Курсовая работа: Размерный анализ технологического процесса изготовления вала ступенчатого

Министерство образования Российской Федерации

Тольяттинский Государственный Университет

Кафедра «Технология машиностроения»

Курсовая работа

по дисциплине «Технология машиностроения»

«Размерный анализ технологического процесса изготовления вала ступенчатого»

г. Тольятти, 2005 г.

Содержание

Введение

1. Анализ исходных данных

1.1 Анализ служебного назначения детали

1.2 Физико-механические характеристики материала

1.3 Классификация поверхностей детали

1.4 Анализ технологичности детали

2. Выбор типа производства и формы организации

3. Выбор метода получения заготовки и её проектирование

4. Разработка технологического маршрута, плана изготовления и схем базирования детали

4.1 Разработка технологического маршрута

4.2 Разработка схем базирования детали

4.3 План изготовления детали

5 Размерный анализ в осевом направлении

5.1 Размерные цепи и их уравнения

5.2 Расчёт припусков

5.3 Расчёт операционных размеров

6 Размерный анализ в радиальном направлении

6.1 Размерные цепи и их уравнения

6.2 Расчёт припусков

6.3 Расчёт операционных размеров

7 Аналитический расчёт припусков

Заключение

Литература

Введение

Курсовое проектирование проводится с целью привития учащимся навыков самостоятельной работы и закрепления знаний, полученных при изучении специальных дисциплин, а также самостоятельного решения технологических и экономических задач при проектировании технологических процессов механической обработки деталей.

Курсовой проект даёт возможность установить степень усвоения учебного материала и умение учащегося применять знания, полученные при прохождении производственной, учебной и технологической практики, а также подготовить учащегося к выполнению дипломного проекта.

1 . Анализ исходных данных

1.1 Анализ служебного назначения детали

Вал ступенчатый предназначен для передачи крутящего момента с шестерни на колесо посредством шпонки. Данный вал работает в редукторе крана для привода лебедки.

Нагрузки – неравномерные.

Условия смазки – удовлетворительные.

Условия работы – полевые.

1.2 Физико-механические характеристики материала

Деталь изготовлена из стали 45 по ГОСТ 1050–74 и обладает следующими характеристиками

Химический состав:

Такая сталь обладает следующими механическими свойствами:

– временное сопротивление при растяжении σ_вр =598 МПа,

– предел текучести σ_т =363 МПа,

– относительное удлинение δ=16%,

– ударная вязкость а_н =49 Дж/м² ,

– среднее значение плотности:

– дельная теплопроводность: 680 Вт/( )

– коэффициент линейного расширения α=11,649*10⁶ 1/Сº

Сталь 45 среднеуглеродистая сталь конструкционная сталь, подвергаемая закалке и последующему высокотемпературному отпуску. После такой термической обработки стали приобретают структуру сорбита, хорошо воспринимающую ударные нагрузки. Такие стали обладают небольшой прокаливаемостью (до 10 мм), поэтому механические свойства с увеличением сечения изделия понижаются. Для вала требуется более высокая поверхностная твердость, следовательно, после закалки его подвергают отпуску.

1.3 Классификация поверхностей детали

1.4 Анализ технологичности детали

№ поверхности	Вид поверхности	JТ	Ra, мкм	ТТ Технические условия
1	Плоская	h	12,5
2	Плоская	h7	1,25	0,012
3	Плоская	h8	2,5	0,012
4	Плоская	h	12,5
5	Плоская	h7	1,25	0,012
6	Плоская	h8	2,5	0,012
7	Плоская	h	12,5
8	Цилиндрическая	k6	0,63	0,03 0,02
9	Цилиндрическая	n7	1,25	0,03 0,02
10	Цилиндрическая	h	12,5
11	Цилиндрическая	h	12,5
12	Цилиндрическая	k6	0,63	0,03 0,02
13	Цилиндрическая	n7	1,25	0,03 0,02
14	Плоская	N9	3,2
15, 17	Плоская	h	6,3
16	Плоская	N9	3,2

1.4.1 Качественная оценка технологичности

а) Показатель технологичности заготовки.

Коэффициент обрабатываемости материала резанием К_об =1

б) Простая конструкция детали (отсутствие сложных фасонных поверхностей) позволяет использовать при её производстве унифицированную заготовку.

в) Габаритные размеры детали и ее использование позволяет использовать рациональные методы получения заготовки, такие как: прокат, штамповка, литье.

г) С учётом требований к поверхностям детали (точности, шероховатости), а также их тех назначения окончательное формирование поверхностей детали (ни одной) на заготовительной операции невозможно.

д) Обеспечение нужной шероховатости возможно стандартными режимами обработки и унифицированным инструментом.

е) Данная сталь способна легко подвергается ТО.

1.4.2 Показатели технологичности конструкции детали в целом

1. Материал не является дефицитным, стоимость приемлема.

2. Конфигурация детали простая.

а) Конструкционные элементы детали универсальны

б) Размеры и качество поверхности детали имеют оптимальные требования по точности и шероховатости.

в) Конструкция детали обеспечивает возможность использования типовых ТП ее изготовления.

г) Возможность обработки нескольких поверхностей с одного установа имеется:

д) С учётом требований к поверхностям детали (точности, шероховатости), а также их тех назначения окончательное формирование поверхностей детали (ни одной) на заготовительной операции невозможно. Невозможна обработка на проход.

е) Конструкция обеспечивает высокую жесткость детали.

ж) Технические требования не предусматривают особых методов и средств контроля.

1.4.3 Показатели технологичности базирования и закрепления

а) Заготовка устанавливается удобно для обработки

б) Во время механической обработки единство баз соблюдается.

1.4.4 Количественная оценка технологичности

а) Коэффициент точности обработки

К_ТО =1-,

где -cредний квалитет поверхностей детали.

,

где n_i – количество поверхностей с i квалитетом;

JTi – квалитет.

А=.

К_ТО =1-= 0,901.

б) Коэффициент средней шероховатости поверхности детали

К_ТШ =1-, =,

=5,456.

К_ТШ =1-=0,817.

2. Выбор типа производства и формы организации технологического процесса изготовления

2.1 Рассчитаем массу данной детали:

q= ,

V=789700 мм³

m=789700·7814·10^-9 =6,170 кг.

2.2 Анализ исходных данных

– масса данной детали составляет 6,170 кг.;

– объем выпуска изделий 1100 дет/год;

– режим работы предприятия изготовителя – двухсменный;

– тип производства – среднесерийный.

Основные характеристики типа производства

– объем выпуска изделий – средний;

– номенклатура – средняя;

– оборудование – универсальное;

– оснастка – универсальная, специализированная;

– степень механизации и автоматизации – средняя;

– квалификация рабочих – средняя;

– форма организации технологического процесса – групповая переменно-поточная;

– расстановка оборудования – по типам станков, предметно-замкнутые участки;

– виды технологических процессов – единичные, типовые, групповые, операционные;

– коэффициент закрепления операции

10<K_З <20 (на одном рабочем месте)

Объем партий, запуск деталей

а – периодичность запуска деталей

254 – число ходов

– метод определения операционных размеров – расчетно-аналитический;

– метод обеспечения точности – оборудование, настроенное по пробным деталям.

3 Выбор метода получения заготовки и ее проектирование

3.1 Получение заготовки литьем в оболочковые формы

1) Исходя из требований ГОСТ 26.645–85, назначаем припуски и допуски на размеры детали и сводим эти данные в таблицу 1.

