Технологический процесс изготовления вала насоса (стр. 6 из 19)

Для выполнения размерного анализа будем использовать упрощенный вид детали без фасок, канавок для выхода инструмента, т.е. без тех поверхностей, которые не влияют на эксплуатационные качества детали. Также исключим из рассмотрения отверстия для крепления вала к фланцу, так как заданные чертежом детали технические требования дают основание предположить, что они будут обеспечены без особого труда.

5.1 Размерные цепи и их уравнения

Уравнения операционной размерной цепи (ОРЦ) составляем из размерной схемы в радиальном направлении, основанной на плане изготовления детали. Размерная схема представляет собой графическую информацию об операционных размерах, припусках, размерах детали и заготовки. Уравнения ОРЦ записываются относительно замыкающего звена, которым может быть либо припуск, либо чертежный размер (размер детали) полученный косвенно в результате выполнения операционных размеров. Более одного замыкающего звена в уравнении быть не должно. Уравнения ОРЦ составляются по замкнутому контуру с учетом знаков увеличивающих и уменьшающих звеньев.

Уравнение номиналов в общем виде:

[A] =

_,(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).

Знак составляющего звена определяем по правилу: составляющее звено является увеличивающим (x_i = 1), если вектор движения по нему при обходе размерного контура противоположен вектору движения по замыкающему звену.

Число уравнений ОРЦ должно быть равно числу замыкающих звеньев. Уравнения ОРЦ в радиальном направлении имеют одну особенность: звенья-несоосности в уравнении номиналов должны иметь только положительные знаки (т. е. принимаем за худший тот случай, когда звенья-несоосности будут направлены в одну сторону с припуском).

Составим уравнения ОРЦ замыкающих звеньев в радиальном направлении. В данном случае замыкающими звеньями являются припуски и отклонения от соосности, полученные в результате выполнения операционных размеров.

Уравнение замыкающего звена:

[Е 11, 6] = Е 11⁴⁰45⁰⁵ + Е 6⁶⁰45⁰⁵_.

Уравнения замыкающих звеньев-припусков:

операция 010: [Z₂^10-Б] = А⁰⁰ + Е 2⁰⁰6⁰⁰+ Е 6^10-Б45⁰⁵+ Е 2^10-Б45⁰⁵- А^10-Б;

[Z₄^10-Б] = Б⁰⁰ + Е 4⁰⁰6⁰⁰+ Е 6^10-Б45⁰⁵+ Е 4^10-Б45⁰⁵- Б^10-Б;

[Z₆^10-Б] = В⁰⁰ - В^10-Б;

операция 015: [Z₂^15-Б] = А^10-Б + Е 2^10-Б45⁰⁵+ Е 2^15-Б45⁰⁵–А^15-Б;

[Z₄^15-Б] = Б^10-Б + Е 4^10-Б45⁰⁵+ Е 4^15-Б45⁰⁵–Б^15-Б;

[Z₆^15-Б] = В^10-Б + Е 6^10-Б45⁰⁵+ Е 6^15-Б45⁰⁵–В^15-Б;

[Z₁₁^15-А] = Е^10-А + Е 11^10-А45⁰⁵+ Е 11^15-А45⁰⁵–Е^15-А;

[Z₁₃^15-А] = Ж^10-А + Е 13^10-А45⁰⁵+ Е13^15-А45⁰⁵–Ж^15-А;

операция 020: [Z₄^20-Б] = Б^15-Б + Е 4^15-Б45⁰⁵+ Е 4^20-Б45⁰⁵–Б^20-Б;

[Z₆^20-Б] = В^15-Б + Е 6^15-Б45⁰⁵+ Е 6^20-Б45⁰⁵–В^20-Б;

[Z₁₁^20-А] = Е^15-А + Е 11^15-А45⁰⁵+ Е 11^20-А45⁰⁵–Е^20-А;

[Z₁₃^20-А] = Ж^15-А + Е 13^15-А45⁰⁵+ Е13^20-А45⁰⁵–Ж^20-А;

операция 055: [Z₆⁵⁵] = В^20-Б + Е 6^20-Б45⁰⁵+ Е 6⁴⁰45⁰⁵–В⁵⁵;

[Z₁₃^55-А] = Ж^20-Б + Е 13^20-Б45⁰⁵+ Е 13⁴⁰45⁰⁵–Ж^55-Б;

операция 060: [Z₆⁶⁰] = В⁵⁵ + Е 6⁵⁵45⁰⁵+ Е 6⁶⁰45⁰⁵–В^60-Б;

[Z₁₃^60-А] = Ж^55-Б + Е 13^55-Б45⁰⁵+ Е 13⁶⁰45⁰⁵–Ж^60-Б.

5.2 Проверка условий точности изготовления детали

Производим проверку обеспечения требований рабочего чертежа детали (по несоосности). Для этого должно соблюдаться условие корректности звеньев размерной цепи:

, (5.3.)

где  A_i- погрешность i- того звена;

n- число составляющих звеньев.

Значения эксцентриситетов принимаем приближенными к значениям половины радиального биения с плана изготовления детали, для соответствующих поверхностей и операций.

