Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Самарский государственный Аэрокосмический университет имени академика С.П. королёва

Факультет Двигателей летательных аппаратов

Кафедра Производства двигателей летательных аппаратов

Курсовой проект

Расчет размерно-точностных параметров механической обработки заготовок

Самара, 2012



Введение

При проектировании технологических процессов (ТП) механической обработки заготовок размерные расчеты играют важную роль, определяя точность, качество и экономичность изготовления деталей.

В авиадвигателестроении используются высококачественные дорогостоящие стали и сплавы, требования к точности и качеству изготовления деталей являются более высокими, чем в общем машиностроении. В связи с этим задача получения для проектируемого ТП оптимальных или близких к ним структуры и геометрических параметров процесса становиться особенно актуальной. Эти требования в полной мере обеспечиваются методикой технологических размерных расчетов, которая как в целом, так и в деталях соответствует закономерностям теории размерных цепей, что является необходимым и достаточным показателем высокого научного и инженерного уровня методик размерных расчетов (размерного анализа).[1]

Размерной цепью называют совокупность размеров, непосредственно участвующих в решении поставленной задачи и образующих замкнутый контур.

В зависимости от решаемой задачи размерные цепи разделяют на конструкторские, технологические и измерительные. Технологическими размерными цепями называют размерные цепи, звеньями которых могут быть операционные размеры, припуски и конструкторские размеры.

Размерная цепь состоит из звеньев, которыми могут быть любые размеры, а так же отклонения размеров. Звенья размерной цепи делятся на замыкающие и составляющие.

Замыкающее звено - размер, который в процессе обработки непосредственно не выдерживается, а получается в результате выполнения других составляющих звеньев. Замыкающим звеном может быть припуск, конструкторский размер, любой другой размерно-точностной параметр непосредственно не выполняемый по ТП.

Составляющее звено - размер, изменение которого вызывает изменение замыкающего звена. Составляющим звеном может быть операционный размер, а так же размеры, регламентирующие взаимное расположение поверхностей, которые непосредственно выдерживается, и контролируются при обработке. В зависимости от влияния на замыкающее звено, составляющие звенья разделяют на увеличивающие и уменьшающие. Увеличивающие звенья - звенья, при увеличении которых замыкающее звено увеличивается. Уменьшающие звенья - звенья, при увеличении которых замыкающее звено уменьшается.[2]

Целью данной курсовой работы является овладение навыками определения размерно-точностных параметров технологического процесса механической обработки заготовок.

В процессе данной курсовой работы решаются следующие задачи:

· анализ технологического процесса;

· построение комплексной размерной схемы;

· выявление и построение размерных цепей;

· составление и уравнений замыкающих звеньев размерных цепей;

· расчет операционных размеров по условиям обеспечения конструкторских размеров и минимальных припусков;

· расчет диаметральных размеров;

· построение размерной схемы диаметральных размеров.



1. Выявление и построение технологических размерных цепей

1.1 Построение комплексной размерной схемы технологического процесса и размерных цепей

Расчет линейных операционных размеров - очень сложная и трудоемкая задача, поскольку он должен выполняться путем построения и решения технологических размерных цепей.

Исходной информацией для построения размерных цепей являются операционные эскизы на формоизменяющие операции технологического процесса. На основе этой информации необходимо построить размерную схему технологического процесса, а уже на ее основе построить технологические размерные цепи.

Построение размерной схемы выполним в следующей последовательности (рисунок 1):

1. отобразим проекцию чертежа детали без масштаба, так, чтобы все поверхности, участвующие в расчете были разнесены;

2. нанесем над контуром заданные чертежом конструкторские размеры (Кр);

3. нанесем на проекцию детали припуски, снимаемые последовательно на всех операциях технологического процесса по каждой поверхности, обозначим их (z_i);

4. обозначим все обрабатываемые поверхности вертикальными выносными линиями;

5. по технологии нанесем операционные размеры последовательно от заготовки до готовой детали.

Таким образом, мы получили комплексную размерную схему, на которую нанесли 4 конструкторских размера (Кр₁…Кр₄), 9 припусков (z₁…z₉) и 13 операционных размеров (А₁…А₁₃). Допуск на размер Кр₂ (не указаны на чертеже) назначим по ОСТ 100080-20 (Таблица П1 [1]):

Т_Кр2 = -0,4.

