Размерный анализ технологических процессов: цель, задачи и технологические возможности. Размерный анализ Размерный анализ чертежа детали

Размерный анализ заключается в выявлении размерных цепей и в расчете допусков размеров, входящих в их состав.

Выявление размерной цепи предполагает:

1. Определение исходного звена (постановка задачи),

2. Представление размерной цепи в виде замкнутого контура,

3. Выделение замыкающего звена и классификация составляющих звеньев на увеличивающие и уменьшающие.

Размерная цепь – совокупность размеров, непосредственно участвующих в решении поставленной задачи и образующих замкнутый контур.

К основным признакам размерной цепи относятся: замкнутость, взаимосвязь и взаимозависимость размеров; соблюдение принципа кратчайшей цепи.

Конструкторская размерная цепь – размерная цепь, определяющая расстояние или относительный поворот между поверхностями или осями поверхностей деталей в изделии.

Технологическая размерная цепь – размерная цепь, обеспечивающая требуемое расстояние или относительный поворот между поверхностями изготавливаемого изделия при выполнении операций или ряда операций сборки, обработки при настройке станка, при расчете межпереходных размеров.

Звено размерной цепи – один из размеров, образующих размерную цепь.

Замыкающее звено – звено размерной цепи, являющееся исходным при постановке задачи или получающееся последним в результате ее решения.

Составляющее звено – звено размерной цепи, функционально связанное с замыкающим звеном. Оно обозначается прописной буквой алфавита с индексом, соответствующим его порядковому номеру. Замыкающему звену присваивается индекс ∆.

Увеличивающее звено – составляющее звено размерной цепи, с увеличением которого замыкающее звено увеличивается. Оно обозначается

Уменьшающее звено – составляющее звено размерной цепи, с увеличением которого замыкающее звено уменьшается. Оно обозначается

Компенсирующее звено – составляющее звено размерной цепи, изменением значения которого достигается требуемая точность замыкающего звена.

Линейная размерная цепь – размерная цепь, звеньями которой являются линейные размеры.

Расчет размерных цепей включает решение прямой и обратной задачи.

Прямая задача – задача, в которой заданы параметры замыкающего звена (номинальное значение, допустимые отклонения и т.д.) и требуется определить параметры составляющих звеньев.

Обратная задача – задача, в которой заданы параметры составляющих звеньев (допуски, поля рассеяния, координаты их середин и т.д.) и требуется определить параметры замыкающего звена.

Существует два способа расчета размерных цепей:

1. Способ расчета на максимум-минимум – способ расчета, учитывающий только предельные отклонения звеньев размерной цепи и самые неблагоприятные их сочетания.

2. Вероятностный способ расчета – способ расчета, учитывающий рассеяние размеров и вероятность различных сочетаний отклонений составляющих звеньев размерной цепи.

Рис. 8.11.

Рис. 8.10.

Пример 8.7

Размерный анализ процесса механической обработки проводят в следующем порядке. Для детали (рис. 8.11) вычерчивают совмещенный эскиз исходной заготовки и готовой детали (рис. 8.12), на котором отражают также промежуточные состояния заготовки. Все поверхности заготовки и детали нумеруют по порядку, слева направо, и через них проводят вертикальные линии. Между этими линиями указывают размеры исходной заготовки В, готовой детали А , припуски Z n (индекс п обозначает номер поверхностей, к которым они относятся), а также технологические размеры S, получаемые в результате выполнения каждого технологического перехода. Размеры S указывают в виде направленных стрелок, при этом точка ставится на линии, соответствующей поверхности, которая используется в качестве технологической или настроечной базы.

Рис. 8.12.

Рис. 8.13.

На рис. 8.12 представлен размерный анализ ТП изготовления ступенчатого валика из штампованной заготовки за три операции. На первой операции («фрезерно-центровальная») выполняются размеры S ] и 5 2 , на второй операции («токарная 1») - размер S:i . На третьей операции («токарная 2») выдерживаются размеры S A и S 5 (двукратная обработка торцовой поверхности может быть обусловлена повышенными требованиями, например, к шероховатости поверхности). Выявление размерных цепей начинают с последней операции, т.е. двигаясь по размерной схеме снизу вверх. Для упрощения процесса выявления размерных цепей рекомендуется построить граф размерных связей (рис. 8.13). Вначале строят граф технологических размеров, где кружочками с цифрами внутри обозначаются обрабатываемые поверхности (в виде двойного кружочка обозначается поверхность заготовки, от которой начинается обработка).

Данный граф дополняют графом размеров заготовки (размеры заготовки изображают при этом двойными линиями) и получают совмещенный граф, на котором в виде дуг изображают размеры готовой детали и в виде ломаных линий - припуски на обработку (стрелка на таких линиях указывает, к какой поверхности относится припуск). Важно строить совмещенный граф так, чтобы его ребра (линии) не пересекатись. Любой замкнутый контур совмещенного графа образует размерную цепь. Замыкающим звеном (которое обычно заключают в квадратные скобки) у такой цепи является либо размер детали, либо припуск на обработку (рис. 8.14). Размерные цепи рекомендуется строить таким образом, чтобы припуски и размеры А детати не входили в них в качестве составляющих звеньев. Любая технологическая размерная цепь имеет одно замыкающее звено и два или более составляющих звеньев.

Свои особенности имеет размерный анализ технологических процессов механической обработки заготовок для корпусных детатей. При построении размерной схемы таких процессов следует учитывать, что размеры, опре-

Рис. 8.14.

