CC BY
74
удк 621.9.65.01 s.iз в Б МАСЯГИН
Омский государственный технический университет
АВТОМАТИЗАЦИЯ РАЗМЕРНОГО АНАЛИЗА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ ТИПА ТЕЛ ВРАЩЕНИЯ_
Рассматривается программа, порядок подготовки исходных данных и пример автоматизированного размерного анализа технологического процесса детали типа тела вращения. Отличительной чертой является использование при подготовке исходных данных информационных моделей детали, заготовки и технологического процесса и исключение трудоемкого этапа построения размерных схем и графов. Ключевые слова: размерный, технологический, информационный, анализ, размер, допуск, расположение, деталь, процесс, кромка, модель, припуск, матрица, база, установка.
Среди изделий машиностроения значительную часть составляют узлы, агрегаты и машины осесим-метричной формы: насосы, газотурбинные двигатели, турбодетандеры, и т.п. Основные детали подобных изделий имеют осесимметричиую форму, ограниченную цилиндрическими, плоскими, коническими, сферическими и другими (фасонными) поверхностями вращения. К таким деталям относятся детали классов валов, втулок, дисков. Размерный анализ технологических процессов данных классов деталей предусматривает расчет трех типов параметров: I) продольных технологических размеров; 2) диаметральных технологических размеров (с отклонениями от соосности); 3) отклонений расположения (отклонений от параллельности горцев и осей, отклонений от перпендикулярности). Для каждого расчета выполняется построение соответствующих размерных схем, схем припусков, графой, с последующим составлением уравнений размерных цепей и их решением 111.
Поскольку размерный анализ является очень сложным и трудоёмким видом работ (от 20 до 60 часов и более для одного технолог ического процесса 111), разработаны методы его автоматизации. Известны методики автоматизированного расчета операционных размеров, отклонений расположения на основе теории размерных цепей [1,4| и теории графов [2.3]. При автоматизированном расчете определение различных типов параметров може т производиться как раздельное предварительным построением размерных схем 11.2.3], так и вмес те без их пос троения [4]. При этом по существующим методикам взаимное влияние перекоса и радиального смещения поверхностей детали при обработке в расчете или не учитывается 111, или учитывае тся, но только при расчете1диаметральных размеров |5].
Так, в работе |11 учитывается как радиальное смещение, так и перекос поверхностей де тали, ч то о тражено возможностью возникновения отклонений от параллельности горцев и отклонений от перпендикулярности торцев и цилиндрических поверхностей. Однако расчет отклонений от соосности рассма тривается отдельно от других отклонений на схеме диаметральных размеров. На згой схеме оси, между ко-
торыми заданы о тклонения от соосности, считаются параллельными. Для рас чета отклонений от параллельности и от перпендикулярности горцев и осей с троится отдельная размерная схема, па ко торой оси могут иметь перекос. I lo :»toj перекос не учитываем ся в расче те отклонений от соосности.
13 работе изложена методика ручного расчета диаметральных технологических размеров при «сложной» установке* — по двум цилиндрическим поверхностям. При такой установке возможны одновременно радиальное смещение и перекос де тали. Влияние перекоса осой детали на отклонения расположения горцев нс> рассматривается.
Таким образом, в существующих методиках размерной) анализа технологических процессов, в том числе и автоматизированных, не полно учтены действующие в технологическом процессе факторы, связанные с отклонениями расположения поверхностей обрабатываемых заготовок, что может привести к дополнительным за тратам при изготовлении деталей.
С целыо устранения указанного недостатка разработана компьютерная программа размерного анализа технологических процессов механической обработки осесимметричных деталей «NORMAL» |6]. Характеристика программы:
— подготовка исходных данных в виде информационных моделей детали, заготовки и технологического процесса механической обработки;
расчет технологических размеров на основе использования матрицы смежности графа |7];
— учет всех видов отклонений расположения, характерных для детален! типа тел вращения, и их взаимного влияния на основе использования кромочной модели деталей типа тел вращения |8,9);
— автоматическая проверка правильности исходных данных;
— автоматическое назначение технологических допусков и припусков и погрешностей установки с возможностью уточнения;
расчет по методу «min-max »для двух вариантов распределения полей допусков - «в тело» и «±8/2»;
графическое представление результатов расчета.