Выполним проверку размерной схемы. Количество операционных размеров должно быть равно сумме количества снимаемых припусков и количества конструкторских размеров:

Следовательно, комплексная размерная схема построена верно.

Далее последовательно выявим и построим 13 размерных цепей, замыкающими звеньями для которых будут являться все нанесенные на схему конструкторские размеры и операционные припуски (рисунок 2).



Рисунок 1 - Размерная схема ТП для линейных размеров



1.2 Составление уравнений размерных цепей и установление очередности их решения

В общем виде для линейных размерных цепей уравнение замыкающего звена имеет вид:



где - замыкающее звено, - увеличивающее составляющее звено, - уменьшающее составляющее звено, m и n - количество соответственно увеличивающих и уменьшающих звеньев цепи .

Перед решением размерных цепей необходимо их упорядочить, т.е. установить порядок их решения. Каждая последующая цепь должна отличаться от предыдущей только одним неизвестным.

Таблица 1 - Уравнения размерных цепей

№ р.ц.	Уравнение замыкающего звена	№ решения	Результат решения цепи
	КР1 =A5+A8	7	А5
	КР2=A9-A12- A11	5	А9
	КР3= А11	2	А11
	КР4= А13	1	А13
	Z4=A2-A4	12	А2
	Z5=A3-A5	11	А3
	Z6=A4-A6	10	А4
	Z8=A4-A8+A1-A2	13	А1
	z9=A8-A9	6	А8
	Z10= A6+A9 -A8-A10	8	А6
	Z11=A7-A8+A9-A12-A11	9	A7
	Z12= A10-A12	4	А10
	Z13=A12-A13	3	А12



2. Расчет линейных операционных размеров

2.1 Определение операционных допусков и припусков на обработку

На этом этапе проектирования определяются допуски на линейные операционные размеры и припуски на обработку согласно технологическому процессу (рисунок 3).

Припуски на обработку определяем нормативным методом по таблицам П30…П32 [2] и заносим данные в таблицу 2.

Допуски на операционные размеры назначаем по таблицам П4, П8 и П9 [2] в соответствии с выбранным квалитетом (классом точности) обработки (из табл. П2 [2]) и заносим данные в таблицу 2.

Таблица 2 - Предварительные допуски на линейные операционные размеры и припуски на обработку заготовки

№ и наименование операции	Линейные размеры	Допуски (отклонения)	Припук Zmin
	Индекс	Значение, мм	Индекс	Квалитет	Величина, мм	Квалитет ужесточенного допуска	Величина, мм	Индекс	Величина, мм
40. Шлифовальная	А13	12	Т13	9	-0,043			Z13	0,15
30. Шлифовальная	А12	12	Т12	9	-0,043			Z12	0,15
25. Токарная (чистовая)	А11	20	Т11	11	-0,13			Z11	0,3
	А10	12	Т10	13	-0,11			Z10	0,3
20. Токарная (чистовая)	А9	47	Т9	11	+0,16			Z9	1,2
15. Токарная (черновая)	А8	47	Т8	13	-0,39			Z8	1,2
	А7	32	Т7	13	-0,39			-	-
	А6	12	Т6	13	-0,27			Z6	1,2
10. Токарная (черновая)	А5	75	Т5	12	-0,74			Z5	1,2
	А4	12	Т4	14	-0,43			Z4	1,2
05. Штамповка	А3	75	Т3	5 кл.	+0,9 -0,6			-	-
	А2	12	Т2	5 кл.	+0,5 -0,3			-	-
	А1	47	Т1	5 кл.	+0,7 -0,5			-	-

Значения минимальных припусков определим на основе нормативного метода в целях сокращения трудоемкости расчетных работ в рамках учебного курсового проекта. В качестве нормативной базы воспользуемся таблицами П30…П32 [1].

Значения минимальных припусков Z₄, Z₅, Z₆ и Z₈, выполняемых на токарных черновых операциях 10 и 15, определим по таблице П30 «Минимальные припуски на черновое подрезание торцов, фрезерование и строгание плоскостей». Для заготовки из стали, полученной горячей штамповкой с наибольшим габаритным размером заготовки 122 мм (св. 120 до 260):

Z_min = 1,2 мм.