а-в - для определения технологических размеров S v S 3 и 5, соответственно; г-е - для определения размеров заготовки B v В 3 и В 2 соответственно

деляющие положение основных отверстий корпусной детали, обрабатываемых на нескольких операциях, имеют одинаковые номинальные значения, но выполняются с различной точностью. В этой связи на размерной схеме линия, определяющая положение оси основного отверстия, выполняется прерывистой. На рис. 8.15 изображена размерная схема обработки заготовки корпусной детали, выполняемой за три операции. На первой операции («фрезерная») выполняется размер S 0 , на второй операции («расточная 1») размер S v на третьей операции - размер S 2 . В результате решения размерных цепей выясняется, может ли принятый вариант технологического процесса изготовления детали обеспечить ее точность в соответствии с чертежом.

При этом важно, чтобы точность выполнения технологических размеров S не превышала среднюю экономическую точность принятых методов обработки. В противном случае следует пересмотреть рассматриваемый вариант технологического процесса изготовления детали.

Рис. 8.15. Размерная схема (а) и технологические размерные цепи (б) процесса механической обработки заготовки корпусной детали (R = D/2)

Ответ: Одной из главных задач размерного анализа технологических процессов (ТП) является правильное и обоснованное определение промежуточных и окончательных технологических размеров и допусков на них для обрабатываемой детали.

Размерный анализ ТП на основе выявления и расчета ТРЦ позволяет не только устанавливать технологические размеры и допуски на них, но и более обоснованно разделить процесс на операции и переходы.

Некоторые поверхности заготовок деталей могут подвергаться обработке на нескольких переходах или операциях в зависимости от требуемой шероховатости и точности обработки.

В этом случае оставляется припуск на последующий переход или операцию и устанавливается необходимый промежуточный технологический размер. Для определения этого размера необходимо рассчитать технологическую размерную цепь, у которой замыкающим звеном является припуск.

Припуск должен быть предварительно установлен либо в виде минимального, либо в виде номинального его значения по соответствующим справочникам технолога или расчетом.

Задачи размерного анализа технологических процессов это определение:

· технологических размеров и допусков на них для каждого технологического перехода;

· предельных отклонений размеров, припусков и расчет размеров заготовок;

· наиболее рациональной последовательности обработки отдельных поверхностей детали, обеспечивающей требуемую точность размеров.

Решение всех этих задач возможно лишь на основании выявления и расчета ТРЦ. Для выявления технологических размерных цепей необходимо предварительно разработать технологический процесс обработки заготовки детали и на его основе составить размерную схему процесса.

14. Построение размерной схемы технологического процесса.

Ответ: Размерная схема ТП строится следующим образом.

Вычерчивается эскиз детали и заготовки в одной или двух проекциях, в зависимости от ее конфигурации.

Для тел вращения достаточно одной проекции, при этом можно вычертить только половину детали по оси симметрии.

Для корпусных деталей может потребоваться две или даже три проекции в зависимости от расположения размеров длин.

Над деталью указываются размеры длин с допусками, заданные конструктором.

Для удобства составления размерных цепей, конструкторские размеры обозначаются буквой , где - порядковый номер конструкторского размера. На эскиз детали условно наносятся припуски , где - номер поверхности, к которой относится припуск.

Для снижения вероятности ошибок целесообразно выполнить эскизы операций и получаемые технологические размеры.

Все поверхности детали нумеруются по порядку слева направо.

Через нумерованные поверхности проводятся вертикальные линии.

Между вертикальными линиями, снизу вверх, указываются технологические размеры, получаемые в результате выполнения каждого технологического перехода.

Технологические размеры обозначаются буквой , размеры исходной заготовки - буквой .

Для каждой операции составляются схемы технологических размерных цепей. Если технологический размер совпадает с конструкторским, то получаем двухзвенную размерную цепь. Замыкающие звенья на всех схемах размерных цепей заключаются в квадратные скобки,

Выявление размерных цепей по размерной схеме начинается с последней операции, т.е. по схеме сверху вниз. В такой же последовательности производится и расчет размерных цепей. При этом необходимо, чтобы в каждой новой цепи был неизвестен только один размер.

На основании составленных схем размерных цепей производится определение типов составляющих звеньев и составление исходных уравнений, а затем их расчет.

1

Настоящая статья посвящена обзору методов автоматизации размерного анализа технологических процессов, который включает большое число сложных и трудоемких расчетно-аналитических процедур, необходимых при проектировании и анализе технологических процессов механической обработки. Рассмотрены методы И.А. Иващенко, В.В. Матвеева, В.Ю. Шамина, Б.С. Мордвинова, Ю.М. Сметанина, О.Н. Калачева, В.Б. Масягина с соавторами и модуль размерного анализа в КОМПАС-АВТОПРОЕКТ. Для каждого метода дано описание особенностей, отмечены достоинства и недостатки. В конце статьи перечислены основные направления совершенствования методов автоматизации размерного анализа технологических процессов: дальнейшее упрощение подготовки и совершенствование методов диагностики исходных данных, включение алгоритмов структурной и параметрической оптимизации, визуализация размерного анализа, совершенствование методов автоматического назначения допусков и припусков, использование более совершенных теоретических моделей размерного анализа, повышающих адекватность результатов.

размерная цепь

технологические размеры

1. Антипина Л.А. Метод автоматизированного проектирования станочных приспособлений на основе интегрированных моделей элементов технологической системы: автореф. дис. ... канд. техн. наук. – Уфа, 2002. – 16 с.

2. Бондаренко С.Г., Чередников О.Н., Губий В.П., Игнатцев Т.М. Размерный анализ конструкций. – Киев: Тэхника, 1989. – 150 с.

