Расчет операционных размеров

 

Под операционным понимается размер, проставленный на операционном эскизе и характеризующий величину обрабатываемой поверхности или взаимное расположение обрабатываемых поверхностей, линий или точек детали. Расчет операционных размеров сводится к задаче правильного определения величины операционного припуска и величины операционного допуска с учетом особенностей разработанной технологии.

Под длинновыми операционными размерами понимаются размеры, характеризующие обработку поверхностей с односторонним расположением припуска, а также размеры между осями и линиями. Расчет длинновых операционных размеров проводится в следующей последовательности:

1. Подготовка исходных данных (на основе рабочего чертежа и операционных карт).

2. Составление схемы обработки на основе исходных данных.

3. Построение графа размерных цепей для определения припусков, чертежных и операционных размеров.

4. Составление ведомости расчета операционных размеров.

На схеме обработки (рисунок 1.5) помещаем эскиз детали с указанием всех поверхностей данной геометрической структуры, встречающихся в процессе обработки от заготовки до готовой детали. В верхней части эскиза указаны все длинновые чертежные размеры чертежные размеры с допусками (С), а снизу все операционные припуски (1z2, 2z3, …, 13z14). Под эскизом в таблице обработки указаны размерные линии, характеризующие все размеры заготовки, ориентированные односторонними стрелками, таким образом, чтобы к одной из поверхностей заготовки не подходило ни одной стрелки, а к остальным поверхностям подходило только по одной стрелке. Далее указаны размерные линии, характеризующие размеры механической обработки. Операционные размеры, ориентированы в направлении обрабатываемых поверхностей.

 

Рисунок 1.5 Схема обработки детали

Далее строим граф исходных структур (исходное «дерево») соответствующий исходной структуре, образованной связями между поверхностями в виде чертежных размеров и припусков.

На графе исходных структур соединяющих поверхности 1 и 2 волнистыми ребрами, характеризующими величину припуска 1z2, поверхности 3 и 4 дополнительными ребрами, характеризующими величину припуска 3z4 и т. д. А также проводим толстые ребра чертежных размеров 2с13, 4с6 и т. д.

 

Рисунок 1.6 Граф исходных структур

 

- вершина графа. Характеризует поверхность детали. Цифра в круге обозначает номер поверхности на схеме обработки.

- Ребро графа. Характеризует вид связей между поверхностями.

"z" - Соответствует величине операционного припуска, а "c" – чертежному размеру.

На основании разработанной схемы обработки строится граф произвольных структур. Построение производного древа начинается с поверхности заготовки, к которой на схеме обработки не подводится ни одной стрелки. На рисунке 1.5 такая поверхность обозначена цифрой «1». От этой поверхности проводим те ребра графа, которые касаются её. На конце этих ребер указываем стрелки и номера тех поверхностей, до которых указанные размеры проведены. Аналогичным образом достраиваем граф согласно схеме обработки.

 

Рисунок 1.7 Граф производных структур

- вершина графа. Характеризует поверхность детали. Цифра в круге обозначает номер поверхности на схеме обработки.

 - ребро графа. Характеризует вид связей между поверхностями, соответствует длинновым операционным размерам и размерам заготовки .

В результате наложения исходного «дерева» на производное «дерево» получим композицию «деревьев», называемую графом размерных цепей (рисунок 1.8):

 

Рисунок 1.8 Граф размерных цепей

- Вершина графа. Характеризует поверхность детали.

- Ребро графа. Составляющее звено размерной цепи соответствует операционному размеру или размеру заготовки.

- Ребро графа. Замыкающее звено размерной цепи соответствует чертежному размеру.

- Ребро графа. Замыкающее звено размерной цепи соответствует операционному припуску.

На всех ребрах графа проставляем знак ( «+» или «–» ), руководствуясь следующим правилом: если ребро графа входит своей стрелкой в вершину с большим номером, то на этом ребре ставим знак «+»,если ребро графа входит своей стрелкой в вершину с меньшим номером, то на этом ребре ставим знак «–» (рисунок 1.8). Принимаем во внимание, что нам неизвестны операционные размеры, и по схеме обработки (рисунок 1.5) определяем приблизительно величину операционного размера или размера заготовки, используя для этой цели чертежные размеры и минимальные операционные припуски, которые складываются из величин микронеровностей (Rz), глубины деформационного слоя (Т) и пространственного отклонения (Δпр), получившихся на предшествующей операции.

Далее приступаем к заполнению карты выбора и расчета операционных размеров.