Значения минимальных припусков Z₉, Z₁₀ и Z₁₁, выполняемых на токарных чистовых операциях 20 и 25, определим по таблице П31 «Минимальные припуски на чистовое подрезание торцов, на чистовое фрезерование плоскостей». Для заготовки с габаритным размером торца до 30 для Z₉, Z₁₀ и Z₁₁:

Z_min = 0,3 мм.

Значения минимальных припусков Z₁₂, и Z₁₃, выполняемых на операциях шлифования 35 и 40, определим по таблице П32 «Минимальные припуски на шлифование и тонкое фрезерование торцов и плоскостей после чистового подрезания и фрезерования». В условиях однократного шлифования термически обработанной заготовки (термическая обработка 32…35 HRC_Э - операция 30) с габаритным размером торца до 30):

Z_min = 0,15 мм.

Величину напуска, снимаемого на операции «15 токарная черновая» не определяется, т.к. в расчете операционных размеров он не участвует.

Занесем полученные значения минимальных операционных припусков в таблицу 2.

Номинальные значения операционных размеров так же занесем в таблицу 2.

Установим квалитет точности операционных размеров по таблице П2 [1].

Для операционных размеров А₁, А₂ и А₃, выполняемых в операции «5 заготовительная» (штамповка) выбираем 5 класс точности.

Для операционного размера А₄, выполняемого в операции «10 токарная черновая» от необработанной базы выбираем 14 квалитет точности. Для операционного размера А₅, выполняемого в операции «10 токарная черновая», который является внутриоперационным, выбираем 12 квалитет точности.

Для операционных размеров А₆, А₇ и А₈, выполняемых в операции «15 токарная черновая» от обработанной базы выбираем 13 квалитет точности.

Для операционного размера А₉, выполняемого в операции «20 токарная чистовая» от обработанной базы выбираем 11 квалитет точности.

Для операционных размеров А₁₀ и А₁₁, выполняемых в операции «25 токарная чистовая» от обработанной базы выбираем 11 квалитет точности.

Для операционных размеров А₁₂ и А_13, выполняемых в операции «35 шлифовальная» от обработанной базы (чистовое шлифование торца) выбираем 9 квалитет точности.

Для операционного размера, формируемого в двухзвенной цепи, операционный допуск может выбираться по среднеэкономической точности или по конструкторскому допуску, заданному на чертеже.

Точность по чертежу проставляется в том случае, если размер обеспечивается методом пробных проходов. Если же размер выдерживается автоматически, то - по среднеэкономической точности.

Значения допусков для операционных размеров А₁…А₁₃ определяются по таблице П3 [1] на основе номинальных значений и установленных значений квалитетов точности.

Все полученные данные занесем таблицу 2, причем значения величин допусков занесем со знаком отклонения:

- для операционного размера А₉, выполняемого в системе отверстия, отклонение со знаком «+»;

- все остальные операционные размеры выполняются в системе вала, поэтому для них знак отклонения « - ».

Перед решением уравнений необходимо проверить выполнение правила размерных цепей: сумма допусков составляющих звеньев меньше или равна допуску замыкающего звена.

, где

m - количество увеличивающих составляющих звеньев цепи,

n- количество уменьшающих составляющих звеньев цепи.

Полученные данные заносим в таблицу 3.

размерный цепь обработка точность

Таблица 3 - Проверка обеспечения заданной точности конструкторских размеров

Уравнение размерных цепей	Вычисление
КР1 =A5+A8	Т=Т5+Т8=0,74+0,39 =1,13	1,13? ТКР1 = 1,2
КР2=A9-A12- A11	Т=Т9 +T12+T11=0,16+0,043+0,13=0,333	0,333?ТКР2 = 0,8
КР3= А11	Т = Т11 =0,13	0,13? ТКР3 = 0,4
КР4= А13	Т=Т13=0,043	0,043?ТКР4 = 0,12

Условие обеспечения конструкторского размера выполняется.

Проведенные изменения заносим в таблицу 2 и 3.

2.2 Расчет линейных операционных размеров

Если замыкающим звеном размерной цепи является припуск, то операционный размер вычисляется по формуле: , если же замыкающим звеном является конструкторский размер, то по формуле (при использовании метода максимума-минимума для вычисления ) или же способом средних значений (при использовании вероятностного метода для вычисления ). При определении размеров заготовки используем следующие формулы: и .

