Компьютерные технологии в инженерном проектировании

Белоусов А.А. Бз 212 ССМ

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное  
образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Российский государственный 
профессионально-педагогический 
университет»

Филиал РГППУ в г. Березовском

Факультет высшего профессионального образования

Кафедра профессионально-педагогического образования

Контрольная  работа

по дисциплине «Компьютерные технологии в инженерном проектировании»

Вариант № 15

Березовский, 2013

Содержание

Размерно-точностное проектирование технологических процессов механической обработки на настроенных станках……………………………….3

1.1.Общие положения…………………………………………….…………..3

1.2.Формирование погрешностей на поверхностях деталей при многостадийной обработке………………………………………………………..4

1.3.Общие методические положения по размерно-точностному проектированию операций обработки деталей………………………………….6

1.4. Порядок построения и особенности решения технологических размерных цепей……………………………………………………………………7

1.5. Выбор вариантов обработки и технологическая отработка чертежных размеров детали…………………………………………………………………..10

1.6. Разработка контрольных операций…………………………………….11

Список литературы…………………………………………………………14

Размерно-точностное проектирование технологических процессов

механической обработки на настроенных станках

1.1. Общие положения

Конечной целью проектирования технологических процессов является, как известно, определение числа операций и станков, последовательная обработка заготовок, на которых обеспечивается получение готовых деталей, требуемой по чертежу точности и качества обработки.

В основу таких расчетов положена методика профессора В.М. Кована[8], которая использует технологические допуски на разные виды и стадии обработки заготовок на настроенных станках. Эти допуски приведены во многих технологических справочниках. Методика В.М. Кована, предусматривает расчет операционных размеров на последовательные стадии обработки в виде значений наибольших и наименьших операционных размеров, разница между которыми составляет технологический справочный допуск. Так как в технологических картах и операционных эскизах операционные размеры проставляются в виде номинала с отклонениями, то ниже методика изложена в форме расчетов размерных цепей, оперирующих номиналами, отклонениями и допусками.

Из числа рабочих ходов инструмента или стадий обработки путем концентрации формируется то или иное число операций и станков в зависимости от их типа. Расчетное (проектируемое) число рабочих ходов инструмента, а следовательно, и единиц оборудования будет соответствовать реальному количеству на производстве в том случае, если будет решена задача прогнозирования ожидаемой точности обработки на каждой промежуточной стадии от исходной заготовки той или иной точности до готовой детали той или иной точности. Трудности практического прогнозирования точности обработки обуславливаются рядом причин, главными из которых являются следующие:

1. Недостаточность нормативных (систематизированных в справочниках из производственной статистики) технологических допусков экономической или статистической точности обработки на разные виды и стадии обработки (черновую, чистовую, тонкую), как по охвату разных видов обработки, так и недостаточно дифференцированы по видам оборудования;

2. Отсутствием стандартной  общепринятой методики решения  технологических размерных цепей, устанавливающих взаимосвязи между номиналами и допусками операционных размеров на всех стадиях обработки (от готовой детали до исходной заготовки), а также связь операционных размеров и технологических баз с конструкторскими (чертежными) размерами и конструкторскими базами (на готовой детали).

Сочетание нормативных технологических допусков на разные виды и стадии об  работки с методикой расчета номиналов и допусков операционных размеров составляет арсенал технолога-проектировщика, который позволяет расчетом определять проектируемую точность различных вариантов технологических процессов обработки. Эти варианты характеризуются разным количеством рабочих ходов инструмента (переходов, операций, станков) в зависимости от методов технологического базирования заготовок и наладок станков. Выбор тех или иных технологических баз и наладок, недостаточность нормативной базы операционных допусков и нечеткость методики расчета размерных цепей обусловливает большое влияние индивидуального опыта и технологической грамотности технолога-проектировщика на правильность прогнозирования точности последовательных операций их минимизацию и, следовательно, на производительность и экономичность спроектированного техпроцесса.

В последние годы заводы серийного производства (выпускающие около 70-80% всей машиностроительной продукции страны) переоснащаются. Недостаток рабочей силы на настроенные станки и переналаживаемые автоматические линии, на станки с ЧПУ и гибкие роботизированные производственные участки, и цехи, управляемые от

ЭВМ. Таким образом, разработка операционной технологии с помощью ЭВМ стала актуальной задачей для всех видов серийного производства. А это в свою очередь поставило перед современной технологической наукой задачу четкой формализации проектирования индивидуальных технологических процессов и, в первую очередь, размерно-точностного проектирования последовательности операций по всему техпроцессу. Такие процессы должны разрабатываться с использованием методики расчетов технологических операционных размерных цепей.