Графа 1. В произвольной последовательности переписываем все чертежные размеры и припуски.

Графа 2. Указываем номера операций в последовательности их выполнения по маршрутной технологии.

Графа 3. Указываем наименование операций.

Графа 4. Указываем тип станка и его модель.

Графа 5. Помещаем упрощенные эскизы в одном неизменном положении для каждой операции с указанием обрабатываемых поверхностей согласно маршрутной технологии. Нумерация поверхностей производится в соответствии со схемой обработки (рисунок 1.5).

Графа 6. Для каждой обрабатываемой на данной операции поверхности указываем операционный размер.

Графа 7. Термообработку детали не производим на данной операции, поэтому графу оставляем не заполненной.

Графа 8. Заполняется в исключительных случаях, когда выбор измерительной базы ограничивается условиями удобства контроля операционного размера. В нашем случае графа остается свободной.

Графа 9. Указываем возможные варианты поверхностей, которые можно использовать в качестве технологических баз с учетом рекомендаций, приведенных в [5].

Выбор поверхностей, используемых в качестве технологических и измерительных баз, начинаем с последней операции в порядке, обратном ходу технологического процесса. Уравнения размерных цепей записываем по графу исходных структур.

После выбора баз и операционных размеров приступаем к расчету номинальных значений и выбору допусков на операционные размеры.

Расчет длинновых операционных размеров базируется на результатах работы по оптимизации структуры операционных размеров и производится в соответствии с последовательностью работ. Подготовка исходных данных для расчета операционных размеров производится путем заполнения граф

13-17 карты выбора баз и расчета операционных размеров.

Графа 13. Для замыкания звеньев размерных цепей, являющихся чертежными размерами, записываем минимальные значения этих размеров. Для замыкания звеньев, представляющих собой операционные припуски, указываем величину минимального припуска, которая определяется по формуле:

 

z _min = Rz + Т,

 

гдеRz – высота неровностей, полученных на предыдущей операции;

Т – глубина дефектного слоя, образовавшегося на предыдущей операции.

Значения Rz и Т определяются по таблицам [5].

 

 

Графа 14. Для замыкающих звеньев размерных цепей, являющихся чертежными размерами, записываем максимальные значения этих размеров. Максимальные значения припусков пока не проставляем.

Графы 15, 16. Если допуск на искомый операционный размер будет иметь знак «–», то в графе 15 ставим цифру 1, если «+», то в графе 16 ставим цифру 2.

Графа 17. Проставляем приблизительно величины определяемых операционных размеров, используем уравнения размерных цепей из графы 11.

 

1. 9А8 = 8с9 = 12 мм;

2. 9А5 = 3с9 – 3с5 = 88 – 15 = 73 мм;

3. 9А3 = 3с9 = 88 мм;

4. 7А9 = 7z8 + 9A8 = 0,2 + 12 = 12 мм;

5. 7А12 = 3с12 +7А9 – 9А3 = 112 + 12 – 88 = 36 мм;

6. 10A7 = 7А9 + 9z10 = 12 + 0,2 = 12 мм;

7. 10A4 = 10А7 – 7А9 + 9А5 + 4z5 = 12 – 12 + 73 + 0,2 = 73 мм;

8. 10А2 = 10А7 – 7A9 + 9A3 + 2z3 = 12 – 12 + 88 + 0,2 = 88 мм;

9. 6A10 = 10А7 + 6z7 = 12 + 0,2 = 12 мм;

10. 6A13 = 6A10 – 10A7 + 7A12 + 12z13 = 12 – 12 + 36 + 0,2 = 36 мм;

11. 1А6 = 10А2 – 6А10 + 1z2 = 88 – 12 + 0,5 = 77 мм;

12. 1A11 = 10z11 + 1A6 + 6А10 = 0,2 + 77 + 12 = 89 мм;

13. 1A14 = 13z14 + 1A6 + 6A13 = 0,5 + 77 + 36 = 114 мм.

 

Графа 18. Проставляем принятые по таблице точности 7 [6] значения допусков на операционные размеры, учитывая рекомендации, изложенные в [4]. После простановки допусков в графе 18 можно определить величину максимальных значений припусков и проставить их в графе 14.

Значение ∆z определяем из уравнений в графе 11 как сумму допусков на составляющие размерную цепь операционные размеры.

Графа 19. В эту графу нужно проставить номинальные значения операционных размеров.

Сущность метода расчета номинальных значений операционных размеров сводится к решению записанных в графе 11 уравнений размерных цепей.