3. Волков С.А., Рябов А.Н. Расчет операционных размеров с использованием пакета программ «Техкард» // СТИН. – 2008. – № 3. – С. 20–23.

4. Дорофеев В.Д., Савкин С.П., Шестопал Ю.Т., Кольчугин А.Ф. Реализация процедуры формирования уравнений размерного анализа в системе принятия решений САПР ТП // Сб. учен. тр. Пенз. гос. техн. ун-та: сер. Машиностроение. – 2001. – № 3. – С. 73–79.

5. Иващенко И.А. Технологические размерные расчеты и способы их автоматизации. – М.: Машиностроение, 1975. – 222 с.

6. Иващенко И.А., Иванов Г.В., Мартынов В.А. Автоматизированное проектирование технологических процессов изготовления деталей двигателей летательных аппаратов: учеб. пособие для втузов. – М.: Машиностроение, 1992. – С. 336.

7. Калачев О.Н., Богоявленский Н.В., Погорелов С.А. Графическое моделирование размерной структуры технологического процесса на электронном чертеже в системе AUTOCAD // Вестник компьютерных и информационных технологий. – 2012. – № 5. – С. 13–19.

8. Кузьмин В.В. Размерный технологический анализ при проектировании технологической подготовки производства // Вестник машиностроения. – 2012. – № 6. – С. 19–23.

9. Куликов Д.Д., Блаер И.Ю. Расчет операционных размеров в системах автоматизированного проектирования технологических процессов // Изв. вузов. Приборостроение. – 1997. – Т. 40. – № 4. – С. 64, 69, 74.

10. Масягин В.Б. Автоматическое обеспечение конструкторских допусков при размерных технологических расчетах с применением линейного программирования // Справочник. Инженерный журнал с приложением. – 2015. – № 2(215). – С. 26–30.

11. Масягин В.Б. Автоматизация размерного анализа технологических процессов механической обработки деталей типа тел вращения // Омский научный вестник. Серия Приборы, машины и технологии. – 2008. – № 3(70). – С. 40–44.

12. Масягин В.Б. Размерный анализ технологических процессов деталей типа тел вращения с учетом отклонений расположения на основе применения кромочной модели деталей // Справочник. Инженерный журнал. – 2009. – № 2. – С. 20–25.

13. Масягин В.Б., Мухолзоев А.В. Методика размерного анализа технологических процессов механической обработки с применением компьютерной программы // Проблемы разработки, изготовления и эксплуатации ракетно-космической техники и подготовки инженерных кадров для авиакосмической отрасли: материалы IX Всерос. науч. конф., посвящ. памяти гл. конструктора ПО «Полёт» А.С. Клинышкова (Омск, 17 февр. 2015 г.). – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2015. – С. 226–236.

14. Матвеев В.В., Бойков Ф.И., Свиридов Ю.Н. Проектирование экономичных технологических процессов в машиностроении. – Челябинск: Юж.-Урал. кн. изд-во, 1979. – 111 с.

15. Матвеев В.В., Тверской М.М., Бойков Ф.И. Размерный анализ технологических процессов. – М.: Машиностроение, 1982. – 264 с.

16. Мордвинов Б.С., Яценко Л.Е., Васильев В.Е. Расчет линейных технологических размеров и допусков при проектировании технологического процесса механической обработки. – Иркутск: Иркутский госуниверситет, 1980. – 104 с.

17. Мухолзоев А.В. Автоматизация размерного анализа // Динамика систем, механизмов и машин. – 2014. – № 2. – С. 349–352.

18. Мухолзоев А.В., Масягин В.Б. Расчет допусков замыкающих звеньев размерных цепей на основе алгоритма Флойда-Уоршела // Проблемы разработки, изготовления и эксплуатации ракетно-космической техники и подготовки инженерных кадров для авиакосмической отрасли: материалы IX Всерос. науч. конф., посвящ. памяти гл. конструктора ПО «Полёт» А.С. Клинышкова (Омск, 17 февр. 2015 г.). – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2015. – С. 276–283.

19. Скворцов А.В. Параллельный инжиниринг при обратном проектировании технологических операций механообработки в интегрированной CAD/CAM/CAPP-среде // Вестник машиностроения. – 2005. – № 12. – С. 47–50.

20. Сметанин Ю.М., Трухачев А.В. Методические указания для проведения размерного анализа техпроцессов с использованием графов. – Устинов: Изд-во Устиновск. мех. ин-та, 1987. – 43 с.

21. Фридлендер И.Г., Иванов В.А., Барсуков М.Ф., Слуцкер В.А. Размерный анализ технологических процессов обработки. – Л.: Машиностроение: Ленингр. отд-ние, 1987. – 141 с.

22. Хармац И. Компас – Автопроект: точный контроль над технологической информацией. Новые модули и новые возможности системы // САПР и графика. – 2004. – № 6. – С. 17–19.

23. Шамин В.Ю. Теория и практика размерно-точностного проектирования. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2007. – 520 с.

Размерный анализ технологических процессов - это совокупность большого числа сложных и трудоемких расчетно-аналитических процедур, необходимых при проектировании и анализе технологических процессов механической обработки . Снижение трудоемкости размерного анализа возможно при его автоматизации. Рассмотрим методы автоматизации размерного анализа, разработанные в России.

Под автоматизацией размерного анализа понимается систематическое применение ЭВМ в процессе решения задач размерного анализа при обоснованном распределении функций между человеком и ЭВМ : распределение функций между человеком и ЭВМ должно быть таким, чтобы проектировщик - конструктор или технолог - решал задачи творческого характера, а ЭВМ - задачи, связанные с выполнением нетворческих, рутинных или умственно-формальных процессов.

