А1 19 0,2 -0,2 0,4 -
А2 48 0,1 -0,1 0,2 -
А3 10 0,18 -0,18 0,36 -
А4 2,5 0,2 -0,2 0,4 -
А5 58 0,37 -0,37 0,74 -
Z1 2 3,23 -0,4 3,63 -
Z2 0 0,762 0,5 0,262 -
Z3 0 0,762 0,5 0,262 -
Z4 2 1,284 -0,4 1,684 -
S1 29 0,104 -0,026 0,13 11
S2 26 0,474 0,422 0,052 9
S3 29 0,11 0,026 0,084 10
S4 18 0,474 0,264 0,21 12
S5 19 0,736 0,526 0,21 12
S6 19 0,026 -0,026 0,052 9
S7 19 0,026 -0,026 0,052 9
B1 64 0,914 -0,986 1,9 16
B2 31 1,31 -0,29 1,6 16
Найдена 1-я цепь: А1[4,6] S6[4,6]
Исходное уравнение: А1=S6
Замыкающее звено: А1min = 18,8 А1max = 19,2
Неизвестное звено: S6
Расчетное уравнение: S6 = А1
т.к. искомое звено имеет 9 квалитет, то допуск TS6 = 0,052
Окончательное уточнение с учетом вида расположения поля допуска (js):
S6min = 18,974 S6max = 19,026
Допуск замыкающего звена: TА1 = + 0,052 = 0,052 <= 0,4 (Точность зам. звена обеспечена!)
Найдена 2-я цепь: А2[4,9] S3[6,9] S6[4,6]
Исходное уравнение: + А2min = + S3min + S6min
Замыкающее звено: А2min = 47,9
Неизвестное звено: S3min
Увеличивающее звено: S6min = 18,974
Расчетное уравнение: + S3min = + А2min - S6min
Результат расчета неизвестного: S3min = 29,026
т.к. искомое звено имеет 10 квалитет, то допуск TS3 = 0,084
Окончательный результат с учетом допуска: S3min = 29,026 S3max = 29,11
Допуск замыкающего звена: TА2 = + 0,084 + 0,052 = 0,136 <= 0,2 (Точность зам. звена обеспечена!)
Найдена 3-я цепь: А3[7,9] S3[6,9] S7[6,7]
Исходное уравнение: + А3min = + S3min - S7max
Замыкающее звено: А3min = 9,82
Увеличивающее звено: S3min = 29,026
Неизвестное звено: S7max
Расчетное уравнение: - S7max = - S3min + А3min
Результат расчета неизвестного: S7max = 19,026
т.к. искомое звено имеет 9 квалитет, то допуск TS7 = 0,052
Окончательный результат с учетом допуска: S7min = 18,974 S7max = 19,026
Допуск замыкающего звена: TА3 = + 0,052 + 0,084 = 0,136 <= 0,36 (Точность зам. звена обеспечена!)
Найдена 4-я цепь: А5[2,9] S3[6,9] S1[2,6]
Исходное уравнение: + А5min = + S3min + S1min
Замыкающее звено: А5min = 57,63
Увеличивающее звено: S3min = 29,026
Неизвестное звено: S1min
Расчетное уравнение: + S1min = - S3min + А5min
Результат расчета неизвестного: S1min = 28,974
т.к. искомое звено имеет 11 квалитет, то допуск TS1 = 0,13
Окончательный результат с учетом допуска: S1min = 28,974 S1max = 29,104
Допуск замыкающего звена: TА5 = + 0,13 + 0,084 = 0,214 <= 0,74 (Точность зам. звена обеспечена!)
Найдена 5-я цепь: Z2min[4,5] S4[5,6] S6[4,6]
Исходное уравнение: + Z2min = - S4max + S6min
Замыкающее звено: Z2min = 0,5
Неизвестное звено: S4max
Увеличивающее звено: S6min = 18,974
Расчетное уравнение: - S4max = + Z2min - S6min
Результат расчета неизвестного: S4max = 18,474
т.к. искомое звено имеет 12 квалитет, то допуск TS4 = 0,21
Окончательный результат с учетом допуска: S4min = 18,264 S4max = 18,474
Перерасчет припуска: Z2 = - S4 + S6
Найденный припуск: Z2min = 0,5 Z2max = 0,762
Допуск замыкающего звена: TZ2 = + 0,21 + 0,052 = 0,262 <= 0,262 (Точность зам. звена обеспечена!)