Таблица I
Описание геометрической модели детали
Число поверхностей 8
Число участков контура 8
Последовательность участков контура 1.2, 5. 6. 7.8 4.3
Число диаметральных размеров 4
Описание диаметральных размеров Номер Номинальный размер Верхнее отклонение Нижнее отклонение Номер поверхности
1 140 0 -0,54 2
2 70 0,12 0 3
3 50 0,06 0 8
4 80 0 -0,4 6
Число линейных размеров 3
Описание линейных размеров Номер Номинальный размер Верхнее отклонение Нижнее отклонение Номер левой границы Номер правой границы
1 140 0 -0.6 1 7
2 40 0 -0.2 1 5
3 120 0 -0.14 4 7
Число допусков отклонений расположения 2
Описание допусков отклонений расположения Номер Номера баз Номер поверхности Вид отклонения Величина допуска
1 8. 8, 7 3 1 0.1
2 8. 8, 7 6 1 0,08
Таблица 2
Описание геометрической модели i.iïotobkh
Параметр заготовки Значение параметра
Количество поверхностей в первой части заготовки 4
Номера поверхностей первой части заготовки 2, 5, 6, 7
Количество поверхностей во второй части заготовки 3
Номера поверхностей второй части заготовки 1, 3. 4
Номера пар границ линейных размеров заготовки в порядке нумерации 1. 7; 1, 4; 1, 5
Таблица M
Описание геометрических моделей операционных кки юн
Номер Число Номера Число Номера Число линейных Номера границ линейных
операции баз баз обрабатываемых обрабатываемых технологических технологических
поверхностей поверхностей размеров размеров
5 3 2, 1, 1 4 7, 6, 5, 8 2 1, 7; 7, 5
10 3 8, 8, 7 4 1,2,3,4 2 7. 1; 1.4
15 3 6. 6, 5 5 1,2,3.4,8 2 5, 1; 1.4
20 3 6, 6, 7 2 4, 8 1 7,4
Таблица I
Технологические размеры
Вид Индекс Номинальный размер Номинальный размер с Верхнее Нижнее
размера размера без учета ОР, мм учетом ОР. мм отклонение, мм отклонение, мм
А 0.01 142,900 144,100 0.670 -0,330
А 0 02 19,000 19,400 0.170 -0,350
А 0 03 43,000 44,700 0.410 -0,210
О 0 04 142.000 143,400 0,660 -0,340
О 0.05 81,400 82,200 0,500 -0,240
й 0.06 67,800 66,200 0.240 -0,500
А 5.01 142,000 142,700 0.000 -0,900
0 502 80.000 80,000 0.000 -0,300
А 503 99.700 99,700 0.350 0,000
й 5 04 49.000 48,800 0.300 0,000
А 10.01 140,600 140,650 0,000 -0,400
0 1002 140,600 140.900 0.000 -0.400
О 1003 69,200 69.000 0.300 0,000
А 10 04 19,200 19.250 0,210 0.000
А 15.01 39,900 39,900 0.000 -0,100
й 15.02 139,800 139,800 0,000 -0,160
О 15.03 70.000 70,000 0,120 0,000
А 15 04 19,400 19,400 0,084 0,000
О 15 05 49,700 49,600 0,120 0.000
А 20.01 119,950 119.950 0,000 -0,054
О 20 02 50,010 50.010 0,046 0,000
Таблица S
Расчетные погрешности установки
Номер операции Радиальное смещение, мм Угловое смещение (перекос), рад
0 0.200 0.00200
5 0.700 0.00700
10 0.050 0.00050
15 0.020 0,00010
20 0,020 0,00010
Г лубина резании
Таблица (>
Вид размера Индекс припуска Номинальная минимальная глубина резания, мм Номинальная максимальная глубина резания, мм Верхнее отклонение, мм
А 5.01 0,499 1.070 1,900
D 5 02 0,582 1,378 0,520
А 5.03 0,495 1,490 1,870
А 10.01 0,510 1,150 1,300
D 10 02 0,501 1,659 0,700
D 10 03 0,539 2,021 0,520
А 10 04 0.525 0,830 2,030
А 15.01 0,244 0,300 0.850
D 15 02 0,214 0,486 0.280
D 15.03 0,214 0,486 0.210
А 15.04 0,212 0,240 1.144
D 15.05 0,220 0,280 0,210
А 20.01 0,066 0,066 0.588
D 2002 0.095 0,195 0,083
Рассмотрим пример размерного анализа тех поло- 2
мепением разработанной nporpa\iMi.i.