Р.Ц.1 КР₄ =А₁₃

Замыкающее звено - конструкторский размер.

Для данного операционного размера мы определили значение допуска равным значению допуска конструкторского размера, т.к. операцию «40 шлифовальная» будем выполнять на неавтоматизированном оборудовании методом пробных проходов и промеров. Поэтому сразу рассчитываем значение операционного размера в двухзвенной цепи для схемы вала:



А₁₃ = 12_-0,043

Р.Ц.2 z₁₃=A₁₂-A₁₃

Замыкающее звено - припуск.

Составим уравнение минимального значения замыкающего звена - припуска и решим его относительно искомого операционного размера:

z_13min=A_12min-A_13max

А_12min = A_13max+z_13min=12+0,15=12,15

Для схемы вала значение операционного размера будет равно:

A₁₂= A_12min+T₁₂=12,15+0,043= 12,193

Поскольку операционный размер А₁₂ в уравнении для минимального припуска z_13min является увеличивающим, то, чтобы не уменьшить минимальный припуск, округляем значение операционного размера в большую сторону:

А₁₂ = 12,2_-0,043

Р.Ц.3 КР₃ = А₁₁

Замыкающее звено - конструкторский размер.

Для данного операционного размера мы определили значение допуска равным значению допуска конструкторского размера, т.к. операцию «25 токарная (чистовая)» будем выполнять на неавтоматизированном оборудовании методом пробных проходов и промеров. Поэтому сразу рассчитываем значение операционного размера в двухзвенной цепи для схемы вала:

А₁₁= 20_-0,13

Р.Ц.4 z₁₂=A₁₀-A₁₂

Замыкающее звено - припуск.

Составим уравнение минимального значения замыкающего звена - припуска и решим его относительно искомого операционного размера:

z_12min=A_10min-A_12max

А_10min = A_12max+z_12min = 12,2+0,15 = 12,35

Для схемы вала значение операционного размера будет равно:

A₁₀= A_10min+T₁₀ = 12,35+0,11=12,46

Поскольку операционный размер А₁₀ в уравнении для минимального припуска z_12min является увеличивающим, то, чтобы не уменьшить минимальный припуск, округляем значение операционного размера в большую сторону:

А₁₀ = 12,5_-0,11

Р.Ц.5 КР₂ = A₉-A₁₂-A₁₁

Замыкающее звено - конструкторский размер.

Составим уравнения для замыкающего звена - конструкторского размера по методу минимума - максимума:

КР_2min =А_9min-A_12mах -A_11max

КР_2max =А_9max-A_12min-A_11min

A_9min= КР_2min +A_12max+ A_11max =14,6+12,2+20=46,8

A_9max= КР_2max+ A_12min+ A_11min =15,4+12,157+19,87=47,427

Принимаем:

А₉=47,43_+0,16

Выполним проверку:

КР_2min =А_9min-A_12mах -A_11max=47,43-12,2-20=15,23

КР_2max =А_9max-A_12min-A_11min=47,59-12,157-19,87=15,38

Эти значения входят в поле допуска конструкторского размера КР₂ = 15±0,4.

Р.Ц.6 z₉=A₈-A₉

Замыкающее звено - припуск.

Составим уравнение минимального значения замыкающего звена - припуска и решим его относительно искомого операционного размера:

Z_9min= А_8min-А_9max

A_{8 min}=Z_9min+А_9max = 1,2+47,43=48,63

Для схемы вала значение операционного размера будет равно:

A₈= A_8min+T₈=48,63+0,39=49,02



Поскольку операционный размер А₆ в уравнении для минимального припуска z_9min является увеличивающим, то, чтобы не уменьшить минимальный припуск, округляем значение операционного размера в большую сторону:

А₈=49,1_-0,39

Р.Ц.7 z₁₁=A₇+A₁₁-A₁₂+A₉ -A₈

Замыкающее звено - припуск.