Е_черт [11, 6] ≥ 11, 6];

Е_черт [11, 6]=0,04;

Е_черт [11, 6] ≥ Е 11⁴⁰45⁰⁵ + Е 6⁶⁰45⁰⁵;

11, 6]=

;

0,02≥

;

0,02≥ 0,16-условие не выполняется.

Вывод: условие корректности размерных звеньев цепи не выполняется, необходимо ввести дополнительную обработку размера 2Е. Соответственно уравнение замыкающего звена размерной цепи будет выглядеть следующим образом:

[Е 11, 6] = Е 11⁵⁵45⁰⁵ + Е 6⁶⁰45⁰⁵_.

Тогда: Е_черт [11, 6] ≥ Е 11⁵⁵45⁰⁵ + Е 6⁶⁰45⁰⁵;

11, 6]=

;

0,02≥

;

0,02≥ 0,013-условие выполняется.

Вывод: условие корректности размерных звеньев цепи выполняется.

Кроме того появляется необходимость расчета дополнительного припуска на операции 055: [Z₁₁^55-Б] = Е^20-Б + Е 6^20-Б45⁰⁵+ Е 6⁴⁰45⁰⁵–Е^55-Б.

5.3 Расчёт радиальных припусков

Определим минимальные значения операционных припусков по формуле:

- до черновых операций (операция 010):

Zⁱ_min=(R_z.+h^i-1)+с.ш.; (5.4.)

- до чистовых операций (операция 015, 020):

Zⁱ_min=(R_z+h)^i-1 (5.5.)

где R_z – шероховатость поверхности (с плана изготовления детали);

i- номер операции;

h- величина дефектного слоя [РАЗМ, приложение 5].

Для удобства расчетов сведем составляющие минимального припуска в таблицу 5.1.

Таблица 5.1. Составляющие минимального припуска Z_min

Наименование операции	Установ	Шероховатость		Дефектный слой, мм	Смещение на заготовительной операции, мм
Наименование операции	Установ	R_Z, мм	R_a, мкм	Дефектный слой, мм	Смещение на заготовительной операции, мм
000 Заготовительная	-	0,128	32	0,25	*0,3*
010 Токарная	Установ А, Установ Б	0,05	12,5	0,1
010 Токарная	Установ А, Установ Б	0,05	12,5	0,1
015 Токарная	Установ А	0,0252	6,3	0,04
015 Токарная	Установ Б	0,0252	6,3	0,04
020 Токарная с ЧПУ	Установ А	0,01	2,5	0,03
020 Токарная с ЧПУ	Установ Б	0,01	2,5	0,03
055 Круглошлифовальная	Установ А	0,005	1,25	0,02
055 Круглошлифовальная	Установ Б	0,005	1,25	0,02
060 Круглошлифовальная	Установ А	0,00252	0,63	0,01
060 Круглошлифовальная	Установ Б	0,00252	0,63	0,01

операция 010: [Z₂^10-Б] _min = 0,128+0,25+0,3=0,678 мм;

[Z₄^10-Б] _min = 0,128+0,25+0,3=0,678 мм;

[Z₆^10-Б] _min = 0,128+0,25+0,3=0,678 мм;

операция 015: [Z₂^15-Б] _min = 0,05+0,1 = 0,15 мм;

[Z₄^15-Б] _min = 0,05+0,1 = 0,15 мм ;

[Z₆^15-Б] _min = 0,05+0,1 = 0,15 мм;

[Z₁₁^15-А] _min = 0,05+0,1 = 0,15 мм;

[Z₁₃^15-А] _min = 0,05+0,1 = 0,15 мм;

операция 020: [Z₄^20-Б] _min = 0,01+0,03 = 0,04 мм;

[Z₆^20-Б] _min = 0,01+0,03 = 0,04 мм ;

[Z₁₁^20-А] _min = 0,01+0,03 = 0,04 мм;

[Z₁₃^20-А] _min = 0,01+0,03 = 0,04 мм;

операция 055: [Z₆⁵⁵] _min = 0,005+0,02 = 0,025 мм;

[Z₁₁^55-Б] _min = 0,005+0,02 = 0,025 мм;

[Z₁₃^55-А] _min = 0,005+0,02 = 0,025 мм;

операция 060: [Z₆⁶⁰] _min = 0,00252+0,01 = 0,01252 мм;

[Z₁₃^60-А] _min = 0,00252+0,01 = 0,01252 мм.

Рассчитаем величины колебаний операционных припусков, используя формулы:

, при n ³ 4, (5.6)

где: x_i – коэффициент влияния составного звена на замыкающее звено;

n – число звеньев в уравнении припуска;

t_D – коэффициент риска, принимаем t_D=3.0

x - коэффициент соотношения закона распределения величины А_i к закону нормального распределения. Определяется по табл. 5.2, для эксцентриситетов x = 0,127;

Таблица 5.2. Значения коэффициента l²

Квалитет точности	Значение коэффициента l²	Закон распределения
IT 5...6	1/3	Равновероятностный
IT 7…8	1/6	Симпсона
IT 9…12 и грубее	1/9	Гаусса

При этом, если в размерную цепь входит диаметральный размер, то при подстановке в формулу (5.6) его допуск необходимо поделить на 2.