В связи с тем, что мри размерном анализе используется не вся информация о детали, заготовке и технологическом процессе, а только связанная с расчетом линейных и диаметральных технологических размеров и отклонений расположения поверхностей, вместо чертежей деталей, заготовок и операционных эскизов применяются их геометрические модели, включающие не все поверхности, а только торцы и цилиндрические поверхности, имеющие общую ось, с необходимыми конструк торскими и технологическими данными.
Для деталей типа тел вращения информационная модель детали представляет собой табличное описание (табл. 1) геометрической модели детали в виде эскиза с указанием номеров поверхностей и простановкой линейных конструкторских размеров (рис. 1). Таблицы содержат информацию о номерах поверхностей — участков замкнутого кончу ра детали — и информацию о конструкторских размерах и требованиях взаимного расположения. В таблице I во втором столбце описания допусков отклонений расположения указываются номера трех поверхностей — баз при контроле отклонений расположения первая база исключае т перекос детали, вторая — радиальное смещение, третья — осевое смещение. Вид отклонения указывается в четвертом столбце числовым обозначением: I радиальное биение; 2 — отклонение от сооснос ти; 3 — торцовое биение и т.п.
Информационная модель заготовки представляет собой табличное описание (табл. 2) соо тве тс твующей геометрической модели заготовки (рис. 2). Геометрическая модель заготовки формируется по чертежу заготовки. Для описания поверхностей, составляющих заготовку, и границлинейиых размеров заготовки используются численные обозначении из описания геометрической модели де тали.
Информационней модель технологического про-
У///////
з
•"Z
у/ —
Рис. I. Эскиз геометрической модели детали «Втулка»
Рис. 2. Эскиз геометрической модели заготовки
цесса механической обработки представляется собой табличное описание (табл. 3) геометрических моделей операционных эскизов механической обрабо тки (рис. 3). На геометрических моделях операционных эскизов базовые и обраба тываемые поверхности обозначаются теми же номерами что и на геометричес-
. :
Онсрнцми 5
///// ///
\у////////у/////7/
/У/уу/У У У/У У У У У У s
Операция 15
—.—*—.—.—
Операция 20
4-6
тт—
V\
Рис. 3. Модели операционных эскизов
ких моделях детали и заготовки. Iехнологическим размерам присваиваются номера в порядке их выполнения. В таблице 3 в соответствующих столбцах указываются: номер операции, количество и номера базовых поверхностей количество и номера обрабатываемых поверхностей детали в порядке обработки, количество и номера границ линейных технологических размеров в порядке их выполнения.
После составления информационных моделей с помощью стандартного текстового редактора создается файл исходных данных в определенном формате, запускается программа, осуществляется ввод имени файла исходных данных в окно интерфейса программы (рис. 4), устанавливается режим формирования вспомогательного файла «Создать» и режим назначения отклонений полей технологических допусков «втело» или «±8/2» и запускаются вычисления. Программа создает текстовый информационный файл с результа тами вычислений в том же каталоге, где расположен файл исходных данных.
В первую очередь информационный файл содер-
жит сообщения о проверке исходных данных на наличие ошибок.
После устранения ошибок программа автома тически по справочным данным создает отдельный вспомогательный файл с информацией о технологических допусках, минимальных припусках, погрешностях заготовки и установки. Данный файл при необходимости он может быть изменен пользователем вручную. После создания вспомогательного файла при запуске программы пользователем устанавливается режим «Не перезаписывать».
Информация вспомогательного файла дублируется в информационном файле, куда заносятся и другие промежуточные и окончательные результаты расчета, в частности, таблица ожидаемых погрешностей конструкторских размеров и припусков. Если величина конструкторских допусков не обеспечивается, необходимо внести изменения в технологию и в исходные данные: назначить более жесткие допуски на технологические размеры в пределах экономической точности или изменить структуру операций и технологического процесса, т.е. изменить установочные и измерительные базы, простановку размеров, ввести дополнительные переходы и операции.
Информационный файл также содержит данные об ожидаемых погрешностях конструкторских о тклонений расположения с информацией о номерах технологических операций, из суммы величин погрешностей установок которых складывается ожидаемая погрешность конструкторского отклонения расположения. Если величина конструкторского отклонения расположения не обеспечивается, необходимо ужесточить соответствующие составляющие погрешности установки или изменить схемы базирования на соответствующих операциях и повторить расчет.