Одними из первых работ по автоматизации размерного анализа технологических процессов в России являются работы И.А. Иващенко с соавторами , в которых изложен метод автоматизированного построения размерных цепей и расчета линейных и диаметральных технологических размеров. Исходные данные для расчета подготавливаются в виде таблицы с использованием предварительно составленной размерной схемы технологического процесса. Общая блок-схема алгоритма расчета линейных технологических размеров имеет линейную структуру и включает следующие этапы: ввод постоянной информации, ввод переменной информации о детали и технологическом процессе, построение размерных цепей, упорядочение (установление последовательности решения) размерных цепей, расчет размерных цепей (определение припусков, операционных размеров и допусков). При решении задачи расчета припусков на поверхности вращения и диаметральных размеров блок-схема включает дополнительно этапы определения операционных допусков на биение обработанной поверхности относительно базирующей, построения размерных цепей биений и их проверочный расчет для проверки выполнения чертежных допусков и определения биений припусков. В дальнейшем метод был усовершенствован и в него был включен расчет не только биений, но и других отклонений расположения на основе составления размерных цепей.

Метод, предложенный В.В. Матвеевым с соавторами , включает преобразование и проверку чертежей детали и заготовки для выполнения размерного анализа. Размерный анализ начинают с преобразования чертежа и его проверки. В каждой из проекций чертежа размеры располагают горизонтально. Поэтому число проекций должно быть достаточным, чтобы это условие было выполнено. Обычно для тел вращения требуются две, а для корпусных деталей - три проекции. Однако в некоторых случаях для деталей сложной конфигурации возникает необходимость в дополнительных проекциях или сечениях. При преобразовании чертежа заготовки на контур заготовки тонкими линиями наносят чертеж детали. Отмечается, что при выполнении размерного анализа без преобразования чертежей даже у опытных проектировщиков возникают ошибки, на отыскание которых затрачивается значительно больше времени, чем на выполнение преобразованных чертежей. Ошибки, возникающие в результате размерного анализа, опасны для производства, так как ведут к значительным материальным затратам и подрывают доверие к этим методам. Кроме того, преобразование позволяет выполнять размерный анализ на ЭВМ значительно качественнее, чем без него. Следовательно, преобразование чертежей детали и заготовки является необходимым этапом размерного анализа.

В настоящее время при автоматизированном размерном анализе по методу В.В. Матвеева с соавторами используется программа В.Ю. Шамина с соавторами Visual KursAR . Перед вводом в ЭВМ исходные данные для расчета кодируются на основе построенных вручную размерных схем. При кодировании указывается символ, характеризующий размерный параметр, который выступает в роли звена, и символ, характеризующий расположение звена. При построении машиной размерных контуров разделение звеньев по проекциям осуществляется автоматически. При вводе исходных данных происходит их преобразование в форму средних значений. Для автоматического округления номиналов в процессе решения проектных задач предусмотрена подпрограмма округления. Программа предусматривает возможность расчета цепей отклонений расположения. Предусмотрено включение в программу специальной подпрограммы построения схем размерных цепей и модуля диагностики.

Таким образом, метод В.В. Матвеева с соавторами является универсальным методом, обеспечивающим не только расчет линейных и диаметральных размеров, но и всех видов отклонений расположения для деталей, как для деталей типа тел вращения, так и для корпусных деталей.

При автоматизированном расчете линейных технологических размеров по методу Б.С. Мордвинова с соавторами необходимы следующие исходные данные: чертеж детали, план операций технологического процесса механической обработки, включая заготовительную операцию, схема формирования линейных технологических размеров, граф линейных размерных цепей, на котором можно без труда выявить все размерные цепи и при необходимости его оптимизировать, верхние и нижние отклонения полей допусков технологических размеров, минимальные припуски. Расчет выполняется с применением ЭВМ и включает ввод исходных данных в ЭВМ, получение предварительных результатов (уравнений размерных цепей, ожидаемых погрешностей конструкторских размеров), сравнение ожидаемых погрешностей с заданными допусками конструкторских размеров, при этом должно удовлетворяться условие обеспечения конструкторских допусков (ожидаемые погрешности должны быть не больше заданных конструкторских допусков), при нарушении которого корректируется маршрут технологического процесса механической обработки данной детали.

Метод Б.С. Мордвинова с соавторами обладает, как и методы И.А. Иващенко и В.В. Матвеева с соавторами, следующими достоинствами: уменьшение времени и повышение качества проектирования; возможность выбора наиболее эффективного варианта; уменьшение количества ошибок. Общим недостатком этих методов является наличие трудоемких ручных операций, связанных с подготовкой исходных данных: построение схемы обработки или графа.

В основе метода автоматизации размерного анализа, изложенного в работах Ю.М. Сметанина с соавторами , лежит матричное представление уравнений размерных цепей. Вручную или с помощью ЭВМ формируются для дальнейших расчетов две матрицы - исходная, в которой замыкающие звенья размерных цепей (конструкторские размеры и припуски) выражены только через составляющие звенья (технологические размеры), и обратная матрица, в которой каждый технологический размер выражен только через конструкторские размеры и припуски. В этом случае никаких ограничений на систему уравнений размерных цепей не накладывается, и решение получается при любой, даже не решаемой с точки зрения других методов системе простановки технологических размеров.

Методы И.А. Иващенко, В.В. Матвеева, Б.С. Мордвинова и Ю.М. Сметанина с соавторами включают все основные этапы автоматизированного расчета размерных цепей с использованием аппарата размерных цепей, графов и матриц, и вследствие этого явились базовыми для большого числа более поздних методик .