         Вначале исследуются составляющие погрешности, формирующие справочные технологические допуски на разные виды и стадии обработки. Далее устанавливается характер простановки на операционном эскизе номиналов тех операционных размеров, на которых эти технологические допуски могли быть статистически измерены и, следовательно, только к этим размерам могут быть адресованы.

1.2. Формирование погрешностей на поверхностях деталей при многостадийной обработке

Проектирование операций технологического процесса, естественно, должно обеспечить точность размеров проставленных на чертеже. Иными словами, обработка каждой поверхности будет закончена тогда, когда справочный технологический допуск на принятый вид и стадию обработки будет равен или меньше чертежного допуска. В справочниках зафиксировано статистическое уточнение обработки, связанное с последовательным уменьшением погрешностей обработки для разных видов станков и стадий обработки.

При разработке маршрута технологического процесса не всегда удается совместить технологические базы с конструкторскими (т.е. схему простановки номиналов размеров на операционных эскизах сделать одинаковой со схемой простановки конструкторских размеров). Это зависит от многих факторов. Например, неудобство, а иногда и невозможность требуемой установки и закрепления детали; сложность конструкции приспособления для такого закрепления; невозможность подвода режущего инструмента; конструктивные особенности исходной заготовки (пруток или поковка) и т.д. К этому надо добавить и многообразие возможных наладок обработки на разных стадиях, необходимость смены технологических баз для обеспечения подвода инструмента к разным поверхностям детали. Теперь становится ясным, что на практике не удается обеспечить полное совпадение технологических баз с конструкторскими базами.

Поскольку для размерно-точностного проектирования технологических процессов разработчик располагает единственной информацией в виде справочных технологических допусков на разные виды и стадии обработки, то простановка номинальных значений размеров на операционных эскизах должна быть однозначной — от технологических баз до обрабатываемой поверхности. И не зависеть от того совпадает этот размер с конструкторским

размером или не совпадает. К сожалению этой пожелание не наблюдается ни в технической литературе (даже в учебниках по технологии), ни в действующих на заводах техпроцессах. В ряде изданий допускаются рекомендации по выбору технологических допусков для операционных размеров "не от технологических" баз. Замена справочных допусков другими (основанными на опыте технолога-проектировщика) связаны со стремлением "прогнозировать" при обработке сразу точность конструкторских размеров (без надлежащих пересчетов), что порождает наибольшее количество ошибок в технологических процессах, связанных с определением числа операций и станков. Это приводит к большим экономическим и временным потерям в пусковой период освоения

новой технологии или к "хроническому" размерному возникновению бракованных деталей на производстве.

Так как в ряде изданий допускается рекомендации по простановке номинальных значений операционных размеров от, так называемых, "наладочных", "проверочных", "измерительных" баз, то целесообразно рассмотреть возможность и пути прогнозирования точности обработки от таких баз.

1.3.Общие методические положения по размерно-точностному проектированию операций обработки деталей

Технологические размерные цепи решают задачу расчетного обеспечения регламентированной чертежом точности обработки детали, осуществляя управление точностью обработки на настроенных станках путем последовательного прибавления к номинальным размерам чертежа операционных припусков и установления нормативной точности операционных размеров на каждой наладке (операции) технологического процесса размерной обработки.

Ниже приводятся общие рекомендации по методике расчета, главным образом, линейных операционных размеров деталей. В отличие от диаметральных операционных размеров, имеющих, как правило, единые базы для обработки на большинстве операций, линейные операционные размеры на разных операциях зачастую выполняются от разных баз.

Из всего многообразия операционных размеров можно выделить три основных вида, отличающихся резными методами определения технологического допуска на операционные размеры.

1. Операционный наладочный размер — размер между обрабатываемой и базовой поверхностями детали. Номинальное значение такого размера совпадает с номинальным размером наладки инструментов относительно установочных поверхностей приспособления или станка для автоматического обеспечения нормативной точности операционного размера.

Точность операционно-наладочных размеров устанавливается в расчетах размерных цепей технологическими допусками экономической точности для выполняемых видов и стадий обработки.