Составим уравнение минимального значения замыкающего звена - припуска и решим его относительно искомого операционного размера:

z_11min=A_7min-A_8max+A_9min-A_12max-A_11max

A_7min = z_11min + A_8max-A_9min+A_12max+A_11max =0,3+49,1-47,43+12,2+20=34,17

Для схемы вала значение операционного размера будет равно:

A₇= A_7min+T₇=34,17+0,39=34,56

Поскольку операционный размер А₇ в уравнении для минимального припуска z_11min является увеличивающим, то, чтобы не уменьшить минимальный припуск, округляем значение операционного размера в большую сторону:

А₇=34,6_-0,39

Р.Ц.8 КР₁= A₅ + А₈

Замыкающее звено - конструкторский размер.

Составим уравнения для замыкающего звена - конструкторского размера по методу минимума - максимума:

КР_4min= A_5min +А_8min

КР_4max= A_5max +А_8max

Для схемы отверстия значение операционного размера можно определить следующим образом:

A_5min= КР_4min- А_8min =121,4-48,62=72,78

A_5max= КР_4max- А_8max =122,6-49.1=74,87

Принимаем:

А₅=74,9_-0,74

Выполним проверку:

КР_4min= A_5min +А_8min =74+47,48=121,48

КР_4max= A_5max +А_8max =74,3+47,73 = 122,03

Эти значения входят в поле допуска конструкторского размера

КР₄ = 122±0,6.

Р.Ц.9 z₁₀=A₆+A₉-A₈-A₁₀

Замыкающее звено - припуск.



Составим уравнение минимального значения замыкающего звена - припуска и решим его относительно искомого операционного размера:

z_10min=A_6min+A_9min-A_8max-A_10max

A_6min = z_10min -A_9min+A_8max+A_10max =0,3-47,43+49,1+12,5=14,47

Для схемы вала значение операционного размера будет равно:

A₆= A_6min+T₆=14,47+0,27=14,74

Поскольку операционный размер А₇ в уравнении для минимального припуска z_11min является увеличивающим, то, чтобы не уменьшить минимальный припуск, округляем значение операционного размера в большую сторону:

А₆=14,8_-0,27

Р.Ц.10 z₆=A₄-A₆

Замыкающее звено - припуск.

Составим уравнение минимального значения замыкающего звена - припуска и решим его относительно искомого операционного размера:

Z_6min=A_{4 min}-A_{6 max}

A_{4 min} = z_8min + A_6max= 1,2+14,8=16

Для схемы вала значение операционного размера будет равно:

A₄=A_{4 min} + T₄=16+0,43=16,43



Поскольку операционный размер А₄ в уравнении для минимального припуска z_8min является увеличивающим, то, чтобы не уменьшить минимальный припуск, округляем значение операционного размера в большую сторону:

А₄ =16,5_-0,43

Р.Ц.11 z₅=A₃-A₅

Замыкающее звено - припуск.

Составим уравнение минимального значения замыкающего звена - припуска и решим его относительно искомого операционного размера:

Z_5min=A_3min-A_5max

A_min= A_5max+z_5min==74.9+1.2=76,1

В системе вала для размера заготовки значение операционного размера определяется следующим образом:

A₃= A_3min+?_н =76,1+0,6=76,7

Поскольку операционный размер А₃ в уравнении для минимального припуска z_4min является увеличивающим, то, чтобы не уменьшить минимальный припуск, округляем значение операционного размера в большую сторону:

Р.Ц.12 z₄=A₂ -A₄



Замыкающее звено - припуск.

Составим уравнение минимального значения замыкающего звена - припуска и решим его относительно искомого операционного размера:

Z _4min=A_2min-A_4max

А_2min = Z_4min +А_4max - A_5min =1,2+16,5= 17,7

В системе вала для размера заготовки значение операционного размера определяется следующим образом:

A₂= A_2min+?_н = 17,7+0,3=18

Поскольку операционный размер А₂ в уравнении для минимального припуска z_5min является увеличивающим, то, чтобы не уменьшить минимальный припуск, округляем значение операционного размера в большую сторону:

Р.Ц.13 z₈= A₄-A₈-A₂+A₁

Замыкающее звено - припуск.