Были сделаны попытки включить размерный анализ в системы САПР.

Метод автоматизации размерного анализа технологических процессов О.Н. Калачева основывается, как и метод Б.С. Мордвинова, на применении размерной схемы и графа, но все построения ведутся на ЭВМ в диалоговом режиме в системе AutoCAD.

Исходной информацией является файл чертежа детали. Система посредством графического диалога с пользователем создает первичную модель размерных изменений непосредственно на экране исходя из конфигурации детали в порядке, обратном обработке, т.е. воссоздает поверхности заготовки в заданном координатном направлении, достраивая припуски, указывая положение размеров заготовки и технологические размеры обработки. При этом система «нагружает» размеры заготовки и технологические размеры вводимой с помощью диалоговых меню технологической информацией о методах и характере обработки, предполагаемом расположении допусков и т.п. На основе указанных пользователем-технологом границ технологических размеров и методов их получения система формирует вторичную модель размерных изменений, которая оформляется в виде списковой структуры, преобразуемой затем в матрицу исходных данных для последующего поиска состава и решения размерных цепей в программном модуле. Средством анализа модели детали, организации диалога и создания вторичной модели в AutoCAD служит язык AutoLISP.

Положительные стороны данной методики состоят в том, что исходной информацией является файл чертежа детали, и результат также сохраняется в файле в виде матрицы исходных данных для дальнейших расчётов. Недостатком является то, что все построения ведутся в диалоге с ЭВМ, и пользователю приходится самостоятельно выбирать границы размеров, припусков и назначать допуски на размеры, что требует длительного времени подготовки исходных данных для расчёта линейных технологических размеров. Трудно и практически невозможно выполнить построение модели размерных для сложных деталей с наложением линий (например, внешних и внутренних поверхностей для втулки). Кроме того, программа только с ранними версиями AutoCAD и для расчетов в настоящее время используется модуль КОН7, данные для которого могут быть подготовлены без применения AutoCAD вводом данных с размерной схемы, подготовленной вручную.

Автоматизированный расчет технологических размерных цепей в специализированном модуле программы КОМПАС-АВТОПРОЕКТ имеет следующие особенности (И. Хармац ). В окне модуля пользователем формируется маршрут изготовления детали в виде операционных эскизов. Запускается модуль расчета технологических размерных цепей. В окне модуля в виде дерева показывается перечень всех операций сформированного маршрута. Заполняются данные о технологическом процессе и конструкторских размерах. Готовые исходные данные можно посмотреть в файле. После запуска расчета рассчитанные данные вставляются в пустые места исходных данных. В конструкторские данные попадают данные о конструкторских биениях, которые не были указаны и которые модуль назначил сам (в настройках может быть включен учет биений). В технологические данные попадают не указанные технологом значения (номинал, верхнее и нижнее отклонение, технологические биения). Количество итераций в расчетах может быть любое - пока результат не удовлетворит технолога. Если все результаты, полученные в результате расчета, технолога устраивают, он может приступить к написанию подробного технологического процесса. Стандартными средствами КОМПАС-АВТОПРОЕКТ технология сохраняется в архиве. Вместе с технологическим процессом в архив помещается полная размерная структура технологического процесса. При необходимости, технолог может извлечь технологический процесс из архива, изменить исходные данные и вновь все пересчитать.

Достоинствами данного метода является то, что не нужно строить размерные схемы, но при этом остается трудоёмкость подготовки данных, обусловленная необходимостью расчета и упорядочения цифровых и графических данных, которые вручную вводятся с помощью специальных «окон» для того, чтобы можно было выполнить расчет. К сожалению, в связи с завершением жизненного цикла программы КОМПАС-АВТОПРОЕКТ стал недоступным и встроенный в нее модуль автоматизированного размерного анализа.

Повышение степени автоматизации размерного анализа технологических процессов обеспечивают разработанные В.Б. Масягиным программы для ЭВМ «Автоматический расчет линейных технологических размеров «AUTOMAT»» , «Размерный анализ технологических процессов осесимметричных деталей «NORMAL»» и алгоритм, предложенный А.В. Мухолзоевым . Характеристика программы «AUTOMAT»: автоматическая проверка правильности исходных данных; применение матрицы смежности графа для непосредственного расчета размеров и допусков без решения алгебраической системы уравнений размерных цепей; автоматическое выявление погрешности базирования; автоматическое назначение технологических допусков и припусков; автоматическое обеспечение конструкторских допусков; расчет по методу min-max; расчет для двух вариантов распределения полей допусков; задание (по усмотрению технолога) допусков, учитывающих реальную точность оборудования в обход нормативной базы данных программы; адаптация базы данных под конкретные условия производства. Программа «NORMAL» имеет следующие особенности: учет всех видов отклонений расположения, характерных для деталей типа тел вращения, и их взаимного влияния за счет использования кромочной модели детали , в отличие от известных методов, основанных на раздельном расчете конструкторских и технологических размеров и отклонений расположения; визуализация схемы припусков по рассчитанным размерам.

Основным достоинством данных программ, как и модуля размерного анализа программы КОМПАС-АВТОПРОЕКТ, является использование для подготовки исходных данных только информации чертежа и технологического процесса. Из процесса подготовки данных исключен трудоемкий этап построения размерных схем, характерный для других программ, который заменяется описанием геометрических моделей детали и технологического процесса.

