Разработка конструкции шкафа

Такой способ изготовления деталей малопроизводителен, требует высококвалифицированных мастеров и способов изготовления деталей, узлов и изделия в целом.

Такими методами являются организация производства изготовления деталей на основе внедрения принципов взаимозаменяемости и системы допусков, посадок и предельных калибров в деревообработке, должно быть организовано изготовление взаимозаменяемых деталей и узлов точно по установленным допускам, сборка деталей должна производиться строго регламентированным посадкам, а контроль размеров должен производиться с помощью предельных калибров. То есть детали должны изготавливаться не по одному размеру, как указывалось выше, а по двум предельным размерам, один из которых должен быть наибольшим, а другой наименьшим. Разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами называется допуском. Размеры деталей, находящиеся в пределах допуска, считаются годными, и, наоборот, размеры деталей после обработки, выходящие за пределы допуска, считаются бракованными. Только в этом случае могут быть полностью исключены подгоночные и доводочные работы. Сборка изделий упрощается.

Более того, при должной организации изготовления взаимозаменяемых деталей на основе системы допусков и посадок в деревообработке сборка деталей на предприятии может быть исключена. В этом случае сборка изделия может быть выполнена либо в магазинах торгующих организаций, либо на квартирах потребителей.

Система допусков и посадок

ГОСТ на допуски и посадки для изделия из древесины и древесных материалов с номинальными размерами от 1 до 10000 мм регламентирует величины полей допусков в соединении друг с другом, с металлическими и пластмассовыми составными частями, а также устанавливает допуски на несопрягаемые размеры.

Существуют следующие понятия и определения, относящиеся к детали.

Размер - числовое значение линейной величины (диаметр D, длина L и т.д.) в выбранных единицах измерений.

Номинальный размер - размер, относительно которого определяются предельные размеры и который служит началом отсчета отклонений.

Расчетный размер - размер, задаваемый конструктором при проектировании деталей, узлов и изделий.

Действительный размер - размер, установленный изменением (после обработки) с допустимой погрешностью.

Предельные размеры - два предельно допустимых размера, между которыми должен находиться или которому может быть равен действительный размер.

Наибольший предельный размер - больший из двух предельных размеров.

Наименьший предельный размер - наименьший из двух предельных размеров.

Допуск размера - разница между наибольшим и наименьшим предельными размерами.

Допуск размера всегда является величиной положительной. Практически гораздо удобнее оперировать не предельными размерами, а их предельными отклонениями от номинального размера.

Отклонение - алгебраическая разность между размером действительным или предельным и соответствующим номинальным размеров детали. Отклонения обозначаются следующими буквами:

ES - верхнее отклонение отверстия;

EI - нижнее отклонение отверстия;

еs - верхнее отклонение вала;

ei - нижнее отклонение вала.

Верхнее отклонение - алгебраическая разность между наибольшим предельным и номинальным размерами.

Нижнее отклонение - алгебраическая разность между наименьшим предельным и номинальным размерами. Отсчет предельных отклонений ведется от номинального размера, который является началом отсчета и обозначается на схеме в виде линии, которая называется нулевой линией отсчета отклонений или линией номинальных размеров.

Нулевая линия - линия, соответствующая номинальному размеру, от которой откладываются отклонения размеров при графическом изображении допусков и посадок. Положительные отклонения откладываются вверх, от нее; а отрицательные - вниз.

Поле допуска- поле, ограниченное верхним и нижним отклонениями, определяется допуском. При графическом изображении поле допуска определяется относительно нулевой линии.

На рис. 24 представлено относительное положение полей допусков основных отклонений отверстий и присоединительных валов.

Квалитет - совокупность допусков, соответствующих одинаковой степени точности для всех номинальных размеров.

Понятия и определения, относящиеся к посадкам в системе отверстие-вал, существуют следующие:

Вал - термин, применяемый для обозначения наружных (охватываемых) элементов деталей. В деревообработке под валом следует понимать: шип, шкант, ящик, дверь и др.

Отверстие - термин, применяемый для обозначения внутренних (охватывающих) элементов деталей. В деревообработке под отверстием следует понимать: гнездо, проушину, проем (дверной, ящичный, оконный) и др.

Основное отверстие - отверстие в системе постоянного отверстия, нижнее отклонение которого равно нулю.

Посадка - характер соединения деталей, определяемый получающимися в нем зазорами или натягами.

Номинальный размер соединения - номинальный размер, общий для отверстия и вала, составляющих соединение.