В зависимости от выбранного метода принимаем:

- класс точности размеров и масс – 10

- ряд припусков – 4.

Припуски на размеры даны на сторону. Класс точности размеров, масс и ряд припусков выбираем по таблице 2.3 [1], допуски по таблице 2.1 [1] и припуски по таблице 2.2 [1].

Таблица №1

2) Литейные уклоны назначаем согласно ГОСТ 26.645–8, исходя из конструктивных особенностей заготовки. Согласно рекомендации, для упрощения изготовления литейной модели принимаем их одинаковыми и величиной 3°.

3) Литейные радиусы закруглений наружных углов принимаем равными R=3 мм.

Литейные радиусы закруглений внутренних углов определяем по формуле R=0,4∙h.

R₁ = R₂ = R₃ =0,4∙10 мм=4 мм

4) Определяем коэффициент использования материала Км, по формуле:

где m – масса детали, кг;

M – масса заготовки, кг.

Рассчитаем массу заготовки:

, кг

где: γ – плотность материала, кг/м³ . Для стали: γ=7814 кг/м³ ;

Vз – объем заготовки, мм³ .

Объем заготовки определяем как алгебраическую сумму объемов простейших тел составляющих заготовку:

мм³

, мм³

M_заг. = 1,212·10⁶ ×7814×10^-9 = 9,47 кг, m_дет. = 8,055·10⁵ ×7814×10^-9 = 6,29, кг.

Определим коэффициент использования материала:

.

Данный метод литья удовлетворяет задаче получения отливки с контуром приближающемся к контуру детали; т.е. с коэффициентом использования Км близким к 1.

3.2 Получение заготовки штамповкой на кривошипных горячештамповочных прессах

1) По таблице 3.1.3 [1] выбираем:

а) Оборудование – пресс с выталкивателем;

б) Штамповочные уклоны: 5°;

в) Радиусы закруглений наружных углов, при глубине полости ручья:

10…25 мм – r = 2,5 мм,

25…50 мм – r = 3 мм;

Радиусы закруглений внутренних углов, больше наружных углов в 3…4 раза.

2) По таблице 3.4 [1] назначаем допуски и припуски на обработку на сторону и сводим их в таблицу 2.

Таблица №2

Размеры, мм	Допуски, мм	Припуски, мм	Расчет размеров заготовки, мм	Окончательн. размеры, мм
Ø55	+2,4 -1,2	3,1	Ø55+(2. 3,1)= Ø61,2	Ø61
Ø60	+2,4 -1,2	3,1	Ø60+(2. 3,1)= Ø66,2	Ø 66
Ø65	+2,4 -1,2	2,8	Ø65+(2. 2,8)= Ø70,6	Ø 71
Ø75	+2,4 -1,2	2,8	Ø75+(2. 2,8)= Ø80,6	Ø 81
15	+2,1 -1,1	2,8	15+(2. 2,8)= 20,6	21
35	+2,1 -1,1	2,8	35+2,8= 37,8	38
50	+2,1 -1,1	2,8	50+2,8= 52,8	53
70	+2,4 -1,2	2,8	70+2,8= 72,8	73
275	+3,0 -2,0	3,2	275+(2. 3,2)= 281,4	281

3) Рассчитаем площадь поковки в плане [1]:

F_пок.п =18861, мм²

4) Определяем толщину мостика для облоя [1]:

, мм

Коэффициент Со принимаем равным 0,016.

5) По таблице 3.2.2 выбираем остальные размеры облойной канавки [1]:

а) Усилие пресса – 16МН;

б) h_o = 2,2 мм;

в) l = 5 мм;

г) h = 6 мм;

д) R₁ = 20 мм.

6) Рассчитать объем заготовки [1]:

V_заг. =V_п +V_у +V_о , мм³

где V_п – объем поковки, рассчитываемый по номинальным горизонтальным

размерам чертежа;

V_у – объем угара, определяемый в зависимости от способа нагрева;

V_о – объем облоя при штамповке.

а) Объем поковки:

мм³

б) Объем угара V_у принимаем равным 1% от V_п .

V_у =10530 мм²

в) Объем облоя V_о :

V_о =ξ^. F_М ^. (Р_п + ξ. π. l),

где ξ – коэффициент, учитывающий изменение фактической площади сечения получаемого облоя по сравнению с площадью сечения мостика; ξ=2.

F_м – площадь поперечного сечения мостика;

Р_п – периметр поковки;

F_M =l.h_o = 5^. 2,2= 11 мм²

Р_п = 724 мм.

Подставим полученные данные в формулу:

V_о = 2^. 11×(724+2^. 3,14^. 5) = 16618,8 мм³ ;

г) Объем поковки:

V_заг. =1,053·10⁶ +10530+16618,8=1080148,8 мм³ .

Определим параметры исходной заготовки для штамповки.

д) Диаметр заготовки:

, мм

где m – отношение ; 1,25<<2,5. Принимаю m=2.

мм.

По ГОСТ 2590–71 мм.

д) Длина заготовки:

, мм

г) Площадь поперечного сечения заготовки:

, мм²

7) Рассчитаем массу поковки:

=1080148,8^. 7814^. 10^-9 =8,44 кг

8) Определим коэффициент использования материала:

9) Рассчитаем усилие штамповки:

, МН,

где D_пр – приведенный диаметр,

F_п – площадь проекции поковки на плотность разъема штампа,

B_п.ср – средняя ширина поковки в плане,

σ_в - предел прочности штампуемого материала, σ_в =598 МПа [2]

D_пр =1,13, F_п =, B_п.ср =.

D_пр = мм

F_п =18861 мм² ;

B_п.ср =18861/281=67 мм

, МН

По расчетному усилию штамповки выбираем пресс с усилием 25 МН и примерной производительностью 180 шт./ч.

3.3 Технико-экономический анализ

Для окончательного выбора метода получения заготовки, следует провести сравнительный анализ по технологической себестоимости.

Расчет технологической себестоимости заготовки получаемую по первому или второму методу проведем по следующей формуле [1]:

С_т =С_заг ^. М + C_мех ^. (М-m) – С_отх ^. (M-m), руб.

где М – масса заготовки, кг;

m – масса детали, кг;

С_заг – стоимость одного килограмма заготовок, руб./кг;

C_мех. – стоимость механической обработки, руб./кг;

С_отх – стоимость одного килограмма отходов, руб./кг.

Стоимость заготовки, полученной такими методами, как литье в песчаные формы и штамповка на кривошипных горячештамповочных прессах, с достаточной для стадии проектирования точностью можно определить по формуле [1]:

С_заг =С_от . h_T . h_C . h_B . h_M . h_П , руб./кг,

где С_от – базовая стоимость одного килограмма заготовки, руб./кг;

h_T – коэффициент, учитывающий точность заготовки;

h_C – коэффициент, учитывающий сложность заготовки;

h_B – коэффициент, учитывающий массу заготовки;

h_M – коэффициент, учитывающий материал заготовки;

h_П – коэффициент, учитывающий группу серийности.

Для получения заготовки по методу литья значения коэффициентов в формуле следующие [1]:

h_T =1,03 – 2^-ый класс точности;

h_C =0,7 – 1-^ая группа сложности получения заготовки;

h_B =0,93 – так как масса заготовки находится в пределах 3…10,0 кг;

h_M =1,21 – так как сталь углеродистая;

h_П =0,77 – 2^-ая группа серийности;

Базовая стоимость одного килограмма отливок составляет С_от = 0,29 руб.

