформируется, что приводит к искажению формы детали и получению ее неправильных размеров. С жестко­стью системы СПИД связано и явление вибрации. Системы, обладающие большой жесткостью, могут работать с более высокими режимами резания без появления вибраций, что обеспечивает большую производительность.

На рисунке 4.4 показана деформация вала под действием сил резания при обработке на токарном станке в центрах без люнета. На рисунке 4.5 показано

разложение силы резания на составляющие.

Рис. 4.4. Деформация вала при обработке на токарном станке в центрах без люнета

На точность обработки преимущественно влияют те деформации систе­мы, которые изменяют расстояние между режущей кромкой инструмента и об­рабатываемой поверхностью, т.е. деформации, направленные по нормали к об­рабатываемой поверхности. Поэтому в технологии машиностроения жестко­стью технологической системы принято называть отношение составляющей силы резания Р_у, направленной по нормали к обрабатываемой поверхности, к смещению у режущей кромки инструмента в том же направлении:

Р

}= —. (4.7)

у

Рис. 4.5. Разложение силы резания на составляющие

Величина деформации прямо пропорциональна силе Р_у и обратно про­порциональна жесткости системы:

P_v

У = —. (4.8)

j

Введя понятие податливости системы как величины, обратной жесткости со = 1 /у, получим:

у = Р_усо. (4.9)

Погрешность, вызванная деформациями всех звеньев системы СПИД

\ _{=у =} Р _{а +а} +со +а}}. (4.10)

деф J у cm np ин дет

Высокая жесткость системы СПИД является одним из основных условий обеспечения точности обработки.

Повышение жесткости технологической системы приводит к уменьше­нию вибраций ее звеньев и, следовательно, позволяет повышать режимы реза­ния, не снижая точности обработки.

Тепловые деформации

На точность механической обработки деталей существенно влияют тем­пературные деформации обрабатываемой детали, инструмента и деталей стан­ка, вызываемые их нагревом.

Тепловые деформации возникают из-за нагрева детали и инструмента в зоне резания и нагрева станка теплом, образующимся при трении движущихся частей станка. Тепловые деформации особенно влияют на точность деталей при выполнении окончательных, чистовых операций.

При обработке с охлаждением детали и инструмента смазывающе-охлаждающей жидкостью тепловые деформации всей системы СПИД значи­тельно уменьшаются.

Остаточные напряжения в материале заготовок

Внутренними или остаточными называют напряжения, существующие в заготовке при отсутствии внешних нагрузок. Они полностью уравновешивают­ся, и их действие в заготовках внешне не проявляется

Причиной появления внутренних остаточных напряжений является не­равномерное охлаждение заготовки при литье, ковке, штамповке, сварке.

Особенно характерны внутренние напряжения для крупных, нежестких и толстостенных заготовок.

С течением времени внутренние напряжения в заготовке выравниваются. При снятии поверхностного слоя материала (особенно при черновых операци­ях, где снимается значительный слой) происходит нарушение равновесия внут­ренних напряжений и деталь деформируется из-за их перераспределения. Это особенно проявляется при обработке крупных литых заготовок.

Для снятия внутренних напряжений заготовок применяют медленное ох­лаждение (например, вместе с печью) и термообработку (отжиг, отпуск, старе­ние естественное или искусственное). Термообработку применяют и после чер­новой обработки перед чистовыми операциями. На чистовых операциях уменьшаются деформации, полученные на черновых операциях. Чистовые опе­рации, на которых снимается очень небольшой слой металла, исправляют фор­му детали и придают ей окончательные размеры.

Погрешность измерения

На погрешность измерения влияют точность мерительного инструмента и качество поверхности детали. Если поверхность детали имеет большую ше­роховатость, то при контроле размера детали измерение производят по верши­нам или впадинам микронеровностей, что может существенно повлиять на по­казания при измерении. Чтобы достичь заданной точности размеров детали и установить при контроле, действительно ли получен заданный размер, необхо­димо обеспечить при обработке надлежащий класс шероховатости поверхно­сти. Степень точности размера и параметры шероховатости поверхности связа­ны между собой. Параметр шероховатости Rz для размеров 5 - 10 квалитетов точности не должен превышать 25 % величины поля допуска на обрабатывае­мый размер. Для размеров, выполняемых по 11 и более грубым квалитетам, па­раметр шероховатости не должен превышать 12,5 % от величины поля допуска. Суммарную погрешность обработки трудно определить теоретически из-за различного характера и направленности перечисленных погрешностей. Одни погрешности дают увеличение размеров, другие - уменьшение; некоторые по­грешности компенсируют друг друга, другие, наоборот, накладываются и уве­личивают общую погрешность. Путем расчета определить влияние каждого из перечисленных факторов при их совместном действии затруднительно. Поэто­му, общую погрешность обработки представляют как алгебраическую сумму погрешностей, учитывая те погрешности, которые действуют в направлении обрабатываемого размера

Аобщ = ^А_г. (4.11)

В справочной литературе приводятся таблицы достижения определенной точности различными методами обработки и инструментами, т.е. приводится величина технологического допуска 5 на выполняемый размер. Общая по­грешность обработки должна находиться в пределах поля допуска на выпол­няемый размер

^Ao6_m=T;^A i -^S. (4.12)

Таблицы составляются на основании опытных данных для различных ме­тодов обработки. Этими таблицами пользуются при проектировании техноло­гических процессов.

Лекция 6. ВЫБОР ЗАГОТОВОК

Рассматриваемые вопросы: Виды и способы получения заготовок. За­готовки для типовых деталей.