Допуск посадки - сумма допусков отверстия и вала составляющих соединение.

Зазор - разность размеров отверстия и вала, если размер отверстия больше размера вала.

Натяг - разность размеров вала и отверстия до сборки, если размер вала больше размера отверстия.



Рис. 24. Относительное положение полей допусков основных отклонений отверстий и присоединительных валов

Посадка с зазором - посадка, при которой обеспечивается зазор а соединении.

Посадка с натягом - посадка, при которой обеспечивается натяг в соединении.

Наименьший и наибольший зазоры - два предельных значения, между которыми должен находиться зазор.

Наименьший и наибольший натяги - два предельных значения, между которыми должен находиться натяг.

Посадка в системе отверстия - посадка, при которой различные зазоры и натяги получаются соединением различных валов с основным отверстием.

Основные параметры системы допусков и посадок. Система допусков и посадок распознается на изделия из древесины и древесных материалов с номинальными размерами от 1 до 10 000 мм. Она базируется на девяти квалитетах: 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 и 18 с обозначением допусков соответственно IT10, IT11, …, IT18. система построена на основе постоянного отверстия, при котором образование посадок рекомендуется производить так, чтобы различные требуемые зазоры и натяги соединений получались соединением различных валов с основным отверстием.

Система предусматривает основное отклонение основного отверстия, обозначаемое H и Is отклонений присоединительных валов, обозначаемых буквами: a, b, c, h, js, k, t, y, za, zc, ze (рис. 27).

В системе постоянного отверстия, основное отклонение отверстий Н во всех случаях построения любых посадок должно быть равно нулю. Отклонение у симметрично относительно нулевой линии или линии номинальных размеров и может быть использовано дав свободных несопрягаемых размеров.

Проектирование допусков. Допуски проектируют на основе условия удовлетворения эксплуатационно-конструкторских требований. На основе анализа конструкций изделия и его составных частей с учетом обеспечения необходимых эксплуатационных требований производят оптимизацию допусков. При выборе допусков не следует стремиться к установлению возможно меньших их значений, если, конечно, это не обусловлено особыми эксплуатационными требованиями.

Обозначение поля допуска должно состоять из обозначения основного отклонения отверстий или присоединительного отклонения вала и номера соответствующего квалитета - например Н13, d12.

Для квалитетов от 10 до 17 значение допусков определяется на основе единицы допуска I, мкм

I = 0,45* D+0,001*D, где D - размер детали, мм.

Формулы допусков для квалитетов от 10 до 17 следующие:

IT10 - 64 i; IT14 - 400 i;

IT11 - 100 i; IT15 - 640 i;

IT12 - 160 i; IT16 - 1000 i;

IT13 - 250 i; IT17 - 1600 i.

Поля допусков валов для номинальных размеров до 500 мм охватывает следующие интервалы номинальных размеров: до 3, 6, 10, 18, 30, 50, 80, 120, 180, 250, 315, 400 и 500 мм.

Предусматриваются и промежуточные интервалы номинальных размеров.

Допуски для размеров от 500 до 3150 мм. Эти допуски охватывают следующие номинальные размеры: от 500 до 630, 800, 1000, 1250, 1600, 2000, 2500, 3150 мм. Предусматриваются также промежуточные номинальные размеры. Для квалитетов, принятых для деревообработки от 10 до 17, значение допусков определяется на основе единицы i по формуле, мкм.

i = 0,04D + 2,1, где D - размер детали в мм.

Формулы значения допусков для квалитетов от 10 до 17те же, что для размеров до 500 мм. Допуски для размеров от 3150 до 10 000 мм охватывают следующие интервалы номинальных размеров: от 3150 до 4000, 5000, 6300, 8000 в 10 000 мм.

Числовые значения предельных отклонений полей допусков и основных отверстий (в системе отверстия), а также числовые значения присоединительных валов для всех квалитетов и интервалов номинальных размеров приведены в соответствующих таблицах и приложениях стандарта.

Проектирование посадок. Посадки рекомендуется выполнять только в системе постоянного отверстия и присоединительных валов. Характер соединения определяется посадками, которые могут быть подвижными, т.е. с зазором, неподвижными - с натягом и переходными, допускающими как зазоры, так и натяги. Зазор и натяг характеризуют разность размеров соединяемых деталей.

Зазор - это разность размеров отверстия вала, когда размер отверстия больше размера вала.

Натяг - разность размеров вала и отверстия до сборки, когда размер вала больше размера отверстия.