С_заг. = 0,29. 1,03. 0,7. 0,93. 1,21. 0,77 =0,181 руб./кг

Определяем стоимость механической обработки по формуле:

С_мех. = С_с + Е_м . С_к , руб./кг;

где С_с = 0,495 – текущие затраты на один килограмм стружки, руб./кг [1];

С_к = 1,085 – капитальные затраты на один килограмм стружки, руб./кг [1];

Е_м = 0,1 – нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений выбираем из предела (0,1…0,2) [1].

С_мех. = 0,495 + 0,1. 1,085 = 0,6035 руб./кг

Стоимость одного килограмма отходов принимаем равной С_отх. = 0,0144 руб./кг.

Определим общую стоимость заготовки, получаемую по методу литья:

С_т = 0,181^. 9,47 + 0,6035. (9,47–6,29) – 0,0144^. (9,47–6,29) = 3,587 руб.

Для заготовки, получаемой методом штамповки на кривошипных горячештамповочных прессах, значения коэффициентов в формуле (9) следующие[1]:

С_заг =С_шт . h_T . h_C . h_B . h_M . h_П , руб./кг,

где

h_T =1 – 2^-ой класс точности;

h_C =0,75 – 1-^ая группа сложности получения заготовки;

h_B =0,87 – так как масса заготовки находится в пределах 4…10 кг;

h_M =1 – так как сталь углеродистая;

h_П =1;

Базовая стоимость одного килограмма штамповок составляет С_шт = 0,315 руб./кг

С_заг. = 0,315^. 1^. 0,75^. 0,87^. 1^. 1 = 0,21 руб./кг

Определяем общую стоимость заготовки, получаемую штамповкой:

С_т = 0,21^. 8,44 + 0,6035. (8,44–6,29) –0,0144^. (8,44–6,29) = 3,039 руб.

Таким образом, по технологической себестоимости наиболее экономичным является вариант изготовления детали из заготовки, полученной штамповкой.

Ожидаемая годовая экономия:

Э_год. = (С_Т2 – С_Т1 ). N, руб.;

где N – годовая программа выпуска деталей, шт.;

Э_год. = (3,587 – 3,039). 1100 = 60,280 руб.

Вывод : на основании сопоставления технологических себестоимостей по рассматриваемым вариантам делаем вывод о том, что для дальнейшей разработки следует выбрать метод получения заготовки штамповкой. В этом случае годовая экономия составит 60,280 рублей.

4. Разработка технологического маршрута изготовления детали

4.1 Разработка технологического маршрута обработки поверхностей

4.2 Разработка технологических схем базирования

На токарной черновой операции 010 используем явную опорную базу – торец 1, и скрытую и двойную направляющую базу – ось детали 18. На токарной чистовой операции 015 используем явную опорную базу – торец 1, и скрытую двойную направляющую базу – ось детали 18. На шпоночно-фрезерной операции 050 используем явную опорную базу – торец 3, и скрытую двойную направляющую базу – ось детали 18. На шлифовальной операции 70 используем явную опорную базу – конический участок центрового отверстия, и скрытую двойную направляющую базу – ось детали 20. На шлифовальной черновой операции 030 используем явную опорную базу – конический участок центрового отверстия 20, и скрытую и двойную направляющую базу – ось детали 18. На шлифовальной чистовой операции 035 используем явную опорную базу – конический участок центрового отверстия 20, и скрытую двойную направляющую базу – ось детали 18.

5. Размерный анализ в осевом направлении

5.1. Размерные цепи и их уравнения

Составим уравнения операционных размерных цепей в виде уравнений номиналов. В общем виде это выглядит:

[ A ] = S x _i × A_{i ,} (5.1)

где [A] – номинальное значение замыкающего звена;

A_i - номинальные значения составляющих звеньев;

i – порядковый номер звена;

n – число составляющих звеньев;

x_i – передаточные отношения, характеризующие расположение звеньев по величине и направлению. Для линейных цепей с параллельными звеньями передаточные звенья равны: x_i = 1 (увеличивающие звенья); x_i = -1(уменьшающие звенья).

Составим уравнения замыкающих операционных припусков:

5.2 Расчёт припусков

Определим минимальные значения операционных припусков по формуле:

Zⁱ _min =( R_z + h ) ^{i -1} +СФ – черновая операция(5.3)

Zⁱ _min =( R_z + h +Δ) ^{i -1} - чистовая операция(5.4)

где R_z ^{i -1} , h^{i -1} – высота неровностей и дефектный слой, образовавшиеся на обрабатываемой поверхности при предыдущей обработке (значения берутся по прил. 4 [2]);

Δ ^{i -1} – величина отклонения от перпендикулярности на предыдущей обработке;

СФ – смещение формы, возникающие при заготовительной операции.

[Z₁ ⁰⁵ ] _min = 0,1 + 0,2 + 1 = 1,3 мм;

[Z₇ ⁰⁵ ] _min = 0,1 + 0,2 + 1 = 1,3 мм;

[Z₄ ¹⁰ ] _min = 0,15 + 0,2 + 1 = 1,35 мм;

[Z₅ ¹⁰ ] _min = 0,15 + 0,2 + 1 = 1,35 мм;

[Z₆ ¹⁰ ] _min = 0,15 + 0,2 + 1 = 1,35 мм;

[Z₂ ¹⁰ ] _min = 0,15 + 0,2 + 1 = 1,35 мм;

[Z₃ ¹⁰ ] _min = 0,15 + 0,2 + 1 = 1,35 мм;

[Z₆ ¹⁵ ] _min = 0,08+0,1+0,03 = 0,21 мм;

[Z₅ ¹⁵ ] _min = 0,08+0,1+0,03 = 0,21 мм;

[Z₂ ¹⁵ ] _min = 0,08+0,1+0,03 = 0,21 мм;

[Z₃ ¹⁵ ] _min = 0,08+0,1+0,03 = 0,21 мм;

[Z₅ ³⁰ ] _min = 0,03+0,04+0,015 = 0,085 мм;

[Z₂ ³⁰ ]_min = 0,03+0,04+0,015 = 0,085 мм.

Рассчитаем величины колебаний операционных припусков, используя ормулы:

при n£ 4; (5.5)

при n> 4; (5.6)

где: x _i – коэффициент влияния составного звена на замыкающие звено;

n – число звеньев в уравнении припуска;

– коэффициент соотношения между законом распределения величины А_i и законом нормального распределения:

Таблица 5.1. Значения коэффициента l²

ω [Z₁ ⁰⁵ ] _min = 3,2 + 1,2 = 4,4 мм;

ω [Z₇ ⁰⁵ ] _min = 5 + 3,2 + 1,2+0,3 = 9,7 мм;

ω [Z₄ ¹⁰ ] _min = = 5,68 мм;

ω [Z₅ ¹⁰ ] _min = = 6,86 мм;

ω [Z₆ ¹⁰ ] _min = = 6,86 мм;

ω [Z₂ ¹⁰ ] _min = 0,3 + 0,25 + 1,2 = 1,75 мм;

ω [Z₃ ¹⁰ ] _min = = 4,7 мм;

ω [Z₆ ¹⁵ ] _min = 0,3 + 0,27 = 0,57 мм;

ω [Z₅ ¹⁵ ] _min = 0,3 + 0,28 = 0,58 мм;

ω [Z₂ ¹⁵ ] _min = 0,27 + 0,3 = 0,57 мм;

ω [Z₃ ¹⁵ ] _min = 0,27 + 0,3 = 0,57 мм;

ω [Z₅ ³⁰ ] _min = 0,28 + 0,1 + 0,17 = 0,55 мм;

ω [Z₂ ³⁰ ] _min = 0,28 + 0,1 + 0,17 = 0,55 мм.