Найдена 6-я цепь: Z3min[7,8] S5[6,8] S7[6,7]
Исходное уравнение: + Z3min = + S5min - S7max
Замыкающее звено: Z3min = 0,5
Неизвестное звено: S5min
Уменьшающее звено: S7max = 19,026
Расчетное уравнение: + S5min = + Z3min + S7max
Результат расчета неизвестного: S5min = 19,526
т.к. искомое звено имеет 12 квалитет, то допуск TS5 = 0,21
Окончательный результат с учетом допуска: S5min = 19,526 S5max = 19,736
Перерасчет припуска: Z3 = + S5 - S7
Найденный припуск: Z3min = 0,5 Z3max = 0,762
Допуск замыкающего звена: TZ3 = + 0,21 + 0,052 = 0,262 <= 0,262 (Точность зам. звена обеспечена!)
Найдена 7-я цепь: Z4min[9,10] B2[6,10] S3[6,9]
Исходное уравнение: + Z4min = + B2min - S3max
Замыкающее звено: Z4min = 1,6
Неизвестное звено: B2min
Уменьшающее звено: S3max = 29,11
Расчетное уравнение: + B2min = + Z4min + S3max
Результат расчета неизвестного: B2min = 30,71
т.к. искомое звено имеет 16 квалитет, то допуск TB2 = 1,6
Окончательный результат с учетом допуска: B2min = 30,71 B2max = 32,31
Перерасчет припуска: Z4 = + B2 - S3
Найденный припуск: Z4min = 1,6 Z4max = 3,284
Допуск замыкающего звена: TZ4 = + 1,6 + 0,084 = 1,684 <= 1,684 (Точность зам. звена обеспечена!)
Найдена 8-я цепь: А4[2,3] S2[3,6] S1[2,6]
Исходное уравнение: + А4min = - S2max + S1min
Замыкающее звено: А4min = 2,3
Неизвестное звено: S2max
Увеличивающее звено: S1min = 28,974
Расчетное уравнение: - S2max = + А4min - S1min
Результат расчета неизвестного: S2max = 26,474
т.к. искомое звено имеет 9 квалитет, то допуск TS2 = 0,052
Окончательный результат с учетом допуска: S2min = 26,422 S2max = 26,474
Допуск замыкающего звена: TА4 = + 0,052 + 0,13 = 0,182 <= 0,4 (Точность зам. звена обеспечена!)
Найдена 9-я цепь: Z1min[1,2] S1[2,6] B2[6,10] B1[1,10]
Исходное уравнение: + Z1min = - S1max - B2max + B1min
Замыкающее звено: Z1min = 1,6
Уменьшающее звено: S1max = 29,104
Уменьшающее звено: B2max = 32,31
Неизвестное звено: B1min
Расчетное уравнение: + B1min = + S1max + B2max + Z1min
Результат расчета неизвестного: B1min = 63,014
т.к. искомое звено имеет 16 квалитет, то допуск TB1 = 1,9
Окончательный результат с учетом допуска: B1min = 63,014 B1max = 64,914
Перерасчет припуска: Z1 = - S1 - B2 + B1
Найденный припуск: Z1min = 1,6 Z1max = 5,23
Допуск замыкающего звена: TZ1 = + 0,13 + 1,6 + 1,9 = 3,63 <= 3,63 (Точность зам. звена обеспечена!)
В поперечном направлении
Найдено 12 цепей. Точность обеспечена во всех цепях.
Таблица результатов
Размер Номинал ES EI Допуск Квалитет
А1 17,5 0,22 -0,22 0,44 -
А2 2 0,2 -0,2 0,4 -
А3 65 0,37 -0,37 0,74 -
А4 5 0,22 -0,22 0,44 -
А5 25 0,26 -0,26 0,52 -
А6 20 0,26 -0,26 0,52 -
А7 15 0,22 -0,22 0,44 -
А8 1,5 0,2 -0,2 0,4 -
А9 125 0,5 -0,5 1 -
Z1 3 2,94 -1 3,94 -
Z2 0 0,78 0,5 0,28 -
Z3 3 0,384 -1 1,384 -
S1 20 0,042 -0,042 0,084 10
S2 5 0,117 0,042 0,075 11
S3 18 0,458 0,328 0,13 11
S4 4 0,958 0,883 0,075 11
S5 105 0,182 0,042 0,14 10
S6 88 0,182 0,042 0,14 10
S7 87 0,542 0,402 0,14 10
S8 85 0,402 0,262 0,14 10
S9 82 0,402 0,262 0,14 10
S10 40 0,042 -0,058 0,1 10
B1 131 2,024 -0,476 2,5 16
B2 23 0,342 -0,958 1,3 16
Технологические размерные цепи рассчитывают чаще всего методом полной взаимозаменяемости. Замыкающим звеном в технологической размерной цепи является то, которое получается последним как результат выполнения всех остальных.
