книги / Размерный анализ технологических процессов на ЭВМ. Основы размерного анализа

ПРЕДИСЛОВИЕ

Целью данного издания является ознакомление студентов с теорией и методикой проведения размерного анализа при со­ ставлении новых и проверке действующих технологических процессов механической обработки для обеспечения необходи­ мых качественных характеристик деталей при наименьших тру­ дозатратах и издержках производства, что достигается примене­ нием современных методов оптимизации с использованием компьютерной техники.

Пособие состоит из двух частей: «Основы размерного ана­ лиза» и «Проектирование и оптимизация технологических раз­ мерных структур». В отличие от ранее изданных работ [2, 3], в пособии представлены все темы дисциплины в объёме кон­ спекта лекций, основу научного и практического материала со­ ставляют разработки автора. Часть материала ранее издавалась, но не в полном объёме курса, и в данном учебном пособии об­ новлена и переработана.

Для студентов заочной формы обучения пособие необхо­ димо при изучении дисциплины, подготовке к экзамену, выпол­ нении контрольных работ; студентам очной формы обучения оно даст необходимые теоретические сведения для выполнения курсовой работы, поможет при изучении дисциплины.

Дисциплина «Размерный анализ технологических процес­ сов на ЭВМ» введена в учебный план за счёт часов специализа­ ции цикла специальных дисциплин и базируется на ранее про­ слушанных курсах: «Вычислительная математика и программи­ рование на ЭВМ», «Взаимозаменяемость, стандартизация и технологические измерения», «Процессы производства исход­ ных заготовок», «Основы технологии машиностроения», «Тех­ нология машиностроения (отраслевая)». При изучении преду­ смотрено: чтение лекций, лабораторные занятия, выполнение курсовой или контрольных работ, самостоятельная работа сту­ дентов. Полученные при изучении курса знания, умения и навы­ ки реализуются студентами при выполнении курсового и ди­ пломного проектов по технологии машиностроения.

Необходимость изучения размерного анализа (РА) при под­ готовке инженеров по направлению «Конструкторско-техноло­ гическое обеспечение машиностроительных производств» воз­ никает из-за значимости размерных расчетов основных выход­ ных параметров технологического процесса (операционных размеров, размеров заготовок) при проектировании технологи­ ческих процессов (ТП) изготовления деталей машин. Огромное значение для производства имеет и оценка точности ТП в целом. Сложившиеся в промышленности методы проектирования ТП построены на многостадийном выполнении размерных расчетов методом проб и ошибок и не охватывают всего комплекса раз­ мерных связей, определяющих качество любой машины.

Поскольку все детали машины находятся в сложной взаи­ мозависимости, то её нормальная работа возможна только в том случае, если номинальные размеры и допуски сопрягаемых эле­ ментов отвечают определенным требованиям. Эти требования должны обеспечивать собираемость машины, взаимозаменяе­ мость составных частей, оптимальные условия смазывания, от­ сутствие биений сопрягаемых поверхностей, утечек смазочных материалов и другие показатели качества, специфичные для ка­ ждого изделия.

В первой части учебного пособия («Основы размерного анализа») раскрываются вопросы обеспечения точности и рабо-

тоспособности изделия на всех стадиях его жизненного цикла: проектирования, изготовления, контроля, ремонта. Аппарат размерных цепей позволяет решать такие взаимосвязанные за­ дачи, как выбор вида заготовки, построение схемы обработки детали, определение технологических баз, выбор точностных характеристик оборудования, расчет припусков, определение операционных размеров, определение формы и размеров заго­ товки, выбор приспособлений и инструмента. На стадии изго­ товления размерные цепи позволяют установить требования к точности технологической системы (станок - приспособле­ ниеинструмент - заготовка), при которой обеспечиваются: необходимая точность обработки, задание обоснованных при­ пусков или операционных размеров для обеспечения точности обработанной детали. Метрологические размерные цепи позво­ ляют установить требования к параметрам средств измерений, при которых обеспечивается необходимая точность измерений. При ремонте изделий проводится их разборка и устанавливает­ ся, какие детали или узлы должны заменяться на новые, какие - восстанавливаться. Некоторая часть деталей может оставаться в машине и использоваться еще в течение определенного време­ ни. Чтобы после ремонта машина обеспечивала необходимую точность функционирования, допуски на размеры и расположе­ ние всех составных частей должны быть пересмотрены. Эта за­ дача также решается методом расчёта размерных цепей.

Таким образом, методами расчета размерных цепей должно владеть большинство технических специалистов.

1. ЦЕЛИ, ЗАДАЧИ, ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ ДИСЦИПЛИНЫ

1.1. Цели преподавания дисциплины

Целями преподавания дисциплины являются: формирова­ ние у студентов основы знаний и умений в области размерного анализа применительно к инженерной деятельности и организа­ ции производства; воспитание гражданственности и нравствен­ ности, трудовой дисциплины, культуры обучения и производст­ ва, необходимых при создании новых образцов техники и тех­

нологии; развитие познавательной и' социальной активности, творческого мышления и самостоятельности для успешного осуществления будущей научной и производственной дея­ тельности.

1.2. Задачи изучения дисциплины

Предметом изучения данной дисциплины являются:

•размерная структура (PC) технологического процесса - параметры и связи, характеризующие точность деталей и техно­ логических операций;

•методики расчёта технологических размерных цепей, проектирование технологических процессов на основе размер­ ного анализа, оптимизации размерных структур.