Определим максимальные значения операционных припусков по формуле:

(5.7)

[Z₁ ⁰⁵ ]_max = 1,3 + 4,4 = 5,7 мм;

[Z₇ ⁰⁵ ]_max = 1,3 + 9,7 = 11 мм;

[Z₄ ¹⁰ ]_max = 1,35 + 5,68 =7,03 мм;

[Z₅ ¹⁰ ]_max = 1,35 + 6,86 = 8,21 мм;

[Z₆ ¹⁰ ]_max = 1,35 + 6,86 = 8,21 мм;

[Z₂ ¹⁰ ]_max = 1,35 + 1,75 = 3,1 мм;

[Z₃ ¹⁰ ]_max = 1,35 + 4,7 = 6,05 мм;

[Z₆ ¹⁵ ]_max = 0,21 + 0,57 = 0,78 мм;

[Z₅ ¹⁵ ]_max = 0,21 + 0,58 = 0,79 мм;

[Z₂ ¹⁵ ]_max = 0,21 + 0,57 = 0,78 мм;

[Z₃ ¹⁵ ]_max = 0,21 + 0,57 = 0,78 мм;

[Z₅ ³⁰ ]_max = 0,085+0,55 = 0,635 мм;

[Z₂ ³⁰ ]_max = 0,085+0,55 = 0,635 мм.

Определим средние значения операционных припусков по формуле:

(5.8)

[Z₁ ⁰⁵ ] _ср = 05 · (1,3 + 5,7) = 3,5 мм;

[Z₇ ⁰⁵ ] _ср = 05 · (1,3 + 11) = 6,15 мм;

[Z₄ ¹⁰ ] _ср = 05 · (1,35 + 7,03) = 4,19 мм;

[Z₅ ¹⁰ ] _ср = 05 · (1,35 + 8,21) = 4,78 мм;

[Z₆ ¹⁰ ] _ср = 05 · (1,35 + 8,21) = 4,78 мм;

[Z₂ ¹⁰ ] _ср = 05 · (1,35 + 3,1) = 2,23 мм;

[Z₃ ¹⁰ ] _ср = 05 · (1,35 + 6,05) = 3,7 мм;

[Z₆ ¹⁵ ] _ср = 05 · (0,21 + 0,78) = 0,495 мм;

[Z₅ ¹⁵ ] _ср = 05 · (0,21 + 0,79) = 0,45 мм;

[Z₂ ¹⁵ ] _ср = 05 · (0,21 + 0,78) = 0,495 мм;

[Z₃ ¹⁵ ] _ср = 05 · (0,21 + 0,78) = 0,495 мм;

[Z₅ ³⁰ ] _ср = 05 · (0,085 + 0,635) = 0,36 мм;

[Z₂ ³⁰ ] _ср = 05 · (0,085 + 0,635) = 0,36 мм

5.3 Расчёт операционных размеров

Произведем расчет значений операционных размеров по способу средних значений.

Найдем средние значения размеров, известных заранее:

[М⁰⁵ ] = 275 ± 1,3 мм; [М⁰⁵ ]_ср = 275 мм;

[З¹⁵ ] = 115 ± 0,87 мм; [3¹⁵ ]_ср = 115 мм;

[Ж³⁰ ] = 45 ± 0,62 мм; [Ж³⁰ ] _ср = 45 мм;

[К¹⁵ ]= 60 ± 0,74 мм; [К¹⁵ ]_ср = 60 мм;

[Л³⁰ ]= 110 ± 0,87 мм; [Л³⁰ ]_ср = 110 мм;

Э⁰⁵ = 6,41 ± 0,3 мм; Э⁰⁵ _ср = 6,41 мм;

Я⁰⁵ = 6,41 ± 0,3 мм; Я⁰⁵ _ср = 6,41 мм;

[Н] = 145 ± 1,0 мм; [Н] _ср = 145 мм.

Найденные средние значения подставим в уравнения операционных размеров, решая эти уравнения, мы получим средние значения операционных размеров.

1) [Л³⁰ ] = – П³⁰ - Э ⁰⁵ + [М⁰⁵ ]; П³⁰ = – [Л³⁰ ] – Э⁰⁵ +[М⁰⁵ ];

П³⁰ = 275 – 6,41 – 110 = 158,59 мм;

2) [Н] = [М⁰⁵ ] – О¹⁰ ;О¹⁰ = [М⁰⁵ ]- [Н];

[О¹⁰ ] = 275 – 145 = 130 мм;

3) [Ж³⁰ ] = – Т³⁰ – Я⁰⁵ + [М⁰⁵ ]; Т³⁰ = [М⁰⁵ ]– Я⁰⁵ – [Ж³⁰ ];

Т³⁰ = 275 – 6,41 – 45 = 223,59 мм;

4) [З¹⁵ ] = – С¹⁵ + [М⁰⁵ ]; С¹⁵ = [М⁰⁵ ]- [З¹⁵ ];

С¹⁵ = 275 – 115 = 160 мм;

5) [К¹⁵ ] = – Р¹⁵ + [М⁰⁵ ]; Р¹⁵ = [М⁰⁵ ] – [К¹⁵ ];

Р¹⁵ = 275 – 60 = 215 мм;

6) [Z₂ ³⁰ ] = – Т³⁰ – Я⁰⁵ + Т¹⁵ ; Т¹⁵ = [Z₂ ³⁰ ] + Т³⁰ + Я⁰⁵ ;

Т¹⁵ = 223,59 + 6,41 + 0,36 = 230,36 мм;

7) [Z₅ ³⁰ ] = П¹⁵ – Э⁰⁵ – П³⁰ ; П¹⁵ = [Z₅ ³⁰ ] + Э⁰⁵ + П³⁰ ;

П¹⁵ = 0,36 + 6,41 + 158,59 = 165,36 мм;

8) [Z₂ ¹⁵ ] = – Т¹⁵ + Т¹⁰ ; Т¹⁰ = [Z₂ ¹⁵ ] + Т¹⁵ ;

Т¹⁰ = 0,495 + 230,36 = 230,855 мм;

9) [Z₃ ¹⁵ ] = – С¹⁵ + С¹⁰ ; С¹⁰ = [Z₃ ¹⁵ ] + С¹⁵ ;

С¹⁰ = 0,495+ 160 = 160,495 мм;

10) [Z₆ ¹⁵ ] = Р¹⁰ - Р¹⁵ ; Р¹⁰ = [Z₆ ¹⁵ ] + Р¹⁵ ;

Р¹⁰ = 0,495 + 215 = 215,495 мм;

11) [Z₅ ¹⁵ ] = П¹⁰ – П¹⁵ ; П¹⁰ = [Z₅ ¹⁵ ] + П¹⁵ ;

П¹⁰ = 0,5 + 165,36 = 165,86 мм;

12) [Z₂ ¹⁰ ] = – Т¹⁰ + [М⁰⁵ ] – Ж⁰⁵ ; Ж⁰⁵ = [М⁰⁵ ] – Т¹⁰ – [Z₂ ¹⁰ ];

Ж⁰⁵ = 275 – 230,855 – 2,23 = 41,915 мм;

13) [Z₁ ⁰⁵ ] = – Ж⁰⁵ + Ж⁰⁰ ; Ж⁰⁰ = [Z₁ ⁰⁵ ] + Ж⁰⁵ ;