 

1. 8с9 = 9А89А8 =

2. 3с9 = 9А39А3 =

3. 3с5 = 3с9 – 9А5

9А5 = 3с9 – 3с5 =

Принимаем: 9А5 = 73_-0,74

3с5 =

4. 9z10 = 10A7 – 7A9

10A7 = 7А9 + 9z10 =

Принимаем: 10А7 = 13,5_-0,43 (корректировка + 0,17)

9z10 =

 

5. 4z5 = 10A4 – 10A7 + 7А9 – 9А5

10A4 = 10А7 – 7А9 + 9А5 + 4z5 =

Принимаем: 10А4 = 76,2_-0,74 (корректировка + 0,17)

4z5 =

6. 2z3 = 10А2 – 10А7 + 7A9 – 9A3

10А2 = 10А7 – 7A9 + 9A3 + 2z3 =

Принимаем: 10A2 = 91,2_-0,87 (корректировка + 0,04)

2z3 =

7. 7z8 = 7А9 – 9А8

7А9 = 7z8 + 9A8 =

 

Принимаем: 7А9 = 12,7_-0,43 (корректировка: + 0,07)

 

7z8 =

8. 3с12 = 7А12 – 7А9 + 9A3

7А12 = 3с12 +7А9 – 9А3 =

Принимаем: 7А12 = 36,7_-0,62

3с12=

9. 6z7 = 6A10 – 10A7

6A10 = 10А7 + 6z7 =

 

Принимаем: 6А10 = 14,5_-0,43 (корректировка + 0,07)

 

6z7 =

10. 12z13 = 6A13 – 6A10 + 10A7– 7A12

6A13 = 6A10 – 10A7 + 7A12 + 12z13 =

Принимаем: 6А13 = 39,9_-0,62 (корректировка + 0,09)

 

12z13 =

11. 1z2 = 6А10 – 10А2 + 1А6

1А6 = 10А2 – 6А10 + 1z2 =

 

Принимаем: 1А6 = 78,4_-0,74 (корректировка + 0,03)

 

1z2 =

12. 13z14 = 1A14 – 1A6 – 6A13

 

1A14 = 13z14 + 1A6 + 6A13 =

 

Принимаем: 1A14 = 119,7_-0,87 (корректировка + 0,03)

 

13z14 =

13. 10z11 = 1A11 – 1A6 – 6А10

1A11 = 10z11 + 1A6 + 6А10 =

 

Принимаем: 1А11 = 94,3_-0,87 (корректировка + 0,03)

 

10z11 =

 

После расчета номинальных величин размеров, заносим их в графу 19 карты выбора баз и с допуском на обработку записываем в графе «примечание» Схемы обработки (рисунок 1.5).

После того, как заполним графу 20 и графу «прим.», полученные значения операционных размеров с допуском наносим на эскизы маршрутного технологического процесса. На этом расчет номинальных значений длинновых операционных размеров закончен.

 

 

Карта выбора баз и расчета операционных размеров

Замыкающие звенья

№ операции

Наименование операции

Модель оборудование

Эскизы обработки деталей

Операционные размеры

Базы

Уравнения размерных цепей

Замыкающие звенья размерных цепей

Операционные размеры

Обрабатываемые поверхности

Глубина термоупр. слоя

Выбранные из условий удоб- ства замера

Варианты технол. баз

Принятые тех-нол. и измерит. базы

Обозначение

Предельные размеры

Знак допуска и прибл. величина операционного размера

Величина допуска

Номинальное значение

min

max

-

+

Приблиз. величина

3с5   3с9   8с9   3с12   1z2   2z3

5

Заготовит.

ГКМ

А14 А11 А6

13z14=1A14–1A–6A13 10z11=1A11–1A6-6А10 1z2=6А10–10А2+1А6

13z14 10z11 1z2

0,5 0,5 0,5

2,73 2,54 2,54

1 1 1

114 89 77

-0,87 -0,87 -0,74

119,7 94,3 78,4

10

Токарная

1П365

А13 А10

6

6

12z13=6A13–6A10+10A7–7A12 6z7=6A10–10A7

12z13 6z7

0,2 0,2

2,3 1,36

1 1

36 12

-0,62 -0,43

39,9

Рисунок 1.9 Карта выбора баз и расчета операционных размеров

Расчет операционных размеров с двусторонним расположением припуска

При обработке поверхностей с двусторонним расположением припуска расчет, операционных размеров целесообразно вести с применением статистического метода определения величины операционного припуска в зависимости от выбранного способа обработки и от размеров поверхностей.