Для каждого соединения могут быть два предельных значения зазора и натяга - максимальное и минимальное.

Каждая посадка для определенного номинального размера характеризуется пределами измерений зазоров или натягов в соединениях составных частей изделия. Основой выбора посадок являются допускаемые крайние значения зазоров или натягов в соединениях, обеспечивающих заданный уровень эксплуатационных показателей изделий, например прочности, подвижности и др. При проектировании изделий следует применять ограниченное количество посадок с целью их унификации и повышения технологичности изделия.

При выборе посадок следует исходить из учета допусков посадок, то есть суммы допусков основного отверстия и вала (рис. 25).

Рис. 25. Схема расположения посадок:

а - с зазором; б - переходных; в - с натягом.

Для посадок с зазором: дпос = Smax - Smin ; для переходных посадок: дпос = Nmax + Smax; для посадок с натягом: дпос = Nmax - Nmin. Здесь: Smax - наибольший зазор, мм; Smin - наименьший зазор, мм; Nmax - наибольший натяг, мм; Nmin - наименьший натяг, мм.

Выбор квалитетов производится одновременно с расчетом посадок, исходя из требуемых эксплуатационных значений допусков посадок. Чем меньше допуск посадки, тем более точным должен быть квалитет.

Посадки можно выполнять либо по предельным значениям размеров соединяемых элементов деталей (метод расчета на максимум-минимум), либо вероятностным методом с учетом вероятности рассеивания действительных размеров соединяемых элементов деталей.

Формирование посадок по методу максимума-минимума обеспечивает 100%-ное получение зазоров или натягов в интервале, определяемом их заданными крайними значениями при различных сочетаниях действительных размеров постоянного отверстия и валов.

При использовании вероятностного метода расчета всегда имеется определенный процент выхода получаемых зазоров или натягов за установленные границы.

Для расчета допусков и посадок, а так же определения предельных отклонений в размерах нашего изделия воспользуемся упрощенной методикой. Необходимо выполнить следующие пункты:

1. Выписываем в таблицу все детали изделия с указанием сборочной позиции,

2. Назначаем требуемый квалитет точности - для всех деталей устанавливаем квалитет IT13,

3. Для каждой детали определяем посадку,

4. Опираясь на квалитет и вид посадки определяем предельные отклонения размеров.

Допуски и посадки

№ пп	Обозначение	наименование	квалитет	посадка	Предельные отклонения
1	11.01.00.00	Стенка боковая	По заданию принимаем для всех деталей квалитет IT13.	Н13 к13	(+2,3; 0) (+1,1; 0)
2	11.02.00.00	Щит верхний		Н13 к13	(+2,3; 0) (+1,1; 0)
3	11.03.00.00	Щит нижний		Н13 к13	(+2,3; 0) (+1,1; 0)
4	11.04.00.00	Стенка задняя		Н13 к13	(+2,3; 0) (+2,3; 0)
5	11.05.00.00	Стенка внутренняя		Н13 к13	(+2,3; 0) (+2,3; 0)
6	11.06.00.00	Дверка		Н13 с12	(+2,3; 0) (-0,52;-1,22)
7	11.07.00.00	Полка		Н13 js13	(+1,1; 0) (+0,55;-0,55)
8	11.08.00.00	Ящик
9	11.08.04.00	Стенка передняя накладная		Н13 к13	(+1,1; 0) (+1,1;0)
10	11.08.01.00	Стенка передняя		Н13 js13	(+0,63; 0) (+0,36;-0,36)
11	11.08.02.00	Стенка боковая		Н13 js13	(+0,63; 0) (+0,55;-055)
12	11.08.03.00	Стенка задняя		Н13 js13	(+0,63; 0) (+0,55;-0,55)
13	11.08.05.00	Дно		Н13 к13	(+0,89; 0) (+0,10;0)
14	11.09.00.00	Полка		Н13 js13	(+1,65; 0) (+0,55,-0,55)
	11.10.00.00	Штанга		Н13 js13	(+1,65; 0) (-0,16,-0,49)
	11.11.00.00	Скамейка		Н13 js13	(+0,63; 0) (+0,31,-0,31)

9. Шероховатость поверхности

Факторы, вызывающие шероховатости поверхности древесины. Для деталей из древесины и древесных материалов большое значение имеет качество поверхности. Качество поверхности характеризуется, прежде всего, ее шероховатостью, то есть размерными показателями неровностей. Не менее существенную роль, играет шероховатость обработанных поверхностей при изготовлении сопрягаемых взаимозаменяемых деталей. После обработки на поверхности деталей и узлов из древесины и древесных материалов остаются неровности -- выступы и впадины реальной поверхности, в результате чего поверхность делается шероховатой.