Ж⁰⁰ = 3,5 + 41,915 = 45,415 мм;

14) [Z₇ ⁰⁵ ] = М⁰⁰ – Ж⁰⁰ + Ж⁰⁵ – [М⁰⁵ ]; М⁰⁰ = [Z₇ ⁰⁵ ] + Ж⁰⁰ – Ж⁰⁵ + [М⁰⁵ ];

М⁰⁰ = 6,15 + 45,415 – 41,915 + 275 = 284,65 мм;

15) [Z₃ ¹⁰ ] = – С¹⁰ + [М⁰⁵ ]– Ж⁰⁵ + Ж⁰⁰ +З⁰⁰ ; З⁰⁰ = [М⁰⁵ ]- [Z₃ ¹⁰ ] – С¹⁰ – Ж⁰⁵ + Ж⁰⁰ ;

З⁰⁰ = 275 – 3,7 – 160,495 – 41,915 + 45,415 = 114,305 мм;

16) [Z₆ ¹⁰ ] = – К⁰⁰ + М⁰⁰ - Ж⁰⁰ +Ж⁰⁵ -Р¹⁰ ; К⁰⁰ = М⁰⁰ - Ж⁰⁰ +Ж⁰⁵ -Р¹⁰ – [Z₆ ¹⁰ ];

К⁰⁰ = 284,65 – 45,415 + 41,915 – 215,495 – 4,78 = 60,875 мм;

17) [Z₅ ¹⁰ ] = – Л⁰⁰ + М⁰⁰ – Ж⁰⁰ +Ж⁰⁵ -П¹⁰ ; Л⁰⁰ = М⁰⁰ – Ж⁰⁰ +Ж⁰⁵ -П¹⁰ – [Z₅ ¹⁰ ];

Л⁰⁰ = 284,65 – 45,415 + 41,915 – 165,86 – 4,78 = 110,51 мм;

18) [Z₄ ¹⁰ ] = И⁰⁰ + З⁰⁰ – Ж⁰⁰ +Ж⁰⁵ -О¹⁰ ; И⁰⁰ = Ж⁰⁰ - Ж⁰⁵ + О¹⁰ – З⁰⁰ + [Z₄ ¹⁰ ];

И⁰⁰ = 45,415 – 41,915 + 130 + 4,19 -114,305 = 23,385 мм;

Составим таблицу, в которой укажем значения операционных размеров в осевом направлении:

Таблица 5.2. Значения операционных размеров в осевом направлении

Значения всех рассчитанных припусков и операционных размеров (в окончательном виде) заносим в схему размерного анализа в осевом направлении.

6. Размерный анализ в радиальном направлении

6.1 Размерные цепи и их уравнения

Составим уравнения операционных размерных цепей в виде уравнений номиналов. В общем виде это выглядит:

[A] = Sx_i ×A_{i ,} (6.1)

где [A] – номинальное значение замыкающего звена;

A_i - номинальные значения составляющих звеньев;

i – порядковый номер звена;

n – число составляющих звеньев;

x_i – передаточные отношения, характеризующие расположение звеньев по величине и направлению. Для линейных цепей с параллельными звеньями передаточные звенья равны: x_i = 1 (увеличивающие звенья); x_i = -1(уменьшающие звенья).

Составим уравнения замыкающих операционных припусков:

[Z₁₂ ³⁵ ] = – Д³⁵ + Е 12³⁵ –18⁰⁵ + Е 12³⁰ -18⁰⁵ + Д³⁰ ;

[Z₈ ³⁵ ] = – А³⁵ + Е 8³⁵ –18⁰⁵ + Е 8³⁰ -18⁰⁵ + А³⁰ ;

[Z₉ ³⁰ ] = – Б³⁰ + Е 9³⁰ –18⁰⁵ + Е 9¹⁵ -18⁰⁵ + Б¹⁵ ;

[Z₈ ³⁰ ] = – А³⁰ + Е 8³⁰ –18⁰⁵ + Е 8¹⁵ -18⁰⁵ + А¹⁵ ;

[Z₁₃ ³⁰ ] = – Е³⁰ + Е 13³⁰ –18⁰⁵ + Е 13¹⁵ -18⁰⁵ + Е¹⁵ ;

[Z₁₂ ³⁰ ] = – Д³⁰ + Е 12³⁰ –18⁰⁵ + Е 12¹⁵ -18⁰⁵ + Д¹⁵ ;

[Z₉ ¹⁵ ] = – Б¹⁵ + Е 9¹⁵ –18⁰⁵ + Е 9¹⁰ -18⁰⁵ + Б¹⁰ ;

[Z₈ ¹⁵ ] = – А¹⁵ + Е 8¹⁵ –18⁰⁵ + Е 8¹⁰ -18⁰⁵ + А¹⁰ ;

[Z₁₂ ¹⁵ ] = – Д¹⁵ + Е 12¹⁵ –18⁰⁵ + Е 12¹⁰ -18⁰⁵ + Д¹⁰ ;

[Z₁₃ ¹⁵ ] = – Е¹⁵ + Е 13¹⁵ –18⁰⁵ + Е 13¹⁰ -18⁰⁵ + Е¹⁰ ;

[Z₉ ¹⁰ ] = – Б¹⁰ + Е 9¹⁰ –18⁰⁵ + Е 9⁰⁰ -18⁰⁵ + Б⁰⁰ ;

[Z₈ ¹⁰ ] = – А¹⁰ + Е 8¹⁰ –18⁰⁵ + Е 8⁰⁰ -18⁰⁵ + А⁰⁰ ;

[Z₁₀ ¹⁰ ] = – В¹⁰ + Е 10¹⁰ –18⁰⁵ + Е 10⁰⁰ -18⁰⁵ + В⁰⁰ ;

[Z₁₁ ¹⁰ ] = – Г¹⁰ + Е 11¹⁰ –18⁰⁵ + Е 11⁰⁰ -18⁰⁵ + Г⁰⁰ .

[Z₁₂ ¹⁰ ] = – Д¹⁰ + Е 12¹⁰ –18⁰⁵ + Е 12⁰⁰ -18⁰⁵ + Д⁰⁰ ;

[Z₁₃ ¹⁰ ] = – Е¹⁰ + Е 13¹⁰ –18⁰⁵ + Е 13⁰⁰ -18⁰⁵ + Е⁰⁰ .

6.2 Расчёт припусков

Определим минимальные значения операционных припусков по формулам:

– на токарной черновой операции 10:

Zⁱ _min =(R_z + h)^{i -1} + с.ш. (6.3)

где R_z ^{i -1} , h^{i -1} – высота неровностей и дефектный слой, образовавшиеся на обрабатываемой поверхности при предыдущей обработке (значения берутся из прил. 4 [2]);

с.ш. – смещение штампа, возникающее на заготовительной операции;

– на остальных операциях:

Zⁱ _min =(R_z + h)^i-1 (6.4)

[Z₁₃ ¹⁰ ] _min = 0,1 + 0,2 + 1= 1,3 мм;

[Z₁₂ ¹⁰ ] _min = 0,1 + 0,2 + 1= 1,3 мм;

[Z₁₁ ¹⁰ ] _min = 0,1 + 0,2 + 1= 1,3 мм;

[Z₁₀ ¹⁰ ] _min = 0,1 + 0,2 + 1= 1,3 мм;

[Z₈ ¹⁰ ] _min = 0,1 + 0,2 + 1= 1,3 мм;

[Z₉ ¹⁰ ] _min = 0,1 + 0,2 + 1= 1,3 мм;

[Z₁₃ ¹⁵ ] _min = 0,08 + 0,1 + 0,02 = 0,2 мм;

[Z₁₂ ¹⁵ ] _min = 0,08 + 0,1 + 0,03 = 0,21 мм;

[Z₈ ¹⁵ ] _min = 0,08 + 0,1 + 0,02 = 0,2 мм;

[Z₉ ¹⁵ ] _min = 0,08 + 0,1 + 0,03 = 0,21 мм;

[Z₁₂ ³⁰ ] _min = 0,03 + 0,04 + 0,02 = 0,09 мм;

[Z₁₃ ³⁰ ] _min = 0,03 + 0,04 + 0,02 = 0,09 мм;

[Z₈ ³⁰ ] _min = 0,03 + 0,04 + 0,02 = 0,09 мм.

