Переход от служебного назначения изделия к техническим условиям на отдельные детали

Назначение технических условий на изготовление деталей является важнейшим этапом проектирования машины. Заниженные допуски и технические условия ведут к невыполнению машиной ее служебного назначения. Чрезмерно «жесткие» требования к точности деталей являются причиной необоснованного увеличения себестоимости машины. Переход от служебного назначения машины к техническим условиям на изготовление ее деталей осуществляется на основе расчета размерных цепей.

Пример 1. Разработка служебного назначения плунжерного насоса.

Под служебным назначением понимается максимально уточненная и четко сформулированная задача, которую решает машина (изделие).

Служебное назначение плунжерного насоса – перекачивание жидкости. Насос выполнит свое служебное назначение, если будет соответствовать параметрам, характеризующим его качество.

Такими параметрами являются давление и производительность, которые должны быть заданы количественно, с допустимыми отклонениями:

Р = 50+5 атм, Q = 30 л/с.

На основе служебного назначения изделия выявляют:

1. Функциональные параметры. Для плунжерного насоса таким параметром является зазор в плунжерной паре (рис. 11.16).

Рис.11.16. Схема и размерная цепь плунжерной пары

Величину минимального зазора определяют тепловые деформации, а максимальная величина зазора зависит от интенсивности износа, расчетных сроков службы, а также условий недопустимости катастрофического износа и падения производительности.

Переход от параметров служебного назначения к функциональным параметрам производится на основе расчетов, исследований, опыта.

2. Технические условия. Технические условия на сборочную единицу устанавливают исходя из служебного назначения изделия и его функциональных параметров на основе технико-экономических расчетов.

Необходимо учитывать при этом следующее:

- возрастание себестоимости и трудоемкости изделия с «ужесточением» технических условий на его изготовление (рис. 11.17,б);

- возрастание расходов на эксплуатацию более дешевого варианта изделия с «заниженными» техническими требованиями в связи с ростом замен частей, сокращением сроков эксплуатации до ремонта (рис. 11.17,в).

Таким образом, существует некоторое оптимальное значение допуска

(технического условия), обеспечивающее минимальные суммарные расходы на изготовление и эксплуатацию изделия (рис. 11.17,а).

Следовательно, максимальный зазор в новом изделии (плунжерный насос) недопустим (нельзя весь допуск на зазор отдать изготовителю).

Для плунжерной пары (рис. 11.16) назначают:

- функциональные параметры: Z_ном = 0, Z_min =0,0096, Z_max 0,3;

- технические условия на сборочную единицу: Z = 0 ⁺₊⁰₀^,_,³₀₉₅

3. Служебное назначение деталей входящих в изделие, формируется исходя из служебного назначения изделия и технических условий на его изготовление на основе построения и анализа конструкторских размерных цепей.

4. Технические условия на отдельные детали определяются на основе расчета сборочных размерных цепей и выбора детали методов достижения точности.

Последовательность перехода от служебного назначения изделия к

техническим условиям на сборочную единицу и отдельные детали можно представить в виде схемы (рис.11.18).

Рис.11.17. Графическое представление взаимосвязи точности изделия с себестоимостью и расходами на эксплуатацию

Рис.11.18.Схема перехода от служебного назначения изделия к техническим условиям на сборочные единицы и детали

Пример 2. Формулировка служебного назначения специального станка.Специальный горизонтальный фрезерный полуавтомат предназначен для

фрезерования поверхностей К деталей типа «стойка» (рис. 11.19). После обработки на станке деталь должна иметь:

Рис. 11.19. Схема базирования стойки при фрезеровании поверхности К

1) размер А - 0,12 мм;

2) перпендикулярность поверхности К установочной базе (допустимое отклонение от перпендикулярности ±0,05/300);

3) плоскостность поверхности К в пределах 0,03 мм;

4) шероховатость ^2,5 .

Параметры качества и точности детали получают на станке при колебании припуска на обработку от 0,5 до 1,2 мм, колебании твердости в пределах НВ 180-220 и температуры – в пределах 15-45ºС.

Напряжение сети 380 В. Обработка деталей будет осуществляться на режиме: V = 50 м/мин; S = 0,05 мм/об.

Производительность обработки должна быть не менее 30 шт/ч. Шум не более 70 децибел; срок службы станка – 6 лет.

Пример 3. Разработка технических условий на изделие(станок).

В результате обработки деталей на станке необходимо обеспечить перпендикулярность поверхности К установочной базе (рис. 11.20):

номинал заданного параметра точности β = 90º;

допуск._β = 0,1/300;

координата середины поля допуска _{º β} = 0. Получаемый в процессе обработки размер

β _дет =β _у +β _ст +β _д или90⁰ = 0 ⁰ + 90⁰ + 0⁰,

где: β_дет – номинальное значение заданного параметра; β_y – номинальная величина погрешности установки; β_ст – номинальное значение технического условия на станок; β_д – номинальная величина отклонения обрабатываемой поверхности (погрешность динамической настройки).