Факторы, вызывающие шероховатость поверхности обрабатываемых деталей, связаны с несовершенством системы станок- инструмент - деталь и свойствами самой древесины.

Неровности обработки разделяются на анатомические неровности древесины, кинематические, неровности упругого восстановления, разрушения, ворсистость и мшистость поверхности.

Кинематические неровности -- неровности (волны), образуемые режущим инструментом при строгании или фрезеровании. Эти волны представляют собой правильно повторяющиеся геометрические образования в виде траектории движения режущего инструмента и зависят от скорости подачи обрабатываемой детали, числа оборотов ножевой головки и числа резцов.

Параметры кинематических неровностей, определяемые значениями / (длина волны) и h (глубина волны), вычисляют по формулам:

l = 100v/nz; h = l2/8R.

где v -- скорость подачи, м/мен: п -- частота вращения ножевого ваза, об/мин; 2 -- число резцов ножевого вала; R -- радиус окружности, описываемой лезвием резца, мм.

Глубина волны зависит от ее длины и радиуса окружности, описываемой лезвием резца. При этом чем больше длина волны, тем больше ее глубина, и наоборот, при увеличении радиуса (диаметра) волны глубина ее становится меньше. Нормирование параметров кинематических неровностей очень важно для обеспечения качественного склеивания деталей.

Неровности упругого восстановления появляются вследствие неоднородности древесины, например ранней и поздней зон годичных слоев хвойной древесины, из-за чего возникает неодинаковое упругое сжатие между нижней режущей гранью резца и обрабатываемой поверхностью древесины.

Неровности разрушения в виде сколов, вырывов получаются в результате неправильных режимов обработки поверхностей древесины в применения несоответствующих инструментов.

Вибрационные неровности образуются на обрабатываемой поверхности в результате вибрации станка, инструмента или самой детали.

Неровности, обуславливаемые структурой древесины, особенно заметны на древесине дуба и других кольцесосудистых породах, а также на древесине хвойных пород. Они создаются в результате разницы в плотности весенних и летних годичных слоев.

Шероховатость поверхности, получаемая при обработке, по отношению к направлению волокон различна: наиболее чисто обрабатывается древесина вдоль волокон, хуже - поперек и еще хуже - перпендикулярно волокнам (в торец).

Шероховатость поверхности обработанных деталей зависит и от других факторов, из которых основные: толщина снимаемой стружки, режим резания, геометрия режущего инструмента, состояние инструмента и др.

Если неровности очень малы и заметны лишь через оптические приборы, они называются микронеровностями и характеризуют микрогеометрию обработанной поверхности.

В отличие от микронеровностей различают видимые невооруженным глазом макронеровности, т.е. макрогеометрию обработанной поверхности. Макронеровности искажают форму поверхности (неплоскостность, конусность, бочкообразность и др.) на значительных участках или площадях деталей. Таким образом, макронеровности характеризуют не шероховатость поверхности обработанной древесины, а точность ее геометрической формы.

Микрогеометрия поверхности изучается на малых участках.

Макро- и микрогеометрия сопрягаемых элементов порознь и вместе в той или иной степени влияют на длительность и надежность работы изделия в условиях эксплуатации.

Основные термины и определения. Приведем основные определения, необходимые для понимания теоретических; практических вопросов, связанных с изучением шероховатости поверхностей древесины и древесных материалов, и их графическое изображение (рис. 26).

Нормальное сечение - сечение поверхности плоскостью, перпендикулярной к номинальной поверхности.

Номинальный профиль -„профиль, получаемый при сечении номинальной поверхности плоскостью.

Базовая линия - линия (поверхность) заданной геометрической формы, определенным образом проведенная относительно профиля (поверхности) служащая для оценки геометрических параметров поверхности.

Базовая длина (I) - длина базовой линии, используемая для выделения неровностей, характеризующих шероховатость поверхности и для количественного определения ее параметров.

Средняя линия профиля - базовая линия, имеющая форму номинального профиля и проведения так, что в пределах базовой длины среднеквадратическое отклонение профиля до этой линии минимально.

Система М - система отсчета, в которой в качестве базовой линии выбрана средняя линия профиля



Рис. 26. Элементы профиля нормального сечения шероховатости поверхности

Впадина профиля - часть профиля в пределах тела, расположенная между соседними точками пересечения профиля со средней линией.