[Z₉ ³⁰ ] _min = 0,03 + 0,04 + 0,02 = 0,09 мм;

[Z₁₂ ³⁵ ] _min = 0,02 + 0,03 + 0,006 = 0,056 мм;

[Z₈ ³⁵ ]_min = 0,02 + 0,03 + 0,006 = 0,056 мм.

Рассчитаем величины колебаний операционных припусков, используя формулы:

при n£ 4; (6.5)

при n> 4; (6.6)

где: x _i – коэффициент влияния составного звена на замыкающее звено;

n – число звеньев в уравнении припуска;

– коэффициент соотношения между законом распределения величины А_i и законом нормального распределения.

Определяется по табл. 2.1, для эксцентриситетов  = 0,127;

t_D – коэффициент риска, (t_D =3.0).

w[Z₁₃ ¹⁰ ] = 0,1 + 0,04 + 0,02 + 1,8 = 1,96 мм;

w[Z₁₂ ¹⁰ ]= 0,1 + 0,04 + 0,02 + 1,8 = 1,96 мм;

w[Z₁₁ ¹⁰ ]= 0,1 + 0,04 + 0,02 + 1,8 = 1,96 мм;

w[Z₁₀ ¹⁰ ]= 0,1 + 0,04 + 0,02 + 1,8 = 1,96 мм;

w[Z₈ ¹⁰ ]= 0,1 + 0,04 + 0,02 + 1,8 = 1,96 мм;

w[Z₉ ¹⁰ ]= 0,1 + 0,04 + 0,02 + 1,8 = 1,96 мм;

w[Z₁₃ ¹⁵ ]= 0,06 + 0,02 + 0,04 + 0,1 = 0,22 мм;

w[Z₁₂ ¹⁵ ]= 0,06 + 0,03 + 0,04 + 0,1 = 0,23 мм;

w[Z₈ ¹⁵ ]= 0,06 + 0,02 + 0,04 + 0,1= 0,22 мм;

w[Z₉ ¹⁵ ]= 0,06 + 0,02 + 0,04 + 0,1= 0,23 мм;

w[Z₁₃ ³⁰ ]= 0,075 + 0,02 + 0,02 + 0,06 = 0,175 мм;

w[Z₁₂ ³⁰ ]= 0,075 + 0,02 + 0,03 + 0,06 = 0,185 мм;

w[Z₈ ³⁰ ]= 0,075 + 0,02 + 0,02 + 0,06 = 0,175 мм.

w[Z₉ ³⁰ ]= 0,075 + 0,02 + 0,03 + 0,06 = 0,185 мм;

w[Z₁₂ ³⁵ ]= 0,04 + 0,006 + 0,02 + 0,075 = 0,141 мм;

w[Z₈ ³⁵ ]= 0,04 + 0,006 + 0,02 + 0,075 = 0,141 мм.

Определим максимальные значения операционных припусков по формуле:

(6.7)

[Z₁₃ ¹⁰ ]_max = 1,3 + 1,96 = 3,26 мм;

[Z₁₂ ¹⁰ ]_max = 1,3 + 1,96 = 3,26 мм;

[Z₁₁ ¹⁰ ]_max = 1,3 + 1,96 = 3,26 мм;

[Z₁₀ ¹⁰ ]_max = 1,3 + 1,96 = 3,26 мм;

[Z₈ ¹⁰ ]_max = 1,3 + 1,96 = 3,26 мм;

[Z₉ ¹⁰ ]_max = 1,3 + 1,96 = 3,26 мм;

[Z₁₃ ¹⁵ ]_max = 0,2 + 0,22 = 0,42 мм;

[Z₁₂ ¹⁵ ]_max = 0,21 + 0,23 = 0,44 мм;

[Z₈ ¹⁵ ]_max = 0,2 + 0,22 = 0,42 мм;

[Z₉ ¹⁵ ]_max = 0,21 + 0,23 = 0,44 мм;

[Z₁₂ ³⁰ ]_max = 0,09 + 0,185 = 0,275 мм;

[Z₁₃ ³⁰ ]_max = 0,09 + 0,175 = 0,265 мм;

[Z₈ ³⁰ ]_max = 0,09 + 0,175 = 0,265 мм.

[Z₉ ³⁰ ]_max = 0,09 + 0,185 = 0,275 мм;

[Z₁₂ ³⁵ ]_max = 0,056 + 0,141 = 0,197 мм;

[Z₈ ³⁵ ]_max = 0,056 + 0,141 = 0,197 мм.

Определим средние значения операционных припусков по формуле:

(6.8)

[Z₁₃ ¹⁰ ] _ср = 0,5×(1,3 + 3,26) = 2,28 мм;

[Z₁₂ ¹⁰ ] _ср = 0,5×(1,3 + 3,26) = 2,28 мм;

[Z₁₁ ¹⁰ ] _ср = 0,5×(1,3 + 3,26) = 2,28 мм;

[Z₁₀ ¹⁰ ] _ср = 0,5×(1,3 + 3,26) = 2,28 мм;

[Z₈ ¹⁰ ] _ср = 0,5×(1,3 + 3,26) = 2,28 мм;

[Z₉ ¹⁰ ] _ср = 0,5×(1,3 + 3,26) = 2,28 мм;

[Z₁₃ ¹⁵ ] _ср = 0,5×(0,2 + 0,42) = 0,31 мм;

[Z₁₂ ¹⁵ ] _ср = 0,5×(0,21 + 0,44) = 0,325 мм

[Z₈ ¹⁵ ] _ср = 0,5×(0,2 + 0,42) = 0,31 мм;

[Z₉ ¹⁵ ] _ср = 0,5×(0,21 + 0,44) = 0,325 мм;

[Z₁₂ ³⁰ ] _ср = 0,5×(0,09 + 0,275) = 0,1825 мм;

[Z₁₃ ³⁰ ] _ср = 0,5×(0,09 + 0,265) = 0,1775 мм;

[Z₈ ³⁰ ] _ср = 0,5×(0,09 + 0,265) = 0,1775 мм.

[Z₉ ³⁰ ] _ср = 0,5×(0,09 + 0,275) = 0,1825 мм;

[Z₁₂ ³⁵ ] _ср = 0,5×(0,056 + 0,197) = 0,1265 мм;

[Z₈ ³⁵ ] _ср = 0,5×(0,056 + 0,197) = 0,1265 мм

6.3 Расчёт операционных размеров

Произведем расчет значений операционных размеров по способу средних значений.