Заготовка – это предмет производства, из которого изменением формы и размеров, свойств материала и шероховатости поверхности изготавливают де­таль.

Выбрать заготовку – значит определить ее рациональный вид, опреде­ляющий конфигурацию заготовки, метод ее получения, размеры, припуски на обработку.

При выборе заготовки учитывают форму, размеры и массу детали, мате­риал, масштаб производства, периодичность повторения, размеры припусков на обработку и точность размеров.

Конфигурация заготовки вытекает из конструкции детали и определяется ее размерами и материалом, а также условиями работы детали.

Метод получения заготовки определяется назначением и конструкцией детали, материалом и объемом выпуска.

Материал заготовки обычно задается конструктором на рабочем чертеже. Конструктор назначает технические требования, предъявляемые к детали, и может задавать метод изготовления заготовки. Технолог при разработке техно­логического процесса обработки детали обязан проверить обоснованность при­нятых конструктором решений. От правильности выбора заготовки зависят трудоемкость и себестоимость обработки. При изготовлении заготовки, макси­мально приближающейся по форме и размерам к готовой детали, значительная часть трудоемкости относится на долю изготовления заготовки и меньшая часть – на механическую обработку. И, наоборот, при изготовлении заготовок простой формы с большими припусками основная доля трудоемкости прихо­дится на механическую обработку.

Уравнение размерной цепи

Для достижения требуемой точности машины и ее отдельных деталей не­обходимо правильно установить размеры и допускаемые отклонения размеров для отдельных деталей и их взаимного расположения. Эта задача требует рас­чета размерных цепей.

Размерной цепью называется замкнутая цепь взаимно связанных разме­ров, определяющих взаимное положение поверхностей и осей детали или дета­лей.

Различают следующие виды размерных цепей:

– размерные цепи с линейными размерами и параллельными звеньями;

– размерные цепи с линейными размерами и непараллельными звеньями;

– размерные цепи с угловыми размерами;

– пространственные размерные цепи.

Элементы детали или узла, образующие размерную цепь, называют звеньями размерной цепи.

Звено размерной цепи - это размер, определяющий расстояние между по­верхностями или осями.

Исходное или замыкающее звено - это размер, связывающий поверхности или оси, расстояние между которыми необходимо обеспечить. Исходным это звено называется тогда, когда с него начинается построение размерной цепи, замыкающим - когда оно при построении размерной цепи получается послед­ним. Все остальные звенья в размерной цепи называются составляющими.

Изменение величины составляющего звена оказывает влияние на вели­чину замыкающего звена. Составляющее звено называется увеличивающим, если с его увеличением увеличивается замыкающее звено. Составляющее звено называется уменьшающим, если с его увеличением замыкающее звено умень­шается.

А ₁

-*-

А ₂

а

А ₁

А,

б

Рис.8.1. Размерная цепь с параллельными звеньями

1 – уменьшающее звено, замыкающее звено

а

ось; б – схема размерной цепи: А ₁

А

увеличивающее звено,

А

Каждое из составляющих звеньев размерной цепи может изменяться в пределах своего допуска. Эти изменения составляющих размеров влекут за со­бой изменение величины замыкающего звена. Для определения величины за­мыкающего звена используют уравнение размерной цепи:

k -i

A = Е i -4

(8.1)

i =1

где к- Q' А-Аt

общее число звеньев в размерной цепи;

передаточное отношение;

замыкающее звено;

составляющее звено. Для линейных цепей с параллельными звеньями передаточное отношение для увеличивающих составляющих звеньев равно 1, для уменьшающих состав­ляющих звеньев – равно минус 1, т.е. уравнение (8.1) для линейной размерной цепи с параллельными звеньями можно представить в виде

А = ЕД-ЁД, (8.2)

i =\ i =\

где Д. - увеличивающее составляющее звено;

т - число увеличивающих составляющих звеньев; Д. - уменьшающее составляющее звено; п - число уменьшающих составляющих звеньев. Определим предельные размеры замыкающего звена А _А для размерной

цепи на рисунке 8.1. Наибольший предельный размер А _Атах и наименьший пре­дельный размер Аmin будут соответственно равны:

А ma_X = Amax-Ami„, (8.3)

А _т1„= А _т1„-Л_тах. (8.4)

При вычитании уравнения (8.4) из уравнения (8.5) получим:

А _тах - А n*, = (А _тах - А _т1„) + (Л_тах - Л_т1„) (8.5)

или

S_A = S 2 + S. (8.6)

Мы получили уравнение допусков для размерной цепи. Таким образом, допуск замыкающего звена равен сумме допусков составляющих звеньев:

A = Z, (8.7)

2= 1

где S_A - допуск замыкающего звена; 5_t - допуск составляющего звена. Приведенное уравнение допусков (8.7) является основным уравнением размерного анализа, из которого вытекают два основных правила.

1. В качестве замыкающего звена в размерной цепи надо выбирать са­
мое грубое (с точки зрения эксплуатации) по точности звено, чтобы
для него можно было назначить суммарный допуск всей размерной
цепи.

Это правило основано на том, что на замыкающем звене, как на послед­нем по процессу изготовления, накапливаются погрешности предшествующей обработки всех составляющих звеньев.

2. Для облегчения решения размерной цепинеобходимо проектировать
размерные цепи с наименьшим числом звеньев.

Это правило называют правилом короткой размерной цепи. Это объясня­ется тем, что при большом количе