Основными направлениями дальнейшей автоматизации размерного анализа технологических процессов являются, во-первых, дальнейшее упрощение и обеспечение качества подготовки исходных данных за счет встраивания в САПР ТП и совершенствования методов диагностики исходных данных, во-вторых, включение в методы размерного анализа алгоритмов структурной и параметрической оптимизации размерных цепей, допусков и припусков, в-третьих, визуализация исходных данных, процесса и результатов размерного анализа, в-четвертых, совершенствование методов автоматического назначения допусков и припусков и наконец использование более совершенных теоретических моделей размерного анализа, повышающих адекватность результатов автоматизированного размерного анализа.

Рецензенты:

Акимов В.В., д.т.н., доцент, профессор кафедры «Автомобили, конструкционные материалы и технологии», Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия, г. Омск;

Рауба А.А., д.т.н., доцент, профессор кафедры «Технология транспортного машиностроения и ремонта подвижного состава», Омский государственный университет путей сообщения, г. Омск.

Библиографическая ссылка

Масягин В.Б., Мухолзоев А.В., Шаимова С.Б. МЕТОДЫ АВТОМАТИЗАЦИИ РАЗМЕРНОГО АНАЛИЗА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В РОССИИ // Фундаментальные исследования. – 2015. – № 6-1. – С. 44-49;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=38391 (дата обращения: 25.11.2019). Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»

Материал детали: Сч - 21.

Тип заготовки: литье в песчано- глинистые сырые формы.

Эскиз детали

Технические требования:

2R 9 , 2R 8 =±0,04.

Анализ технологичности детали

Деталь не имеет сложных и специальных элементов. Номиналы размеров и допуски стандартные. Точность размеров соответствует шероховатости поверхностей. Осевые размеры проставлены от разных поверхностей.

В качестве заготовки выбираем литье в песчано- глинистые сырые формы машиной формовкой, т. к. материал детали - Сч - 21.

Эскиз заготовки

Технические требования:

2R 0 6 ,2R 0 8 =±0,5; 2R 0 9 , 2R 0 8 =±0,7. 2R 0 7 , 2R 0 6 =±0,7

Выбираем наиболее точные поверхности в качестве основных баз для всех операций. При этом учитываем принципы постоянства баз и совмещения измерительных баз с технологическими. Таким образом, технологическими базами будут являться торцы 1 и 4, диаметры 6 и 8.

Разрабатываем маршрутный технологический процесс. Для этого определяем план обработки каждой поверхности исходя из ее шероховатости и точности. Наибольшую точность имеют размеры 2R8 и 2R9, Б1 (7 кв.). Заданную н чертеже несоосность можно получить только на чистовой операции. Назначаем этапы обработки детали: Токарная черновая, Токарная чистовая, Шлифовальная черновая, Шлифовальная чистовая.

С учетом обработки с двух сторон внутренних и одной наружной стороны предлагаем технологический процесс:

Операция 0: Заготовительная - литье.

Операция 10: Токарно - револьверная черновая;

Операция 20: Токарно - револьверная черновая;

Операция 30: Токарная с ЧПУ чистовая;

Операция 40: Токарная с ЧПУ чистовая;

Операция 50: Внутришлифовальная предварительная;

Операция 60: Внутришлифовальная окончательная.

Разработка операций технологического процесса

Операция 10. Токарно - револьверная черновая

Заготовка устанавливается в 3 - х кулачковом патроне по торцу и наружному размеру 2R 6 .

Технические требования на расположение поверхностей (несоосность) назначаем: 2R 0 6 ,2R 10 8 =±0,1; 2R 10 9 , 2R 10 8 =±0,1.

Операция 20. Токарно - револьверная черновая

Заготовка устанавливается в цанге по уже обработанному торцу и внутреннему размеру 2R 8 .

Шероховатость и толщину дефектного слоя определяем: Rz 40 (соответствует Ra 10), h=50мкм.

Допуски на размеры назначаем по таблицам среднестатистической погрешности механической обработки.

Технические требования на расположение поверхностей (несоосность) назначаем: 2R 20 6 ,2R 10 8 =±0,1; 2R 20 7 , 2R 20 6 =±0,1.

Операция 30. Токарная с ЧПУ чистовая

Заготовка устанавливается в 3 - х кулачковом патроне по торцу и наружному размеру 2R6.

Шероховатость и толщину дефектного слоя определяем: Rz 20 (соответствует Ra 5), h=20мкм.

Допуски на размеры назначаем по таблицам среднестатистической погрешности механической обработки.

Технические требования на расположение поверхностей (несоосность) назначаем: 2R206,2R308=±0,06; 2R309, 2R308=±0,06.

Операция 40. Токарная с ЧПУ чистовая

Заготовка устанавливается в цанге по уже обработанному торцу и внутреннему размеру 2R 8 . Назначаем Ra 5, h=50мкм

Допуски на размеры назначаем по таблицам среднестатистической погрешности механической обработки.

Технические требования на расположение поверхностей (несоосность) назначаем: 2R 40 6 ,2R 30 8 =±0,06;

Операция 50. Внутришлифовальная черновая

Шероховатость и толщину дефектного слоя определяем: Rz 10 (соответствует Ra 2,5), h=20мкм.

Допуски на размеры назначаем по таблицам среднестатистической погрешности механической обработки.

Технические требования на расположение поверхностей (несоосность) назначаем: 2R 20 6 ,2R 50 8 =±0,05; 2R 50 9 , 2R 50 8 =±0,05.

Операция 60. Внутришлифовальная чистовая

Заготовка устанавливается в приспособлении по торцу и наружному размеру 2R 6 .

Шероховатость и толщину дефектного слоя определяем: Rz 5 (соответствует Ra 1,25), h=20мкм.