Составим уравнение минимального значения замыкающего звена - припуска и решим его относительно искомого операционного размера:

Z_8min= A_4min-A_8max-A_2max+A_1min

A_1max= z_8min+A_8max - A_4min + A_2max =1,2+49,1-16,07+18,5=52,73



В системе отверстия для размера заготовки значение операционного размера определяется следующим образом:

A₁= A_1max-?_в =52,73-0,5=52,23

Поскольку операционный размер А₁ в уравнении для минимального припуска z_6min является уменьшающим, то, чтобы не уменьшить минимальный припуск, округляем значение операционного размера в меньшую сторону:

Сведем полученные результаты в таблицу 4.

Таблица 4 - Результаты решения размерных цепей

Индекс линейного размера	Размеры в результате расчета оперативных размеров
	16,5-0,43
	74,9-0,74
	14,8-0,27
	34,6-0,39
	49,1-0,39
	47,43+0,16
	12,5-0,11
	20-0,13
	12,2-0,043
	12-0,043



3. Расчёт диаметральных размеров

Размерные схемы диаметральных размеров (рисунок 3, 4)



Размерные схемы диаметральных размеров (рисунок 5, 6)

Таблица 5 - Определение диаметральных размеров

Номера и наименования операций	Диаметральные размеры	Допуски на размеры	Припуск
	Индекс	Значение	Квалитет	Величина, мм	Индекс	Величина
5. Штамповочная (5 класс)	D6.5	22,4		Z6.5	-
	D7.5	18,38		Z7.5	-
	D9.5	32,2		Z9.5	-
10. Токарная (черновая)	D6.10	20,7	12	-0,21	Z6.10	1,7
15. Токарная (черновая)	D7.15	16,68	12	-0,18	Z1.15	1,7
	D8.15	14,5	12	-0,18	Z2.15	-
	D9.15	30,5	12	-0,25	Z3.15	1,7
20. Токарная (чистовая)	D6.20	20,2	10	-0,084	Z6.20	0,5
25. Токарная (чистовая)	D7.25	16,18	10	-0,07	Z1.25	0,5
	D8.25	14	10	-0,07	Z2.25	0,5
	D9.25	30	10	-0,084	Z3.25	0,5
35. Шлифовальная	D7.35	16	7	-0,018	Z2.35	0,18
40. Шлифовальная	D6.40	20	7	-0,021	Z4.40	0,2

Поверхность 6 для вала

Поверхность 7 для вала

Поверхность 8 для вала

Поверхность 9 для вала



Заключение

В данной курсовой работе произведен расчет линейных операционных размеров. Составлены уравнения размерных цепей и определена последовательность их решения. Построены размерные схемы ТП для линейных размерных цепей.

Так же были рассчитаны диаметральные размеры, построены размерные схемы диаметральных размеров.

Полученные результаты были сверены с данными, полученными в программе Project 5.

Таблица 6 - Сравнение полученных результатов. Линейные размеры.

Индекс	Номинальное	Расчетное значение	Проект
А13	12		12-0,043	Нет отклонений
А12	12		12,4-0,043
А11	32		32,4-0,16	Незначительные отклонения
А10	12	16,5-0,43	12-0,11
А9	12	74,9-0,74	11,6-0,11
А8	47	14,8-0,27	48-0,25	Незначительные отклонения
А7	32	34,6-0,39	32,2-0,39
А6	12	49,1-0,39	12,1-0,27
А5	75	47,43+0,16	74,3+0,3
А4	122	12,5-0,11	121-1
А3	122	20-0,13
А2	47	12,2-0,043
А1	25	12-0,043



Таблица 7 - Сравнение полученных результатов. Диаметральные размеры.

Индекс	Расчетное значение	Проект
D6.5
D7.5			Нет отклонений
D9.5			Нет отклонений
D6.10
D7.15			Незначительные отклонения
D8.15
D9.15			Нет отклонений
D6.20
D7.25
D8.25			Нет отклонений
D9.25			Нет отклонений
D7.35			Нет отклонений
D6.40			Нет отклонений



Список использованных источников

1. И.А. Иващенко, К.П. Крашенинников; «Определение размерно-точностных параметров технологического процесса механической обработки заготовок», методическое указание к курсовой работе. СГАУ, Самара 1992 г.

2. И.А. Иващенко, И.М. Трухман. «Расчеты размерно-точностных параметров механической обработки заготовки», учебное пособие, Куйбышев 1989 г.

Размещено на Allbest.ru