При обеспечении допусков конструкторских отклонений расположения программа выполняет расчет технологических размеров без учета отклонения расположения (ОР) и с их учетом ( табл. 4) при расчетных погрешностях установки (табл. 5). В таблице 5 в строке, соответствующей «пулевой» операции, содержатся погрешности заготовки - погрешность расположения второй части заготовки относительно первой части. Программа выдает также значение глубины резания, соответствующей припуску (табл. (5). Номинальная минимальная глубина резания равна минимальному припуску без учета влияния отклонений расположения, а номинальная максимальная глубина резания — минимальному припуску с учетом влияния отклонений расположения. Верхнее отклонение рав-ноожидаемой погрешности припуска. Нижнее отклонение принято равным пулю.
Анализ результатов расчета показывает, что отклонения расположения оказывают влияние на номинальные технологические размеры и на номинальную глубину резания в направлении увеличения ее значения.
Дополнительно в графическом окне интерфейса программы (рис. 4) автоматически, по рассчитанным средним технологическим размерам, формируется изображение удаляемых припусков.
Сравнение результатов расчета, полученных для различных деталей с помощью разработанной программы, полученных «ручным» расчетом, расчетом при помощи других программ и данных заводских технологических процессов, показало адекватность получаемых с помощью программы данных.
Разработанная компьютерная программа обеспечивает значительное повышение производительности труда технолога при проведении размерного анализа . ■технологических процессов, особенно при нроектиро- '
Операция 10
V NORMAL
гта
Размерный шапнз юхнологнческих процессов осесвммс-трпчных деталей "NORMAL"
Масягин В Б
Госулорствонноеобраэоаательновучреждениевысшегопрофессис,нгалг.иогпоЬраэоеониа •Омский государс твеииый те«мическийуниев*рситет' 2008
Имя файла исходных данных: |п|
Операция 20
.txl
Вспомогательный файл:
Создать(переэапись1 [ Не перезаписывать |
Отклонения 10ХП01Ю1 ичоских допусков
• о тело- ±4/2
Расчет
? belp il Oos«
Рис. I. Интерфейс программы
напии технологи чески х процессом механической обработки сложных деталей. При этом обеспечивается повышение достоверности информации о технологических размерах, припусках и обеспечиваемых отклонениях расположения, что позволяет более обоснованно формулировать требования к погрешностям установки и назначать режимы обработки.
Публикуемая работа связана с выполнением «Аналитической ведомственной целевой программы развития научного потенциала высшей школы (2006-'2008 гг.)», па2006-2008 гг.
Библиографический список
I Матвеев В.В., Тверской М.М., Ьойкои Ф.И. и др. Размерный анализ технологических процессов — М. : Машиностроение, 1982. — 264 с.
2. Иващенко И.А. Технологические размерные расчеты н способы их автоматизации М. : Машиностроение, 1975. - 222 с.
.'). Калачев О.II Интерактивное моделирование размерных изменений заготовки при проектировании технологического процесса механической обработки // Информационные технологии. — 2001. — N82. - С. 10-14.
А. Хармац И. КОМ ПАС-АВТОПРОЕКТ: точный контроль нал технологической информацией. Новые модули и новые возможности системы // САПР и графика.
2004. Июнь. - С.17- 19.
5. Мордвинов 15.0 Расчет диаметральных технологических размеров при сложной установке заготовок : метод, указания. - Омск : ОмПИ, 1990. — 31 с.
(>. Свидетельств» о государственной регистрации программы для ЭВМ №2008614002. Размерный анализ технологических процессов осесимметричных деталей «NORMAL» / В.Б. Масягин // М. :Роспатент, 200В.
7. Масягин B.C. Метод расчета линейных технологических размеров на »синие матричного представления графа // Технология машиностроения, - 2004. — N«2. - С. 35 - 40.
Í!. Масягин В.Г>.. Выговский В.Ф. Структурное изображение конструкции машины (при осесимметричной форме деталей) и технологии ее изготовления // Известия вузов. Машиностроение. - 1988. — № I. — С.146-148.
9. Масягин В.Г>., Выговский В.Ф. Размерный анализ конструкции машины (при осесимметричной форме деталей) и технологии ее изготовления // Известия вузов. Машиностроение 1988. - Nv 3. - С. 102-106.
МАСЯГИН Вас илии Борисович, каидидаттехничес-ких паук, доцент, профессор кафедры технологии машиностроения.
Дата поступления статьи в редакцию: 17.09.2001) г. © Маснгпп В.Б.