2. Операционный инструментальный размер — размер между обрабатываемыми поверхностями, точность которого обеспечивается точностью изготовления инструмента и не связана с точностью наладка станка. К таким размерам можно отнести, например, размеры: мерного и фасонного инструмента (сверл, протяжек, канавочных и фасонных резцов, фрез и т.д.), копиров, кулачков, отдельно настроенных много инструментальных блоков и других размеров, полученных при использовании различных технических средств, обеспечивающих точное взаимное расположение режущих кромок инструментов относительно друг друга.

Точность операционных инструментальных размеров зависит от точности изготовления инструментов или их взаимосвязанного расположения и устанавливается в расчетах размерных цепей для каждого случая обработки по специальным нормам точности (например, часто принимается такой, чтобы допуск на инструмент составлял 2/3...1/2 допуска операционно-инструментального размера).

3. Операционный координатный размер — это размер между базовой поверхностью детали и обрабатываемыми поверхностями, образованными операционными инструментальными размерами. Например, координаты расположения относительно базовой поверхности детали поверхностей обработанных мерным, фасонным, отрезным инструментами, а так же обработанных с помощью копиров, кондукторов и других технических средств, обеспечивающих получение координатных размеров обрабатываемых поверхностей.

Точность операционных координатных размер устанавливается в расчетах размерных цепей для каждого конкретного случая обработки. Эта точность может быть установлена либо по допускам экономической точности (при наличии справочных данных для подобных условий наладки), либо из специальных технических требований при отличии наладок от нормативных условий.

Технологическая размерная цепь — совокупность операционных размерных цепей, взаимосвязанных общими операционными размерами по всему технологическому процессу размерной обработки.

Операционная размерная цепь — замкнутая размерная связь между искомым операционным размером, величиной припуска и операционным размером, рассчитанным ранее, в предыдущей операционной цепи, составленной для более точной стадии обработки (начиная с размеров чертежа).

Операционные размерные цепи в зависимости от методов формирования расчетной точности операционных размеров и замыкания цепи можно разделить на два вида: операционные наладочные размерные цепи и операционные координатные размерные цепи.

Операционные наладочные размерные цепи состоят из операционных наладочных размеров с предшествующей и выполняемо операции и припуска, который и является замыкающим звеном. Номиналы операционных наладочных размеров определяются при расчете операционных наладочных размерных цепей, а точность взаимосвязанных операционных наладочных размеров устанавливается справочными технологическими допусками экономической точности, по которым последовательно рассчитывается точность обработки от квалитетов точности чертежа до квалитетов точности исходной заготовки.

1.4.Порядок построения и особенности решения

технологических размерных цепей

Изложенная выше методика технологической переработки размеров чертежа, решающая задачу совмещения технологических баз с конструкторскими, позволяет по-строить технологическую размерную цепь, состоящую в основном из совокупности элементарных трехзвенных операционных цепей. Эти цепи отражают однозначное и определенное управление точностью обработки на каждой наладке (операции) путем настройки инструмента по одному операционному наладочному или координатному размеру, рассчитанному в данной операционной цепи. Увязка одного припуска с несколькими операционными размерами (больше 2-х) в многозвенной операционной размерной цепи приводит к не определенности управления точностью обработки. Чаще всего такие многозвенные цепи образуются в 2-х случаях.

1. Многозвенная операционная цепь обычно получается при несовпадении конструкторской базы с фактически используемой технологической базой. Такая многозвенная операционная цепь состоит, как правило, из сочетания двух размерных цепей. Первая размерная цепь, устанавливает связь операционного наладочного размера, неуказанного в чертеже, с указанными размерами чертежа (это подетальная размерная цепь). Вторая —трехзвенная операционная наладочная размерная цепь, состоящая из этого неуказанного в чертеже операционного наладочного размера и рассчитанного из сочетания других размеров чертежа, припуска и искомого операционного наладочного размера. Поэтому, решив подетальную цепь и определив неуказанный чертежный размер или промежуточный операционный размер, связывающий обрабатываемую поверхность с фактически используемой базой (если это не было сделано раньше, как рекомендуется выше), приходим вновь к трехзвенной операционной наладочной цепи с однозначным управлением точностью обработки данной поверхности.

2. Многозвенная операционная цепь может образоваться при снятии одного припуска, когда формируется два операционных или чертежных размеров. В таких случаях припуск рассчитывается с более точным размером чертежа, а автоматическое обеспечение менее точного чертежного размера проверяется расчетом в отдельной операционной размерной цепи (вне системы данной технологической размерной цепи). При невозможности обеспечить точности этого размера производится технологическая корректировка точности чертежных размеров.