Требования к уровню знаний инженеров по специальности «Технология машиностроения» направления «Конструкторскотехнологическое обеспечение машиностроительных произ­ водств» определены Государственным образовательным стан­ дартом. После изучения дисциплины студенты должны знать (и владеть):

•основы разработки эффективных (малоотходных, энерго­ сберегающих, экологически чистых, автоматизированных) тех­ нологий с помощью размерного анализа;

•способы обеспечения точности технологических процес­ сов, прогнозирования качества изделий;

•современные тенденции развития методов размерного анализа;

•методики расчета технико-экономической эффективности ТП для различных вариантов размерной структуры;

•методы анализа, оптимизации и математического моде­ лирования PC ТП с использованием компьютерной техники;

•компьютерные средства при выполнении технико-эконо­ мических расчетов в размерном анализе;

•методы рационального выбора оборудования, инструмен­ та, других средств технологического оснащения;

•методы определения оптимальных и рациональных тех­ нологических режимов работы оборудования, инструмента;

• методы анализа причин возникновения дефектов и брака выпускаемой продукции и разработки мероприятий по их пре­ дупреждению.

1.3. Основные вопросы дисциплины

Дисциплина «Размерный анализ технологических процес­ сов на ЭВМ» включает в себя несколько разделов.

1.3.1.Основные понятия размерного анализа

Вэтом разделе изучаются цели и задачи курса; определе­ ния размерной цепи, размера, припуска, напуска, характеристик точности размеров и формы; классификация и обозначения раз­ мерных цепей и различных видов размеров; правила назначения допусков и припусков на операциях ТП; методы обеспечения точности замыкающего звена; виды задач размерного анализа.

1.3.2.Технологические размерные цепи

Вэтом разделе изучаются особенности технологических размерных цепей (ТРЦ) и способы их расчёта. К особенностям относятся отличия простой ТРЦ от цепей других видов, класси­ фикация задач расчёта ТРЦ. Даются методики расчета простых

линейных технологических размерных цепей (проверочная и проектная задача) и особенности расчёта некоторых других видов ТРЦ (с учётом отклонения расположения, с обрабатывае­ мым покрытием, плоской технологической размерной цепи). Методики расчёта поясняются на примерах.

1.3.3. Размерный анализ действующих технологических процессов

Размерный анализ действующих ТП включает:

1) сбор исходных данных (источники: эскизы операций ТП, чертежи детали, исходной заготовки, справочники) и кодирова­ ние эскизов;

2) анализ исходных данных и технологичности конструк­ ции детали (увязка служебных функций детали с заданными требованиями);

3)составление необходимого количества размерных схем техпроцесса (для тел вращения - схемы осевых и диаметраль­ ных размеров, для корпусных - схемы по 3 проекциям) и коди­ рование размерных схем;

4)составление размерных цепей (с использованием правил обхода), выявление замыкающих, увеличивающих, уменьшаю­ щих звеньев;

5)расчет размерных цепей (решается проверочная задача);

6)анализ результатов расчета;

7)выводы и рекомендации по совершенствованию техпро­

цесса.

1.3.4. Размерный анализ проектируемого технологического процесса

Разбирается последовательность проектирования ТП с по­ мощью размерного анализа, подробно описываются пункты, от­ сутствующие или отличающиеся от размерного анализа дейст­ вующего ТП (сбор исходных данных для проектирования про­ цесса, выбор основных баз техпроцесса, составление планов обработки для поверхности, рекомендации для совершенствова­ ния разрабатываемого техпроцесса).

1.3.5. Оптимизация размерных структур технологических процессов

В этом разделе изучаются факторы, влияющие на опти­ мальность PC ТП, этапы оптимизации PC ТП, классификация критериев оценки PC ТП, постановка и решение задачи оптими­ зации PC ТП.

1.3.6. Система расчёта технологических размерных цепей

Рассказывается об основных возможностях системы расчё­ та технологических размерных цепей (СР ТРЦ), разработанной на кафедре «Технология машиностроения» Пермского государ­ ственного технического университета и ОАО «Пермский мо­ торный завод», описывается последовательность работы с сис­ темой, формат входной и выходной информации, анализ резуль­ татов расчёта.

Контрольные вопросы

1.От каких характеристик зависит качество любой машины?

2.Назовите основные требования к точности системы ста­ нок - приспособление - инструмент - заготовка.

3.Какие знания в области размерного анализа нужны тех­ нологу?

4.Перечислите основные разделы, изучаемые размерным анализом технологических процессов.

5.На каких курсах базируется изучение размерного анализа?

6.Выполните один из вариантов контрольного задания № 1

вприложении.

7.Подготовьтесь к следующей лекции, вспомнив опреде­

ления понятий из табл. 1 (см. ниже).

2. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ РАЗМЕРНОГО АНАЛИЗА

Для лучшего усвоения предмета студентам необходимо по­ вторить материалы курсов «Допуски и посадки» и «Технология машиностроения» по темам: способы задания размеров и откло­ нений, базирование деталей в узлах и при обработке, виды по­ грешностей на деталях и заготовках, погрешности, возникаю­ щие при обработке.

Необходимо вспомнить определения понятий, перечислен­ ных в табл. 1.

Таблица 1

Понятия из других курсов, используемые в размерном анализе

Формы задания размеров на чертежах Поле допуска, координата середины поля допуска