Найдем средние значения размеров, известных заранее:

[А³⁵ ] = 55 мм; [А³⁵ ]_ср = 55,0115 мм;

[Б³⁰ ] = 65 мм; [Б³⁰ ]_ср = 60,035 мм;

[В¹⁰ ] = 75 ± 0,37 мм; [В¹⁰ ] _ср = 75 мм;

[Г¹⁰ ]= 65 ± 0,37 мм; [Г¹⁰ ]_ср = 65 мм;

[Д³⁵ ]= 60 мм; [Д³⁵ ]_ср = 60,0115 мм;

[Е³⁰ ] = 55 мм; [Е³⁰ ] _ср = 55,035 мм;

Ч²⁰ = 46 ±0,31 мм; Ч²⁰ _ср = 46 мм;

Щ²⁰ = 55 ± 0,37 мм; Щ²⁰ _ср = 55 мм;

Найденные средние значения подставим в уравнения операционных размеров, решая эти уравнения, мы получим средние значения операционных размеров.

1) [Z₁₂ ³⁵ ] = – Д³⁵ + Е 12³⁵ –18⁰⁵ + Е 12³⁰ -18⁰⁵ + Д³⁰ ;

Д³⁰ = Д³⁵ + [Z₁₂ ³⁵ ] –Е 12³⁵ –18⁰⁵ - Е 12³⁰ -18⁰⁵ ;

Д³⁰ = 0,1265 + 60,0115 – 0,006 – 0,02 = 60,112 мм;

2) [Z₈ ³⁵ ] = – А³⁵ + Е 8³⁵ –18⁰⁵ + Е 8³⁰ -18⁰⁵ + А³⁰ ;

А³⁰ = А³⁵ + [Z₈ ³⁵ ] – Е 8³⁵ –18⁰⁵ - Е 8³⁰ -18⁰⁵ ;

А³⁰ = 55,0115 + 0,1265 – 0,006 – 0,02 = 55,112 мм;

3) [Z₉ ³⁰ ] = – Б³⁰ + Е 9³⁰ –18⁰⁵ + Е 9¹⁵ -18⁰⁵ + Б¹⁵ ;

Б¹⁵ = Б³⁰ + [Z₉ ³⁰ ] – Е 9³⁰ –18⁰⁵ – Е 9¹⁵ -18⁰⁵ ;

Б¹⁵ = 65,035 + 0,1825 – 0,02 – 0,03 = 65,1675 мм;

4) [Z₈ ³⁰ ] = – А³⁰ + Е 8³⁰ –18⁰⁵ + Е 8¹⁵ -18⁰⁵ + А¹⁵ ;

А¹⁵ = А³⁰ +[Z₈ ³⁰ ] –Е 8³⁰ –18⁰⁵ –Е 8¹⁵ -18⁰⁵ ;

А¹⁵ = 55,112 + 0,1825 – 0,02 – 0,02 = 55,2545 мм;

5) [Z₁₃ ³⁰ ] = – Е³⁰ + Е 13³⁰ –18⁰⁵ + Е 13¹⁵ -18⁰⁵ + Е¹⁵ ;

Е¹⁵ = Е³⁰ + [Z₁₃ ³⁰ ] – Е 13³⁰ –18⁰⁵ – Е 13¹⁵ -18⁰⁵ ;

Е¹⁵ = 55,035 + 0,1825 – 0,02 – 0,02 = 55,1775 мм;

6) [Z₁₂ ³⁰ ] = – Д³⁰ + Е 12³⁰ –18⁰⁵ + Е 12¹⁵ -18⁰⁵ + Д¹⁵ ;

Д¹⁵ = Д³⁰ + [Z₁₂ ³⁰ ] – Е 12³⁰ –18⁰⁵ – Е 12¹⁵ -18⁰⁵ ;

Д¹⁵ = 60,112 + 0,1825 – 0,02 – 0,03 = 60,2445 мм;

7) [Z₉ ¹⁵ ] = – Б¹⁵ + Е 9¹⁵ –18⁰⁵ + Е 9¹⁰ -18⁰⁵ + Б¹⁰ ;

Б¹⁰ = Б¹⁵ + [Z₉ ¹⁵ ] – Е 9¹⁵ –18⁰⁵ – Е 9¹⁰ -18⁰⁵ ;

Б¹⁰ = 60,1675 + 0,325 – 0,03 – 0,04 = 60,4225 мм;

8) [Z₈ ¹⁵ ] = – А¹⁵ + Е 8¹⁵ –18⁰⁵ + Е 8¹⁰ -18⁰⁵ + А¹⁰ ;

А¹⁰ = А¹⁵ + [Z₈ ¹⁵ ] – Е 8¹⁵ –18⁰⁵ – Е 8¹⁰ -18⁰⁵ ;

А¹⁰ = 55,2545 + 0,31 – 0,02 – 0,04 = 55,5045 мм;

9) [Z₁₂ ¹⁵ ] = – Д¹⁵ + Е 12¹⁵ –18⁰⁵ + Е 12¹⁰ -18⁰⁵ + Д¹⁰ ;

Д¹⁰ = Д¹⁵ + [Z₁₂ ¹⁵ ] – Е 12¹⁵ –18⁰⁵ – Е 12¹⁰ -18⁰⁵ ;

Д¹⁰ = 60,2445 + 0,325 – 0,03 – 0,04 = 60,4995 мм;

10) [Z₁₃ ¹⁵ ] = – Е¹⁵ + Е 13¹⁵ –18⁰⁵ + Е 13¹⁰ -18⁰⁵ + Е¹⁰ ;

Е¹⁰ = Е¹⁵ + [Z₁₃ ¹⁵ ] – Е 13¹⁵ –18⁰⁵ – Е 13¹⁰ -18⁰⁵ ;

Е¹⁰ = 55,1775 + 0,31 – 0,02 – 0,04 = 55,4275 мм;

11) [Z₉ ¹⁰ ] = – Б¹⁰ + Е 9¹⁰ –18⁰⁵ + Е 9⁰⁰ -18⁰⁵ + Б⁰⁰ ;

Б⁰⁰ = Б¹⁰ + [Z₉ ¹⁰ ] – Е 9¹⁰ –18⁰⁵ - Е 9⁰⁰ -18⁰⁵ ;

Б⁰⁰ = 60,4225 + 2,28 – 0,04 – 0,02 = 62,6425;

12) [Z₈ ¹⁰ ] = – А¹⁰ + Е 8¹⁰ –18⁰⁵ + Е 8⁰⁰ -18⁰⁵ + А⁰⁰ ;

А⁰⁰ = А¹⁰ + [Z₈ ¹⁰ ] – Е 8¹⁰ –18⁰⁵ - Е 8⁰⁰ -18⁰⁵ ;

А⁰⁰ = 55,5045 + 2,28 – 0,04 – 0,02 = 57,7245;

13) [Z₁₀ ¹⁰ ] = – В¹⁰ + Е 10¹⁰ –18⁰⁵ + Е 10⁰⁰ -18⁰⁵ + В⁰⁰ ;

В⁰⁰ = В¹⁰ + [Z₁₀ ¹⁰ ] – Е 10¹⁰ –18⁰⁵ - Е 10⁰⁰ -18⁰⁵ ;

В⁰⁰ = 75 + 2,28 – 0,04 – 0,02 = 77,22;

14) [Z₁₁ ¹⁰ ] = – Г¹⁰ + Е 11¹⁰ –18⁰⁵ + Е 11⁰⁰ -18⁰⁵ + Г⁰⁰ ;