Порядок построения и расчета технологической размерной цепи:

1. Изучаются чертежные  размеры и технические требования к детали с точки зрения возможности использования конструкторских баз в технологических наладках;

2. Прорабатываются варианты операционных наладок по всему технологическому процессу обработки с использованием конструкторских баз в качестве технологических;

3. Если пункты 1 и 2 не удается осуществить, то производится построение операционных наладок с использованием технологических баз, не совпадающих с конструкторскими базами;

4. Для пункта 3 производится перерасчет размеров чертежа в по детальной цепи для определения новых производных размеров чертежа, совпадающих с технологически базами последних операций;

5. Графическое построение технологической размерной цепи и расчет операционных наладочных размеров производится в следующем порядке:

— вначале (в верхней части листа) вычерчивается трансформированный эскиз

детали с принятыми чертежными размерами одной проекции, которые помещаются над чертежом;

— от чертежа вниз опускаются выносные линии чертежных размеров, около которых происходит графическое построение операционных наладочных размеров и припусков на обработку для каждой операционной размерной цепи;

— размеры в каждой операционной цепи обозначаются направленной стрелкой, начало которой в виде точки ставится на выносной линии обозначающей технологическую базу, конец (в виде стрелки). Такой же порядок построения у выносных линий обрабатываемой поверхности на каждой стадии ее обработки (без припуска и с припуском);

— первая операционная размерная цепь формируется из размера чертежа и припуска на последнюю операцию обработки. Искомым в цепи является операционный наладочный размер предшествующей операции, являющийся суммой чертежного размера припуска на выполняемую обработку. Замыкающим звеном операционной наладочной размерной цепи всегда является припуск, поскольку он оказывается неконтролируемым размером, образующимся в результате выполнения и измерения двух операционных размеров (или одного операционного и одного чертежного размера);

— операционные цепи составляются для каждой нападки и состоят из ранее рассчитанного операционного наладочного размера более точной последующей стадии обработки (или размера чертежа для последней операции), припуска на выполняемую операцию (наладку) и определяемого операционного наладочного размера предшествующей обработки;

— по обе стороны от графического изображения операционной размерной цепи рекомендуется (для удобства использования) располагать в виде таблицы (в вертикальных графах) следующие данные: необходимые данные для численного расчета операционных размеров. Слева помещается номер операции и наименовании стадии обработки (например, "черновое подрезание торца"), а также величина минимального припуска (номинал) с допуском, равным сумме допусков (как замыкающего звена цепи) операционных наладочных размеров (составляющих звеньев), формирующих операционную размерную цепь. Справа — численный расчет операционной размерной цепи, результат расчета (найденная расчетом величина — номинал и отклонения искомого

операционного наладочного размера, величина этого же операционного наладочного размера с округленными значениями номинала и отклонений (соответствующего квалитета точности), принятых для простановки в технологической документации;

6.Для расчетов могут приниматься различные схемы простановки отклонений относительно номинальных размеров. Ниже размерной схемы помещаются расчеты:

— операционные наладочные размеры выражаются предельными значениями номиналов (наибольшими для "валов", наименьшими для "отверстий") и односторонним расположением отклонений. Эти отклонения имеют  положительные значение для "отверстий" и отрицательное — для "валов";

— припуск выражается номиналом, равным минимальному значению расчетного припуска (т.е. минимальному слою металла, который снимается при обработке, для ликвидации следов и поверхностных дефектов предшествующей более грубой обработки). К номинальному значению припуска проставляется положительное одностороннее отклонение, величина которого равна сумме допусков: допуска известного чертежного или ранее найденного операционного размера и технологического допуска, определяемого по справочникам или технологическим условиям обработки. Схема расчета операционной цепи и расположения технологических отклонений приведена в приложении ;

7. Число последовательно  выполняемых операций (стадий обработки) на каждой обрабатываемой поверхности зависит от точности принятой заготовки, точности чертежных размеров и технологических допусков для разных стадий соответствующих видов обработки. Последняя операция техпроцесса должна иметь расчетную точность, удовлетворяющую точность обработки, требуемую чертежом детали.

1.5. Выбор вариантов обработки и технологическая отработка чертежных размеров детали

Графическому построению и расчету технологической размерной цепи предшествует последовательная разработка наладок для всех операций и переходов в технологических процессах, при выполнении которых рекомендуется придерживаться следующих положений:

1.На каждой наладке стремиться совместить технологическую базу детали с конструкторской, что достигается при совпадении операционных наладочных размеров с системой простановки размеров в чертеже детали.