Для определения величины операционного припуска статическим методом в зависимости от метода обработки, будем использовать таблицы источника [4].

Для расчета операционных размеров с двусторонним расположением припуска, для таких поверхностей составляем следующую схему расчета:

 

Рисунок 1.10 Схема расположения операционных припусков

 

Составление ведомости расчета диаметральных операционных размеров.

Графа 1: Указывает номера операций согласно разработанной технологии, в которых производится обработка данной поверхности.

Графа 2: Указывается метод обработки в соответствии с операционной картой.

Графа 3 и 4: Указывается обозначение и величина номинального диаметрального операционного припуска, принятого по таблицам в соответствии с методом обработки и размерами обрабатываемой детали.

Графа 5: Указывается обозначение операционного размера.

Графа 6: Согласно принятой схеме обработки составляются уравнения для расчета операционных размеров.

Заполнение ведомости начинается с конечной операции.

Графа 7: Указывается принятый операционный размер с допуском. Расчетная величина искомого операционного размера определяется решением уравнения из графы 6.

Ведомость расчета операционных размеров при обработке наружного диаметра оси Ø20к6 (Ø20 )

 

№ оп.	Наименование операции	Операционный припуск		Операционный размер
		Обознач.	Величина	Обознач.	Формулы расчета	Примерный размер
1	2	3	4	5	6	7
Заг	Штамповка					Ø24
10	Токарная (черновая)			D10	D10=D20+2z20	Ø20,92–0,34
20	Токарная (чистовая)	Z 20	0,4	D 20	D 20= D45+2z45	Ø20,12- 0,17
45	Шлифование	Z45	0,06	D45	D45=черт. р-р	Ø20

 

Ведомость расчета операционных размеров при обработке наружного диаметра оси Ø75_-0,12

1	2	3	4	5	6	7
Заг	Штамповка					Ø79
10	Токарная (черновая)			D10	D10=D20+2z20	Ø75,8–0,2
20	Токарная (чистовая)	Z 20	0,4	D 20	D 20=черт. р-р	Ø75- 0,12

 

Ведомость расчета операционных размеров при обработке наружного диаметра оси Ø30к6 (Ø30 )

1	2	3	4	5	6	7
Заг	Штамповка					Ø34
15	Токарная (черновая)			D15	D15=D25+2z25	Ø30,92–0,34
25	Токарная (чистовая)	Z 25	0,4	D 25	D20=D50+2z50	Ø30,12- 0,17
50	Шлифование	Z50	0,06	D50	D50=черт. р-р	Ø30

 

Ведомость расчета операционных размеров при обработке наружного диаметра вала Ø20h7 (Ø20_-0,021)

1	2	3	4	5	6	7
Заг	Штамповка					Ø34
15	Токарная (черновая)			D15	D15=D25+2z25	Ø20,8–0,2
25	Токарная (чистовая)	Z 25	0,4	D 25	D25=черт. р-р	Ø20-0,021

 

Ведомость расчета операционных размеров при обработке отверстия Ø8Н7 (Ø8^+0,015)

1	2	3	4	5	6	7
35	Сверление		D35		D35= D35/-2 Z35/	Ø6+0,14
35/	Зенкерование	Z35/	D35/	0,8	D35/= D35//-2 Z35//	Ø7,6+0,12
35//	Развертывание	Z35//	D35//	0,2	D35//=черт. р-р	Ø8+0,015

 

Ведомость расчета операционных размеров при обработке отверстия Ø12^+0,07

1	2	3	4	5	6	7
30	Сверление		D30		D30= D30/-2 Z30/	Ø10,4+0,18
30/	Зенкерование	Z30/	D30/	0,8	D30/=черт. р-р	Ø12+0,07

 

Ведомость расчета операционных размеров при обработке отверстия Ø14^+0,07

1	2	3	4	5	6	7
35	Сверление		D35		D35= D35/-2 Z35/	Ø12,4+0,18
35/	Зенкерование	Z35/	D35/	0,8	D35/= черт. р-р	Ø14+0,07

 

Ведомость расчета операционных размеров при обработке отверстия Ø9^+0,058

1	2	3	4	5	6	7
35	Сверление		D35		D35= D35/-2 Z35/	Ø7,4+0,15
35/	Зенкерование	Z35/	D35/	0,8	D35/= черт. р-р	Ø9+0,058

 

После расчета диаметральных операционных размеров, нанесем ихзначения на эскизы соответствующих операций маршрутного описания технологического процесса.