Рис. 11.20. Схема технологической размерной цепи фрезерной операции

Погрешность установки, связанную с базированием и закреплением назначают исходя из принятой схемы установки:

β_y = ±0,005/300 мм.

Погрешность динамической настройки для данного режима обработки и диапазона колебания припуска и твердости [9-10]:

β_д = + 0,02/300 мм.

В связи с тем, что допуски на β_i даны в виде tgβ_i, при расчете допусков на повороты поверхностей их вначале необходимо привести к одной длине катета (общему знаменателю). Затем, отбросив знаменатель, можно использовать методику расчета для линейных размеров [11].

После расчета допусков следует добавить отброшенный знаменатель:

β _дет =β _у +β _ст +β_д и δ_дет =δ_{β у} +δ_{β ст} +δ_βд или

0,1 = 0,01 +δ_{β ст} + 0,02, отсюда δ_βст = 0,07 / 300

Координата середины поля допуска замыкающего звена

0 = 0 + _{β ст} + 0,01, отсюда _βст = −0,01/ 300

Таким образом,

δ_{β ст} = 90^{0 +}₋^0,025_0,045 / 300

Схема расположения предельных отклонений технического условия на изделие (станок) приведена на рис. 10.

Для обеспечения заданной долговечности часть допуска размера статической настройки выделяют на компенсацию износа, а часть – на компенсацию погрешностей обработки. Из величины δ_βст = 0,07/300 выделяют

на изготовление – 0,04 мм и эксплуатацию – 0,03 мм.

Размер на изготовление станка β _ст = 90^{0 +}₋^0,01_0,03 / 300

Итак, исполнительная поверхность инструмента должна быть перпендикулярна установочной плоскости станка.

Допустимое отклонение ⁺₋⁰₀^,_,⁰¹₀₃ на длине 300 мм.

Пример 4. Выбор метода достижения точности замыкающего звена.

Переход от служебного назначения изделия к техническим условиям на отдельные детали.

Задача. Рассчитать и установить допуски на относительные повороты поверхностей деталей технологической системы горизонтально-фрезерного станка с целью достижения требуемой перпендикулярности исполнительной поверхности инструмента к установочной поверхности станка.

Исходные данные:

β = 90º; δ_βΔ = 0,04/300; _º = -0,01/300.

Схема размерной цепи, с помощью которой решается поставленная задача, представлена на рис. 10.

При построении размерной цепи необходимо руководствоваться рекомендациями [11, 12, 13]. В частности, при изображении размерной цепи, определяющей относительные повороты поверхностей, необходимо выполнять условие: стрелки должны идти от вспомогательных баз к основным и сходиться на базовой детали.

Рис.11.21. Схема расположения предельных отклонений

Для определения увеличивающих и уменьшающих звеньев принимаем в качестве

исходного направления поворот против часовой стрелки вспомогательной базы относительно основной. Если при этом размер 90º у замыкающего звена увеличивается, то звено является увеличивающим.

Правильность простановки номинальных размеров устанавливается из решения уравнения размерной цепи (рис. 11.22):

Рис. 11.22. Схема технологической размерной цепи фрезерной операции

Следовательно, номиналы проставлены, верно.

Рассмотрим возможность применения метода полной взаимозаменяемости [1, 11].

Средний допуск составляющих звеньев

Сопоставление этого допуска с параметрами средне экономической точности, получаемыми при обработке плоскостей различными методами [10], показывает, что изготовление деталей с отклонениями, не выходящими за пределы рассчитанного среднего допуска, экономически целесообразно. Поэтому необходимо отказаться от метода полной взаимозаменяемости.

Рассмотрим возможность применения метода неполной взаимозаменяемости. Принимаем следующие исходные данные:

Закон рассеяния размеров близок к закону Гаусса [1]:

λ_ñð ^/= ¹ ₉

Допустимый процент брака

Р = 1%; t = 2,57.

Средний допуск составляющих звеньев для этих исходных данных:

Этот средний допуск можно считать экономически приемлемым. Скорректируем его с учетом сложности изготовления составляющих

звеньев: δ_β1 = 2,0; δ_β2 = 0,02/300; δ_β3 = 0,02/300; δ_β4 = 0,03/300; δ_β5 = 0,015/300.

Назначенные параметры точности составляющих звеньев приведены в табл.1.

Допуск на замыкающее звено определяется из уравнения

Таблица 11.2

Параметры точности составляющих звеньев

Отсюда техническое условие на изготовление приспособления

δ_β1 = 0,015/ 300

Устанавливаем координаты середин полей допусков:

_ºβ₂ = _ºβ₃ = -0,0025/300.

Параметры точности изделия и технические условия на детали представлены в табл. 2.

Таблица 11.3 Параметры точности изделия и технические условия на детали

Поиск по сайту: