CC BY
42
11. Braverman, V. Mechanism of melting stabilization in electron beam welding process at natural X-ray / V. Braverman, S. Bayakin, V. Shabanov, V. Bashenko // 6th International Conference on welding and melting by electron and laser beams. France, Tulon, 1998. Р. 31-39.
12. Braverman, V. Control over Electron Beam Welding Process by X-ray Radiation from the Zone of Welding / V. Braverman, V. Shabanov, S. Bayakin, V. Bashenko // 6th International Conference «Beam Technology», 26-28 April, 2004. Halle (Saale). Р. 68-74.
V. Y. Braverman, V. S. Belozertsev, V. P. Litvinov, O. V. Rozanov
ISSUES RELATING TO CONTROLLING SEAM FORMATION PROCESS IN ELECTRON BEAM WELDING
It is discussed ways to ensure quality of welding seams produced with electron beam welding. The complexity and multi-factor nature of this technology leave many decisions to be made during the welding process itself to ensure the desired quality of the welding seam. It is also evaluated informational quality of secondary radiations.
УДК 629.7
В. В. Краев
ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА ПРИПУСКОВ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СЛОЖНЫХ ДЕТАЛЕЙ
Рассмотрены расчетно-аналитический метод определения припусков и основные особенности расчета припусков механической обработки сложных деталей. Приведен пример расчета припусков по предлагаемому методу.
В производственной практике припуски на обработку металлодеталей резанием назначаются либо по справочникам, либо основываясь на опыте данного предприятия.
Расчет припусков на механическую обработку является одним из первых шагов для множества дальнейших технологических расчетов, таких как расчет норм времени, себестоимость, расход материалов и т. д.
В справочнике [1] изложен расчетно-аналитический метод определения припусков, который позволяет теоретически рассчитать оптимальные припуски на каждый отдельный переход механической обработки, что в конечном счете приводит к экономии материала, сокращению длительности механической обработки, экономии режущего инструмента и продления срока эксплуатации станочного оборудования.
Метод основан на анализе текущего и предыдущего переходов, а также технологических параметров заготовки [2]. В связи с этим возникает необходимость в обработке достаточно большого объема исходных данных, таких как материал, параметры и способы обработки заготовки. Также следует учесть, что требуемые параметры и качество обработанной поверхности детали можно обеспечить различными методами, для каждого из которых следует проводить отдельный расчет.
Современные расчетные модели позволяют унифицировать такую работу. При этом, разработав алгоритм для ЭВМ для расчета припусков на деталь какого-либо класса, можно получить программу, позволяющую рассчитывать оптимальные припуски для всех деталей этого класса. Математическая модель в таком случае базируется на итерационном подходе. Наиболее удобным для расчетов такого рода является среда Delphi, основанная на языке Object Pascal [3],
поскольку Delphi разрабатывалась специально для научных расчетов.
При обработке деталей резанием следует выделить такие параметры, как выбор режимов обработки заготовки, формирование операций из переходов и точность обработки.
На выбор режима резания влияют требования к качеству поверхности детали, свойства материала заготовки, свойства материала и геометрия режущей части инструмента, вид сплава (сталь, чугун, цветные металлы), возможности выбранного оборудования.
Режим обработки поверхности заготовки характеризуется глубиной резания и подачей.
Глубина резания определяется, главным образом, величиной припуска. При этом необходимо стремиться каждый переход выполнять за один проход. Обработку за несколько проходов применяют чаще всего на черновых переходах, при больших припусках и напусках, а также при недостаточной жесткости и прочности технологической системы, недостаточной мощности станка.
Факторы, влияющие на формирование операции, разделим на три группы. К первой группе относятся факторы, от которых зависит обеспечение качества детали (деление технологического процесса на предварительную и окончательную обработку, смену технологических баз, выполнение обработки нескольких поверхностей с одной установки заготовки, выделение в самостоятельную операцию переходов, связанных с достижением особо высокой точности и т. п.). Вторую группу составляют факторы, определяющие физическую возможность объединения переходов в операцию (невозможность объединения в операцию процессов обработки, отличающихся своей физической сущностью, отсутствие свободного доступа к различным
поверхностям при обработке заготовки). К третьей группе относятся организационно-экономические факторы (тип производства, вид и форма его организации).
Размерный анализ технологического процесса является завершающим этапом разработки технологического процесса механической обработки детали. Он позволяет установить соответствие параметров точно -сти детали, изготовленной с помощью разработанного технологического процесса, с требованиями чертежа и определить достаточность припусков, назначенных на обработку детали.
Каждый метод механической обработки характеризуется, прежде всего, точностью обработки, которая определяется как экономической, так и достижимой точностью.
Экономическая точность механической обработки определяет минимизацию себестоимости обработки и достигается в нормальных производственных условиях с учетом работы на исправных станках, применения необходимых приспособлений и инструментов при нормальной интенсивности труда.
Достижимая точность определяется в процессе обработки в особых, благоприятных условиях с применением нового оборудования, качественного инструмента и высокой квалификации рабочих, не считаясь с затратами времени.
При проектировании технологических процессов в большинстве случаев руководствуются таблицами экономической точности, принятыми для конкретного предприятия. Лишь в редких, ответственных случаях могут выполняться расчеты ожидаемой точности, включающие определение упругих и тепловых деформаций детали и инструмента, размерный износ инструмента, погрешности установки и закрепления, погрешности измерения и т. п.
Разработанная программа расчета припусков на механическую обработку учитывает погрешность закрепления в приспособлении, точность операции и применяемого для нее инструмента, погрешности базирования, погрешности при получении заготовки.
При разработке программы выделены такие этапы, как создание математической модели, структурной и блок-схемы, тестирование и отладка программы на реальных деталях.
Характерной особенностью разработанной математической модели заключается в итерационном подходе к расчету припусков на каждый последующий переход. Основополагающим моментом при этом является тот факт, что вначале следует обработать первоначальные данные, которые ввел пользователь. При этом определяется первый шаг итерации, поскольку входящие расчетные данные существенно видоизменяются как по качественному, так и по количественному признакам.
Для качественной разработки программы проработана блок-схема алгоритма для дальнего кодирования программы, что также дает возможность более простого совершенствования программы.
Из схемы, приведенной на рисунке, видно, что при базовом подходе к написанию программы приходится
разрабатывать достаточно обширную блок-схему. Но чем обширнее и подробнее разрабатывается блок-схема, тем проще в дальнейшем кодирование и отладка программы, поскольку в таком случае облегчается поиск так называемых «узких» мест разработки, т. е. тех мест, в которых возможны ошибки как при вводе данных в базу данных, так и логические ошибки построения программы, которые не отлавливаются компилятором. При этом стоимость обнаружения ошибки повышается в зависимости от готовности и внедрения проекта. Дальнейшую проработку программы проводить достаточно сложно при отсутствии логической структуры взаимодействия отдельных блоков программы. По блок-схеме также определяется структурную модель программы (см. рисунок).
Рассмотрим работу программы на конкретном примере.
В качестве исходных данных возьмем прокат сред-
52 ГОСТ 2590-88 них параметров: Круг-.
08Х18Н10Т ГОСТ 5949-75
Это сортовой прокат с обычной точностью, длиной проката 100 мм и диаметром 52 мм (по параметрам программы не более 80 мм). Требуемый размер детали Ш50 мм, с точностью обработки 5 квалитет, шероховатостью Ra = 3,2. Длина обработки - 30 мм, материал - сталь 08Х18Н10Т. Способ установки - крепление в 3-кулачковом самоцентрирующем патроне без выверки, поскольку это крепление присутствует на большинстве распространенных станков.
После ввода всех данных, получаем таблицу, в которой расписаны все операции расположенные в порядке выполнения, для получения указанной поверхности необходимой точности со всеми припусками на механическую обработку.
Для дальнейшего использования исходных, промежуточных и полученных данных, а также формул, по которым производились вычисления, можно сохранить их в текстовый файл, содержание которого приведено в листинге.