Некоторые особенности имеет методика расчета размерных цепей, у которых замыкающим звеном является припуск на обработку. Вначале табличным способом или расчетом находят его минимальную величину Z min. Затем определяют значение наименьшего предельного размера увеличивающего звена Sg min или наибольшего предельного размера уменьшающего звена Sl max:
;
где ng, n l - соответственно число увеличивающих и уменьшающих звеньев.
После чего для данного звена устанавливают допуск, назначают предельные отклонения (верхнее EsS и нижнее EiS) и определяют его номинальный размер
или
Далее рассчитывают номинальный размер припуска Z и его наибольшее значение Z max:
Находят верхнее EsZ и нижнее EiZ предельные отклонения припуска:
;
.
Правильность расчетов проверяют по уравнениям
;
.
Полученные размеры указываем на операционных эскизах.
11. Определение режимов резания
Сверлить осевое отверстие, выдерживая размер диам. 5+0,3
| t, мм | S, мм/об | V, м/мин | n, об/мин | Tо, мин |
| 2,5 | 0,14 | 0,09 |
Расточить основное отверстие тонко, выдерживая размеры диам. 25+0,033; 18+0,474+0,264
Исходные данные для расчетов:
- материал обрабатываемой заготовки -сталь
- предел прочности обрабатываемого материала - sв =750, МПа.
- материал режущей части инструмента - твердый сплав
- обрабатываемый диаметр, D =25 мм
- длина обработки, L = 38 мм
Выбираем глубину резания в зависимости от стадии обработки поверхности (черновая, предварительная, чистовая), t =0,3 мм [13, стр. 266]
Выбираем рабочую подачу в зависимости от глубины резания и достигаемой шероховатости поверхности, S =0,1 мм/об [13, стр. 267]
Рассчитываем скорость резания по зависимости [13, стр. 265]:
где Сv, m, x, y – коэффициенты, учитывающие вид обработки [13, стр. 269]:
Сv = 420
m = 0.2
x = 0.15
y = 0.2
Т - значение стойкости инструмента, для одноинструментальной обработки Т = 30 … 60 мин, принимаем
Т =45 мин.
kv – коэффициент, учитывающий конкретные условия обработки [13];
kv=0,3681792
Коэффициент kv определяется по зависимости:
kv = kmv*kpv*kiv*kfv*kf1v*kr, где
kmv - коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки определяется по зависимости [13, стр. 261]:
kmv = kg*(750/sв)nv, здесь
kpv - коэффициент, учитывающий состояние обрабатываемой поверхности [13, стр. 263]
kpv =0.8
kiv - коэффициент, учитывающий материал инструмента [13, стр. 263]:
kiv =0.85
kfv - коэффициент, учитывающий влияние главного угла в плане [13, стр. 271],
kfv = 0.8
kf1v - коэффициент, учитывающий влияние вспомогательного угла в плане [13, стр. 271],
kf1v = 0.8
kr - коэффициент, учитывающий влияние радиуса при вершине инструмента [13, стр. 271],
kr = 0.94
Частота вращения шпинделя рассчитывается по формуле
n = (1000*V)/(3,14*D)
расчетное значение n корректируем в соответствии с рядом частот вращения шпинделя станка, n =1760 об/мин
Фактическая скорость резания V =138 м/мин
Определяем основное время обработки То по зависимости:
То = L/(n*S)
To=0,25 мин
Таблица с режимами для обработки
| t, мм | S, мм/об | V, м/мин | n, об/мин | Tо, мин |
| 0,3 | 0,1 | 0,25 |
Режимы резания на остальные технологические переходы определяем аналогично или выбираем по рекомендациям производителей инструментов и указываем в технологической документации.
12. Расчет суммарной погрешности обработки
Суммарную погрешность будем определять на размер диам. 25+0,033
Расточить основное отверстие тонко, выдерживая размеры диам. 25+0,033; 18+0,474+0,264
| t, мм | S, мм/об | V, м/мин | n, об/мин | Tо, мин |
| 0,3 | 0,1 | 0,25 |
Все погрешности, определяющие точность обработки деталей машин на металлорежущих станках, могут быть разделены на три категории:
1) погрешности установки заготовок – ey;
2) погрешности настройки станка – Dн;
3) погрешности на стадии процесса обработки, которые вызываются:
а) размерным износом режущих инструментов – Dи;
б) упругими деформациями технологической системы под влиянием силы резания – Dу;
в) геометрическими неточностями станка SDст;
г) температурными деформациями технологической системы SDт.
При обработке на станках с ЧПУ дополнительно возникают погрешности позиционирования элементов системы и отработки программ управления.
Расчет точности необходим в основном для операций чистовой обработки, выполняемых с допуском по 6-му – 11-му квалитетам.
Суммарные погрешности обработки деталей на настроенных станках определяют по уравнениям:
– для диаметральных размеров
;
Расчет погрешности диаметральных размеров при однорезцовом точении может быть выполнен по методике, изложенной в [12].
После определения суммарной погрешности DS проверяется возможность обработки без брака:
где 
– допуск на операционный размер.
В случае несоблюдения этого условия необходимо предложить конкретные мероприятия по снижению DS.
1. Определим величину погрешности Dи (на радиус), вызванную размерным износом резца:
где: L - длина пути резания при обработке партии N деталей, определяемая как:
L = p*D*l/So = (3,14*25*38/0,1)*21 = 626430 мм (627 м)
Дополнительный путь резания L0=500 м соответствует начальному износу вершины резца в период приработки.
Для сплава Т30К4 относительный износ и 0=5 мкм/км.
(627+500)/1000*5 = 5,64 мкм;
2. Определим колебание отжатий системы Dу вследствие изменения силы Py из-за непостоянных глубины резания и податливости системы при обработке.
Dy=Wmax×(Py max – Py min)
где Wmax - наибольшая податливость системы, мкм/кН;
Pymax, Pymin наибольшее и наименьшее значения составляющей силы резания, совпадающей с направлением выдерживаемого размера, кН.
Для станка DMC 55 H duoBLOCK повышенной точности наибольшее допустимое перемещение продольного суппорта под нагрузкой 22 кН составляет соответственно 350 мкм. При установке расточной оправки консольно в шпинделе минимальную податливость системы не определяют из-за малого свеса заготовки, поэтому максимальная податливость будет возможна при положении резца в конце обработки, т.е. у передней бабки станка. Исходя из этого, можно принять Wmax=350/22=15,91 мкм/кН.
Имея в виду, что W=y/Py, после соответствующих преобразований получим. При установке оправки консольно величина наибольшей податливости инструмента:
= (32/20)*((120/20)*(120/20)*(120/20)) = 345,6 мкм.
Тогда максимальная податливость технологической системы:
Wmax =345,6+15,91=361,51 мкм/кН.
Наибольшее Pymax и наименьшее Pymin нормальные составляющие усилия резания определяются согласно формуле:
Py =10×Cp×tx×sy×vn×Kp,
где: постоянная Cp =243, показатели степеней x=0,9 y=0,6 n= -0,3; поправочный коэффициент Kp =Kмp×Kjp×Kgp×Klp×Krp =1.
На предшествующей операции (чистовом растачивании) заготовка обработана с допуском по IT10, т.е. возможно колебание припуска на величину 1/2×(IT9+IT7), что для диаметра 25 мм составит (0,08+0,033)/2 = 0,059 мм, а колебание глубины резания составит:
tmin= Zmin=0,3 мм;
tmax=Zmin+0,059=0,3+0,059=0,359 мм;
Py max= 2,43×0,3590,9×0,10,6×138-0,3×1= 0,069 кН;
Py min= 2,43×0,30,9×0,10,6×138-0,3×1= 0,062 кН.
Колебание обрабатываемого размера вследствие упругих деформаций:
Dy=Wmax×(Py max-Py min)= 361,51*(0,069-0,062) = 2,531 мкм
3. Определим погрешность, вызванную геометрическими неточностями станка SDст.
где С - допустимое отклонение от параллельности оси шпинделя направляющим станины в плоскости выдерживаемого размера на длине L;
l - длина обрабатываемой поверхности.
Для многоцелевых станков повышенной точности при наибольшем диаметре обрабатываемой поверхности до 100 мм С = 6 мкм на длине L = 150 мм.
При длине обработки l =38 мм:
= (6/150)*38 = 1,52 мкм.
4. В предположении, что настройка резца на выполняемый размер производится с учетом дискретного перемещения инструмента шаговым двигателем, то примем метод регулирования положения вершины резца с контролем положения резца с помощью стрелочного индикатора с ценой деления 0,01 мм, определим погрешность настройки в соответствии с формулой:
,
где Dр - погрешность регулирования положения резца;
Dизм - погрешность измерения размера детали;
кр=1,73 и ки=1,0 - коэффициенты, учитывающие отклонения величин Dр и Dизм от нормального закона распределения.
Для заданных условий обработки:
Dр=5 мкм и Dизм=9 мкм при измерении IT8 мм. Тогда погрешность настройки
Dн = 8,4 мкм.
5. Определим температурные деформации технологической системы, приняв их равными 15 % от суммы остальных погрешностей:
= 0,15*(5,64+2,531+1,52+8,4) = 3,075 мкм
6. Определим суммарную погрешность обработки:
= 28,39 мкм.
DS не превышает заданную величину допуска (Td=33 мкм), поэтому возможна обработка без брака.
13. Расчет технических норм времени и трудоемкости обработки детали
Определим нормы времени на Многоцелевую операцию 005.
В серийном производстве определяется норма штучно-калькуляционного времени:
Где
· Тп.з.- подготовительно-заключительное время, мин;
· n- количество деталей в партии запуска (в нашем случае 21, см расчет выше), шт;
· Тшт.- норма штучного времени, мин.
Тшт.=То+Тус+Тзо+Туп+ Тизм+Тоб.ст
где:
То- основное время, мин;
Т ус - время на установку/снятие детали, мин;
Туп- время на приемы управления, мин;
Т зо –время на закрепление и открепление детали;
Т об.ст – общее время на обслуживание рабочего места и отдыха
Тоб.ст.=Топ*(nоб.ст./100%),где Топ – оперативное время.
Топ. = То +Тв
nоб.ст. –затраты времени на обслуживание рабочего места, %;
Время работы станка по программе управления (время цикла обработки) tп.у. равно неполному оперативному времени работы станка: tп.у.=tо+tм.в.=tоп.н.
Элементы штучного времени определяются так же, как и для случаев обработки на станке с ручным управлением.
Определяем основное время по переходам:
Основное время на всю операцию:
åТо = 0,48+0,18+0,65+0,62+0,66+0,48+0,14+1,38+0,05+0,14+0,19+0,25+0,62+0,88+0,14+0,3+0,09+0,1+0,07+0,37+0,09+0,07+0,27+0,09+0,1+0,08+0,03+2,19+1,54+0,57+0,45+0,12+0,09+0,1+0,08+0,1+0,55+0,31+0,44+0,78+0,42+0,22 = 16,48 мин
Определяем вспомогательное время:
Так как способы установки и закрепления заготовок при обработке на станках с ЧПУ принципиально не отличаются от способов, применяемых на станках с ручным управлением, то tв.у. определяют по имеющимся нормативам для станков с ручным управлением (для приспособления открытого типа с винтовыми зажимными механизмами):
tв.у.=1,45 мин [13, с.54]
Машинное вспомогательное время tм.в. включает комплекс приемов, связанных с позиционированием (для операции 005 обработка ведется за 5 позиций - время поворота стола станка 0,2 мин), ускоренным перемещением рабочих органов станка, подводом инструмента вдоль оси в зону обработки и последующим отводом, автоматической сменой режущего инструмента из инструментального магазина (в операции 005 используется 42 инструмента - время смены инструмента 0,4 мин):
Тв = 1,45+(5*0,2)+(42*0,4) = 19,25 мин
Определяем время обслуживания рабочего места и время на личные надобности:
В состав по организационному обслуживанию рабочего места включены: осмотр, нагрев системы ЧПУ и гидросистемы, опробование оборудования, получение инструмента от мастера в течение смены, смазывание и очистка станка в течение смены, предъявление контролеру ОТК пробной детали, уборка станка и рабочего места по окончанию работы.
К техническому обслуживанию рабочего места относятся: смена затупившегося инструмента, коррекция инструмента на заданные размеры, регулирование и подналадка станка в течение смены, удаление стружки из зоны резания в процессе работы.
На обслуживание рабочего места и личные надобности отводится 12% от оперативного времени tоп.
tоп=tо+tв.у.+tм.в.
Штучно-калькуляционное время определяется:
Тшт.к.=Тшт+Тп.з./n мин
Тп.з.- подготовительно-заключительное время на партию, мин;
n- размер партии деталей, запускаемых в производство, шт;
Подготовительно-заключительное время Тп.з. при обработке на станках с ЧПУ состоит из затрат времени (приемов) Тп.з.1, из затрат Тп.з.2, учитывающих дополнительные работы, и времени Тп.з.3 на пробную обработку детали.
Тп.з.=Тп.з.1+Тп.з.2+Тп.з.3 [13, с.604]
В соответствии с руководящим материалом Оргстанкинпрома принята единая норма Тп.з1=15 мин для всех станков с ЧПУ.
Тп.з.2=22 мин [13, табл.12 с.607]
Тп.з.3=8 мин [13, табл.15 с.617]
Тп.з.=15+22+8=45 мин
Тшт.к = (16,48+19,25)*1,12+45/21 = 42,16 мин
Нормы времени на другие операции определяем аналогично и заносим в соответствующие графы операционных карт технологической документации.