Г⁰⁰ = Г¹⁰ + [Z₁₁ ¹⁰ ] – Е 11¹⁰ –18⁰⁵ - Е 11⁰⁰ -18⁰⁵ ;

Г⁰⁰ = 65 + 2,28 – 0,04 – 0,02 = 67,22;

15) [Z₁₂ ¹⁰ ] = – Д¹⁰ + Е 12¹⁰ –18⁰⁵ + Е 12⁰⁰ -18⁰⁵ + Д⁰⁰ ;

Д⁰⁰ = Д¹⁰ + [Z₁₂ ¹⁰ ] – Е 12¹⁰ –18⁰⁵ - Е 12⁰⁰ -18⁰⁵ ;

Д⁰⁰ = 60,4995 + 2,28 – 0,04 – 0,02 = 62,7195;

16) [Z₁₃ ¹⁰ ] = – Е¹⁰ + Е 13¹⁰ –18⁰⁵ + Е 13⁰⁰ -18⁰⁵ + Е⁰⁰ ;

Е⁰⁰ = Е¹⁰ + [Z₁₃ ¹⁰ ] – Е 13¹⁰ –18⁰⁵ - Е 13⁰⁰ -18⁰⁵ ;

Е⁰⁰ = 55,4275 + 2,28 – 0,04 – 0,02 = 57,6475.

Составим таблицу, в которой укажем значения операционных размеров в радиальном направлении:

Таблица 6.1. Значения операционных размеров в радиальном направлении

Значения всех рассчитанных припусков и операционных размеров (в окончательном виде) заносим в схему размерного анализа в радиальном направлении.

7. Сравнительный анализ результатов расчетов операционных диаметральных размеров

7.1 Определение операционных диаметральных размеров расчетно-аналитическим методом

Расчётно-аналитическим методом определим припуски на поверхность 8 Æ55k6 (), являющуюся наиболее точной.

Качество поверхности после штамповки по прил. 4 [3]:

R_z = 100 мкм, h = 200 мкм.

Качество поверхности после механической обработки по данным прил. 4 [3] следующие:

1.Растачивание черновое R_z = 80 мкм, h = 100 мкм;

2.Растачивание чистовое R_z = 30 мкм, h = 40 мкм;

3.Шлифование черновое R_z = 20 мкм, h = 30 мкм;

4.Шлифование чистовое R_z = 5 мкм, h = 15 мкм

Суммарное пространственное отклонение будем определять по формуле

, мм (7.1)

где - коэффициент уточнения (по табл. 3.17 [4]);

D_{i -1} – суммарное пространственное отклонение на заготовительной операции (эксцентричность отверстия);

– после штамповки D= 0,8 мм;

– после растачивания чернового D = 0,06 × 0,8= 0,048 мм;

– после растачивания чистового D = 0,04 × 0,8= 0,032 мм;

– после шлифования чернового D = 0,03 × 0,8= 0,024 мм;

– после шлифования чистового D = 0,02 × 0,8= 0,016 мм

Определим значение минимального припуска 2Z_min после каждой операции по формуле:

, мм (7.2)

где R_z ^{i -1} , h^{i -1} – высота неровностей и дефектный слой, образовавшиеся на обрабатываемой поверхности при предыдущей обработке;

D_{i -1} – суммарное значение пространственных отклонений с предыдущей операции;

мм;

мм;

мм;

мм.

Определяем предельные размеры для каждого перехода по формулам:

2А_{i min} = 2А_{i -1 min} + T2А_{i -1} , мм(7.3)

2А_{i max} = 2А_{i min} – 2Z_{i min} , мм(7.4)

2А³⁵ _min = 55,002 мм;

2А³⁵ _max = 55,021 мм;

2А³⁰ _min = 2А³⁵ _min + = 55,002 + 0,148= 55,15 мм;

2А¹⁵ _min = 2А³⁰ _min + = 55,15 + 0,204 = 55,354 мм;

2А¹⁰ _min = 2А¹⁵ _min + = 55,354 + 0,456 = 55,81 мм;

2А³⁰ _max = 2А³⁰ _min + T2А³⁰ = 55,15 + 0,046 = 55,196 мм;

2А¹⁵ _max = 2А¹⁵ _min + T2А¹⁵ = 55,354 + 0,074 = 55,428 мм;

2А¹⁰ _max = 2А¹⁰ _min + T2А¹⁰ = 55,81 + 0,3 = 55,11 мм;

Определим предельные значения припусков по формуле:

(7.5)

(7.6)

мм;

мм;

мм;

мм;

Изобразим на рис. 7.1 схему расположения операционных размеров, допусков и припусков.

Таблица 7.1. Расчет припусков на обработку диаметра 2А (пов. 8 Æ55k(₊₂ ^+0,21 ))

7.2 Сравнение результатов расчетов

Для сравнения необходимо сопоставить результаты расчетов операционных размеров, операционных и общих минимальных, максимальных, номинальных припусков.

Общие припуски определяются по формулам:

Zо_min = SZ_min (7.6)

Zо_max = SZ_max (7.7)

Zо_min = 0,148+0,204+0,456+3,99 = 4,798 мм,

Zо_max = 0,175+0,232+0,682+7 = 8,089 мм.

Общий номинальный припуск для отверстия:

Zо_ном = D_ном ^дет – D_ном ^заг (7.8)

Zо_ном = 59,8–55,002 = 4,798 мм.

где D_ном ^заг , D_ном ^дет – номинальные диаметры заготовки и детали соответственно.

Результаты расчетов припусков приведем в табл. 7.2.

Данные по их изменению:

DZо = (Zо^ОЦ – Zо^РА ) ×100% / Zо^РА , (7.9)

где Zо^ОЦ , Zо^РА – значения общих припусков, определенные методами решения размерных цепей и расчетно-аналитическим соответственно.

Таблица 7.2.Сравнение общих припусков

DZо_min = (1,646 – 4,798) ×100% / 4,798 = – 65,7%;

DZо_max = (4,152 – 8,089) ×100% / 8,089 = – 48,67%;

DZо_ном = (2,713 – 4,798) ×100% / 4,798 = -43,46%.

Вывод: метод операционных размерных цепей позволяет существенно уменьшить припуски на обработку, а, следовательно, увеличить коэффициент использования материала и удешевить изготовление детали.

Заключение

В ходе работы были выполнены все задачи курсового проекта.

Проанализировав исходные данные детали стало возможным определение:

– выбора типа производства, формы организации технологического процесса изготовления детали;

– выбора метода получения заготовки;

– технологического маршрута изготовления детали;

– технологического маршрута обработки поверхности;

– технологической схемы базирования;

– припусков с помощью размерного анализа;

– припусков расчетно-аналитическим методом;

Выполнив курсовую работу, мы проанализировали припуски, полученные с помощью расчётно-аналитического метода и размерного анализа. В результате оказалось, что расчётно-аналитический метод дал меньшие значения припусков, а значит при его использовании сокращается себестоимость изготовления детали и повышается эффективность производства.

Литература

1. Справочник технолога машиностроителя/ Под редакцией А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова. – М.: Машиностроение, 1985. – Т. 1,2.

2. Горбацевич А.Ф., Шкред В.А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: – 4‑е изд., перераб. и доп. – Выш. школа, 1983, ил.

3. Гжиров Р.И. Краткий справочник конструктора: Справочник – М.: Машиностроение, Ленинград, 1983 год.

4. Михайлов А.В. Методическое указание «Определение операционных размеров механической обработки в условиях серийного производства»

Тольятти, 1992 год.

5. Методические указания Боровкова.