Обработка Rz h delta epsilon TD
Сортовой прокат. Точность: обычная 200 300 0,03 0 620
Обдирочное точение 125 120 0 9 620 Черновое точение 63 60 0 0 250 Чистовое точение 32 30 0 0 100 Черновое шлифование 10 20 0 0 39 Чистовое шлифование 3,2 7,8 0 0 25 Тонкое шлифование 1,6 3,9 0 0 11
Расчетный припуск
2z = Rz(i-1) + h(i-1) + корень(дельта(ь1) + е(ь1)) = 1018
2z = Rz(i-1) + h(i-1) + корень(дельта(ь1) + е(ь1)) = 490 2z = Rz(i-1) + h(i-1) + корень(дельта(ь1) + е(м)) = 246 2z = Rz(i-1) + h(i-1) + корень(дельта(м) + е(м)) = 124 2z = Rz(i-1) + h(i-1) + корень(дельта(м) + е(м)) = 60 2z = Rz(i-1) + h(i-1) + корень(дельта(м) + е(м)) = 11
Диаметр минимальный D = D(I + 1) + 2z = 51,938 D = D(I + 1) + 2z = 50,92
Б = Б(1 + 1) + 27 = 50,43 Б = Б(1 + 1) + 27 = 50,184 Б = Б(1 + 1) + 27 = 50,06 Б = Б(1 + 1) + 27 = 50 Б = Б(1 + 1) + 27 = 49,989
Бтах = ашт + ТБ = 50
Диаметры
Бтт = 51.938
Бтах = атт + ТБ = 52,558
Бтт = 50.92
Бтах = атт + ТБ = 51,54 Бтт = 50.43
Бтах = атт + ТБ = 50,68
Листинг. 1. Результат работы программы
Бтт = 50,184
Бтах = атт + ТБ = 50,284
Бтт = 50,06
Бтах = атт + ТБ = 50,099 Бтт = 50
Бтах = атт + ТБ = 50,025 Бтт = 49,989
Допуски
2тах = атах(1-1)-атах(1) = 1018 27тт = атт(1-1)-атт(1) = 1018 2тах = атах(1-1)-атах(1) = 860 27тт = атт(1-1)-атт(1) = 490 2тах = атах(1-1)-атах(1) = 396
27тт = атт(1-1)-атт(1) = 246
2тах = атах(1-1)-атах(1) = 185
27тт = атт(1-1)-атт(1) =124
2тах = атах(1-1)-атах(1) = 74
27тт = атт(1-1)-атт(1) = 60
2тах = атах(1-1)-атах(1) = 25
27тт = атт(1-1)-атт(1) = 11
2тах = атах(1-1)-атах(1) = 2558
27тт = атт(ь1)-атт(1) = 1949
последняя запись - сумма всех значений 27
Проверка по ТБ = 609 Проверка по Ъ = 609
Результат работы программы
Текущий переход Сортовой прокат Точность: Обдирочное Черновое Чистовое то- Черновое шлифова- Чистовое шлифо- Тонкое шлифо-
обычная чение вание
Шероховатость
текущего пере- 200 125 63 32 10 3,2 1,6
хода Кг, мкм
Высота шерохо-
ватости текущего перехода 300 120 60 30 20 7,8 3,9 -
Н, мкм
Погрешность
крепления 0,03 0 0 0 0 0 0
д, мкм
Погрешность базирования 0 9 0 0 0 0 0
е, мкм
Припуск на обработку 2г, мкм - 1018 490 246 124 60 11
Минимально
допустимый диаметр текущего перехода 51,938 50,92 50,43 50,184 50,06 50 49,989 Проверка по ТБ Проверка по 1
Дт1д, мм
Допуск текущего перехода 620 620 250 100 39 25 11 727 727
ТБ, мкм
Максимальный
диаметр текуше-го перехода 52,558 51,54 50,68 50,284 50,099 50,025 50 - -
Бтах, мм
Минимальный
диаметр текуше-го перехода 51,938 50,92 50,43 50,184 50,06 50 49,989 Сумма -
Бтт, мм
Максимальный
снимаемый ма- - 1018 860 396 185 74 25 2 558 -
териал 2гтах, мм
Минимальный
снимаемый ма- - 1018 490 246 124 60 11 1 949 -
териал 2гт;д, мм
Упрощенная блок-схема программы
Полученных данных вполне достаточно для их использования при выборе оптимальных припусков, допусков, как для отдельной поверхности, так и для всей детали в целом. В случае незначительного изменения любых исходных данных с помощью разработанной программы можно получить точный расчет припусков на механическую обработку в течение нескольких секунд, что при расчете вручную в некоторых случаях привело бы к значительному изменению расчета и, как следствие, результата, а также не стоит исключать возможность ошибки.
Библиографический список
1. Косилова, А. Г. Точность обработки, заготовки и припуски в машиностроении : справочник / А. Г. Косилова, Р. К. Мещеряков, М. А. Калинин. М. : Машиностроение. 1978. 288 с.
2. Технологическая наследственность в машиностроительном производстве / А. М. Дальский, Б. М. Базров, А. С. Васильев и др. / под ред. А. М. Даль-ского. М. : Изд-во МАИ, 2000. 288 с.
3. Першинков, В. И. Толковый словарь по информатике / В. И. Першинков, В. М. Савинков. М. : Финансы и статистика, 1991. 543 с.