Допуски на размеры назначаем по таблицам среднестатистической погрешности механической обработки.

Технические требования на расположение поверхностей (несоосность) назначаем: 2R 20 6 ,2R 60 8 =±0,015; 2R 60 9 , 2R 60 8 =±0,04.

Размерная схема и размерные цепи диаметральных размеров

Размерная схема и размерные цепи осевых размеров

Расчет размерных цепей вручную

Определение фактических осевых размеров детали и реально удаляемых припусков на каждом переходе.

Уравнение (1) размерной цепи

А 50 - А 60

Определяем фактическое поле рассеяния замыкающего звена:

Минимальный припуск

Z min =Rz+T=0,01+0,02=0,03

Максимальный припуск

Z max = Z min +=0,03+0,87=0,9

Исходный средний размер замыкающего звена

Средний размер составляющего звена

А 60ср =125+(0-0,62)/2=124,69

Рассчитываем средний размер определяемого звена

А 50ср =(А 60ср)/1=0,465+124,69=125,155

Найдем номинальный размер определяемого звена

=- (EIA опр +ESA опр)/2, А 50ном =125,155-(0-0,25)/2=125,28

Запас по допуску замыкающего звена

V= EIA+ESA-= Z max - Z min - =0,9-0,03-0,87=0

Т. к. V=0, то округление номинального размера определяемого звена на производим.

Величина коррекции номинального рзмера

К=-=125,28-125,28=0

Фактический средний размер замыкающего звена

Фактический наименьший размер замыкающего звена:

0,465-0,87/2=0,03

Фактический наибольший размер замыкающего звена:

0,465+0,87/2=0,9

Запас по нижнему пределу замыкающего звена:

V н =0,03-0,03=0

Запас по верхнему пределу замыкающего звена:

Уравнение (2) размерной цепи:

А 40 - А 50

Z 1 50min =Rz+T=0,02+0,02=0,04 Z 1 50ср =0,04+0,5/2=0,29

А 40ср =(0,29+125,155)/1=125,445

А 40ном =125,445-(0-0,25)/2=125,57

V=0,54-0,04-0,5=0

А 40окр =125,57

К=125,57-125,57=0

• 0,29+0=0,29
• 0,29-0,5/2=0,04
• 0,29+0,5/2=0,54

V н =0,04-0,04=0

V В =0,54-0,54=0

13-14. Поскольку V н = V В =0, то относительные показатели дефицита на рассчитываем.

Уравнение (3) размерной цепи:

А 30 - А 40

Z 4 40min =Rz+T=0,02+0,02=0,04 Z 4 40ср =0,04+0,5/2=0,29

А 30ср =(0,29+125,445)/1=125,735

А 30ном =125,735-(0-0,25)/2=125,86

V=0,54-0,04-0,5=0

А 30окр =125,86

К=125,86-125,86=0

• 0,29+0=0,29
• 0,29-0,5/2=0,04
• 0,29+0,5/2=0,54

V н =0,04-0,04=0

V В =0,54-0,54=0

13-14. Поскольку V н = V В =0, то относительные показатели дефицита на рассчитываем.

Уравнение (4) размерной цепи:

А 20 - А 30

Z 1 30min =Rz+T=0,04+0,05=0,09 Z 1 30ср =0,09+0,88/2=0,53

А 20ср =(0,53+125,735)/1=126,265

А 20ном =126,265-(0-0,25)/2=126,39

V=0,97-0,09-0,88=0

А 20окр =126,39

К=126,39-126,39=0

• 0,53+0=0,53
• 0,53-0,88/2=0,09
• 0,53+0,88/2=0,97

V н =0,09-0,09=0

V В =0,97-0,97=0

13-14. Поскольку V н = V В =0, то относительные показатели дефицита на рассчитываем.

Уравнение (5) размерной цепи:

А 10 - А 20

Z 4 20min =Rz+T=0,2+0,4=0,6 Z 4 20ср =0,6+1,26/2=1,23

А 10ср =(1,23 +126,265)/1=127,495

А 10ном =127,495-(0-0,63)/2=127,81

V=1,86-0,6-1,26=0

А 10окр =127,81

К=127,81-127,81=0

• 1,23+0=1,23
• 1,23-1,26/2=0,6
• 1,23+1,26/2=1,86

V В =1,86-1,86=0

13-14. Поскольку V н = V В =0, то относительные показатели дефицита на рассчитываем.

Уравнение (6) размерной цепи:

А 0 - А 10

Z 1 10min =Rz+T=0,2+0,4=0,6 Z 1 10ср =0,6+5,63/2=3,415

А 0ср =(3,415+127,495)/1=130,91

А 0ном =130,91-(0-0,63)/2=131,225

V=6,23-0,6-5,63=0

А 0окр =131,225

К=131,225-131,225=0

• 3,415+0=3,415
• 3,415-5,63/2=0,6
• 3,415+5,63/2=6,23

V В =6,23-6,23=0

13-14. Поскольку V н = V В =0, то относительные показатели дефицита на рассчитываем.

Уравнение (7) размерной цепи:

Б 50 + А 50 - А 60 - Б 60

Z 2 60min =Rz+T=0,01+0,02=0,03 Z 2 60ср =0,03+1,29/2=0,675 Б 60ср =25+(0,1-0,1)/2=25

Б 50ср =(0,675-(125,155-124,69-25)/-1=25,21

Б 50ном =25,21-(0-0,22)/2=25,32

V=1,32-0,03-5,29=0

Б 50окр =25,32

К=25,32-25,32=0

• 0,675+0=0,675
• 0,675-1,29/2=0,03
• 0,675+1,29/2=1,32

V н =0,03-0,03=0

V В =1,32-1,32=0

13-14. Поскольку V н = V В =0, то относительные показатели дефицита на рассчитываем.