2. На первых черновых операциях желательно обработать на заготовке в окончательный размер конструкторские базы, т.е. те поверхности детали, от которых проставлено большинство чертежных размеров (как правило, это наручные поверхности деталей, связанные габаритными размерами, например, для валов — общая длина; для корпусных деталей — ширина, высота, длина и т.д.);

3. Если не удается осуществить на всех операциях использование конструкторских баз в качестве технологических (т.е. построить операционные наладочные размеры в системе простановки конструкторских размеров на чертеже), то выполняется один из следующих вариантов:

— технологом совместно с конструктором производится перерасчет размеров чертежа с целью принятия новых конструкторских баз, совпадающих с технологическими базами для наиболее рациональных технологических наладок:

— технолог без участия конструктора, взяв за основу первоначальную простановку размеров на чертеже, производит расчет по детальных размерных цепей для определения новых неуказанных в чертеже размеров, принятых для технологического базирования на конкретных наладках;

4. Технологическая отработка чертежа детали, помимо перечисленных выше расчетов, может включить и изменение других параметров чертежа, вызванных технологической необходимостью (например, повышение точности обработки для целей базирования, уменьшение шероховатости, введение дополнительных технологических требований на точность взаимного расположении поверхностей и другие).

Таким образом, для расчета технологической размерной цепи в необходимых случаях принимается новая технологическая система простановки чертежных размеров с измененными допусками и техническими требованиями.

1.6. Разработка контрольных операций

Правильное определение места контрольных операций в технологическом процессе является важное задачей при проектировании технологического процесса. Предусматриваются операции окончательного и промежуточного контроля.

Окончательный контроль предусматривается конечной операцией после окончания обработки детали. Ему предшествует, как правило, операции слесарные, моечные.

Операции промежуточного контроля предусматриваются в следующих случаях:

— перед операциям термообработки;

— перед отправкой заготовка для выполнения каких-либо операций в другие цехи предприятия;

— перед выполнением трудоемких и ответственных операций (зубообрабатывающих, отделочных и т.п.).

При проектировании операции как окончательного, так и промежуточного контроля необходимо предусматривать периодичность контроля или в целом по операции или по отдельным проверяемым размерам в виде процента от общего количества деталей. Например: контроль 100% или контроль 20%.

Периодичность контроля определяется в зависимости от вида обработки, точности размера и количества, одновременно обрабатываемых деталей, руководствуясь имеющимся на предприятии опытом.

1.5. Оформление технологической документации

Оформление технологической документации производится на следующих картах:

— маршрутная карта;

— операционная карта;

— карт эскизов;

— операционная карта технического контроля;

— карта типового технологического процесса перемещения;

— ведомость оснастки.

В комплект карт входит также титульный лист технологического процесса.

Маршрутная карта содержит описание технологического процесса изготовления и контроля изделия по всем операциям различных видов работ в технологической последовательности с указанием данных по оборудованию, материальным и трудовым нормативам.

Карта содержит графическую иллюстрацию технологического процесса, изготовления изделия.

Операционная карта содержит описание технологического процесса изготовления изделия с расчленением по переходам и указанием соответствующих данных по оборудованию, оснастке и режимам резания.

Операционная карта технического контроля содержит описание технологической операции контроля с расчленением по переходам и указанием данных по методам и средствам контроля.

Карта типового технологического процесса перемещения содержит описание технологического процесса транспортировки межцеховой, внутрицеховой, межоперационной с указанием соответствующих данных по оборудованию, приспособлениям и трудовым затратам.

Ведомость оснастки -технологический документ, содержащий перечень оснастки, необходимый для выполнения данного технологического процесса.

Согласно стандарту "Процессы технологические. Основные термины и определения" технологические процессы могут быть маршрутные, маршрутно-операционные и операционные.

Маршрутный процесс — технологический процесс, выполняемый по документации, в которой содержание операций излагается без указания переходов и режимов резания. Маршрутный процесс оформляется на маршрутных картах и применяется, как правило, лишь в единичном и мелкосерийном типах производства.

Маршрутно-операционный процесс — технологический процесс, выполняемый по документации, в которой содержание отдельных операций излагается без указания переходов и режимов обработки. Таким образом, в маршрутно-операционном технологическом процессе, кроме маршрутных карт на отдельные наиболее важные, ответственные операции оформляются операционные карты с подробным описанием отдельных переходов, оборудования, оснастки, режимов резания и норм времени. Такие процессы оформляются в серийном и иногда в мелкосерийном производстве.