Неровности профит и поверхности - выступы и впадины, соответствующие профилю и поверхности.

Направление неровностей поверхностей - условный рисунок, образованный нормальными проекциями экстремальных точек неровностей поверхности на среднюю поверхность.

Отклонение профиля в системе М - расстояние между любой точкой профиля и средней линией, измеренное по нормали, проведенной к средней линии через эту точку профиля.

Шаг неровностей профиля - длина отрезка средней линии, пересекающего профиль в трех соседних точках и ограниченного двумя крайними точками.

Шаг неровностей профиля по вершинам - длина отрезка средней линии между проекциями на нее двух наивысших точек соседних местных выступов профиля.

Средний шаг неровностей профиля - среднее арифметическое значение шага неровностей профиля в пределах базовой длины.

Средний шаг неровностей профиля по вершинам - среднее арифметическое значение шага неровностей профиля по вершинам в пределах базовой длины.

Линия, выступов и впадин профиля - линия, эквидистантная средней линии, проходящая через соответственно высшую точку профиля или низшую точку профиля в пределах базовой длины.

Выступ и впадина поверхности - часть поверхности соответственно в пределах тела или в пределах среды, отсеченная средней поверхностью.

Основные параметры шероховатости. Изучение шероховатости поверхности распространяется на шероховатость поверхностей деталей, узлов и изделий, изготовляемых из массивной древесины, фанеры, шпона, древесно-стружечных и древесноволокнистых плит, других древесных материалов, неимеющих защитно-декоративных покрытий и обработанных способами, которые обеспечивают значения параметров шероховатости в установленных пределах.

Шероховатости поверхности древесины и древесных материалов характеризуются числовыми значениями параметров неровностей древесины. Требования к шероховатости поверхности устанавливаются, одним или несколькими параметрами шероховатости (Rmmax; Rm; Rz; Ra ) независимо от происхождения неровностей (за исключением анатомических). В числовую характеристику шероховатости не включают ворсистость и мшистость, так как не существует методов их определения. В технических условиях на деталь оговаривают только допустимость или недопустимость этих неровностей.

Рис. 27. Профилограмма поверхности древесины

Числовые значения параметров шероховатостей должны определяться в нормальном сечении номинальной поверхности. Если параметр Rmmax имеет значение менее 8 мкм, ворсистость на поверхности древесины и древесных материалов не допускается. Не допускается на поверхности древесины и мшистость.

Шероховатость поверхности на чертежах обозначают по ГОСТ 2789. В неподвижных посадках, например в шиповых соединениях, отклонения формы и шероховатостей поверхности ослабляют эти позиции, уменьшая их прочность. Контакт сопрягаемых поверхностей происходит по вершинам микронеровностей, за счет чего при сборке может происки дать смятие неровностей, а отсюда искажение предусмотренных ранее натягов и зазоров. Во избежание, снижения качества неподвижных соединений надо обеспечивать сопрягаемым поверхностям необходимые, зарине* установленные отклонения формы и выдерживать запроектированные шероховатости поверхности и соответствующие им максимальные число вые значения шероховатости.

Отклонения форм и шероховатости поверхности влияют и на подвижные посадки. В этом случае может наблюдаться также ухудшение работы соединения в условиях эксплуатации. Это может произойти в том случае, если запроектированный в подвижной посадке зазор вследствие отклонений формы сопрягаемых поверхностей перейдет в, натяг.

10. Деталировочные чертежы

В приложении к курсовому проекту даны детарировочные чертежи боковой стенки полуящика и правой вертикальной стенки. Чертежи выполнены на формате А4, с указанием размеров, предельных отклонений размеров и показателями шероховатости поверхности.

Литература

1. Радчук Л.И. Основы конструирования изделий из древесины: Учеб. пособие. - М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2006. - 200 с.: ил.

2. Радчук Л.И. Основы конструирования изделий из древесины. Приложения.: учеб. пособие. - М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2006. - 125 с.: ил.

3. Базанов А. Ф., Разработка конструкции изделия: Учебное пособие к выполнению курсового проекта. Спец. 2602.00. - М.: МГУЛ, 200. - 74 с.

Справочник мебельщика. 3-е изд., перераб./ Под ред. В.П. Бухтиярова/ Б. И. Артамонов, В.П. Вельк и др. - М.: МГУЛ, 2005. - 600 с.; ил.

Размещено на Allbest.ru