Уравнение (8) размерной цепи:

Б 30 + А 40 - А 50 - Б 50

Z 2 50min =Rz+T=0,02+0,02=0,04 Z 2 50ср =0,04+0,94/2=0,51

Б 30ср =(0,51-(125,445-125,155-25,21)/1=25,43

Б 30ном =25,43-(0-0,22)/2=25,54

V=0,98-0,04-0,94=0

Б 30окр =25,54

К=25,54-25,54=0

• 0,51+0=0,51
• 0,51-0,94/2=0,04
• 0,51+0,94/2=0,98

V н =0,04-0,04=0

V В =0,98-0,98=0

13-14. Поскольку V н = V В =0, то относительные показатели дефицита на рассчитываем.

Уравнение (9) размерной цепи:

Б 10 + А 20 - А 30 - Б 30

Z 2 30min =Rz+T=0,04+0,05=0,09 Z 2 30ср =0,04+1,64/2=0,91

Б 10ср =(0,91-(126,265-125,735-25,43)/1=25,81

Б 10ном =25,81-(0-0,54)/2=26,08

V=1,73-0,09-1,64=0

Б 10окр =26,08

К=26,08-26,08=0

• 0,91+0=0,91
• 0,91-1,64/2=0,09
• 0,91+1,64/2=1,73

V н =0,09-0,09=0

V В =1,73-1,73=0

13-14. Поскольку V н = V В =0, то относительные показатели дефицита на рассчитываем.

Уравнение (10) размерной цепи:

Б 0 + А 0 - А 10 - Б 10

Z 2 10min =Rz+T=0,2+0,4=0,6 Z 2 10ср =0,6+8,77/2=4,985

Б 0ср =(4,985-(130,91-127,495-25,81)/1=27,38

Б 0ном =27,38-(1,3-1,3)/2=27,38

V=9,37-0,6-8,77=0

Б 0окр =27,38

К=27,38-27,38=0

• 4,985+0=4,985
• 4,985-8,77/2=0,6
• 4,985+8,77/2=9,37

V В =9,37-9,37=0

13-14. Поскольку V н = V В =0, то относительные показатели дефицита на рассчитываем.

Уравнение (11) размерной цепи:

[В] = А 40 - А 30 + В 20

В ср =55+(0,23-0,23)/2=55

В 20ср =(55-(125,445-125,735)/1=55,29

В 20ном =55,29-(0-0,19)/2=55,385

V=55,25-54,75-0,69=-0,019

В 20окр =55,39

К=55,39-55,385=0,005

55,005-0,69/2=54,66

55,005+0,69/2=55,35

V н =54,66-54,75=-0,09

V В =55,25-55,35=-0,1

Уравнение (12) размерной цепи:

В 20 - А 20 + А 10 + Е 0 - А 0

Z 3 20min =Rz+T=0,04+0,05=0,09 Z 3 20ср =0,09+10,8/2=5,49

Е 0ср =(5,49-(55,29-126,265+127,495-130,91)/1=79,88

Е 0ном =79,88-(2,2-2,2)/2=79,88

V=10,89-0,09-10,8=0

Е 0окр =79,88

К=79,88-79,88=0

• 5,49+0=5,49
• 5,49-10,8/2=0,09
• 5,49+10,8/2=10,89

V н =0,09-0,09=0

V В =10,89-10,89=0

13-14. Поскольку V н = V В =0, то относительные показатели дефицита на рассчитываем.

Проверка полученных данных в проектной задаче с помощью программы РА6. Расчет осевых размеров

Уравнение (1) размерной цепи:

А 50 - А 60

Кодирование для расчета цепи:

• 3 S 13 14 0.03 0.9
• 6 L 13 42 0 -0.25
• 7 L 14 42 125 0 -0.62

Список размерных цепей.

3=S=-(0014<+0042)+(0042<-0013)

Уравнение (2) размерной цепи:

А 40 - А 50

Кодирование для расчета цепи:

• 3 S 12 13 0.04 0.54
• 6 L 12 42 0 -0.25
• 7 L 13 42 125.28 0 -0.25

Список размерных цепей.

3=S= -(0013<+0042)+(0042<-0012)

Уравнение (3) размерной цепи:

А 30 - А 40

Кодирование для расчета цепи:

• 3 S 41 42 0.04 0.54
• 6 L 12 41 0 -0.25
• 7 L 12 42 125.57 0 -0.25

Список размерных цепей.

3=S= -(0042<+0012)+(0012<-0041)

Уравнение (4) размерной цепи:

А 20 - А 30

Кодирование для расчета цепи:

• 3 S 11 12 0.09 0.97
• 6 L 11 41 0 -0.63
• 7 L 12 41 125.86 0 -0.25

Список размерных цепей.

3=S= -(0012<+0041)+(0041<-0011)

Уравнение (5) размерной цепи:

А 10 - А 20

Кодирование для расчета цепи:

• 3 S 40 41 0.09 1.86
• 6 L 11 40 0 -0.63
• 7 L 11 41 126.39 0 -0.63

Список размерных цепей.

3=S= -(0041<+0011)+(0011<-0040)

Уравнение (6) размерной цепи

А 0 - А 10

Кодирование для расчета цепи:

• 3 S 10 11 0.6 6.23
• 6 L 10 40 ±2.5
• 7 L 11 40 127.81 0 -0.63