CC BY
26
УДК 658.512.4
РАЗВИТИЕ МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ЛИНЕЙНЫ X ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РАЗМЕРОВ
В. Б. Масягин1, А. В. Мухолзоев2 'Омский государственный технический университет, г. Омск Россия ' Тох/тт пс.ттехкиьбапй универсамам, ?. Омск, Россия.
.Аннотация - Рассматривается одна из важных задач размерного анализа технологически! процессов, цель-анализ существующих методик, выявление недостатков. Задачей исследования является устранение недостатков путем создания более развитой методики расчета. Основным методом исследования является теория графов. Была разработана компьютеризированная методика, включающая два этапа -подготовку данных для расчета и расчет технологических размеров. Численные эксперименты подтвердили получение адекватного решения для случаев, не охватываемых известными методиками, зафиксировано значительное снижение трудоемкости за счет исключения ручного построения размерной схемы и графа. Использование матрицы смежности графа и геометрических моделей позволяет решить основные проблемы, затрудняющие проведение расчета лннеПных технологических размеров.
Ключебие слобп: допуск, припуск, граф, матрпиа смежности
i. В ВЕДЕН! iE
Расчет линейных технологических размеров является одной из важных задач размерного анализа технологических процессов - сложеого, ео неооходнмого комплекса работ при технологической псдготозке производства. К размернож анализу технолсгических пропессов относятся расчеты технологических размеров, отклонений. припусков, определение оптимальной простановки размеров н лр>тие задачи. Существующие методики рзсчета линейных технологических размеров имеют определенные недостатки и требуют дальнейшего развития.
В работе H.A. Иакидова [1J изложены оощне свойства размерных цепей и методы их решения, приведена характеристика межоперационных припусков и допусков. дана структурная диаграмма детальных размерных цепен. а также оощая методика расчета технолсгических размеров и допусков. Положения методики ILA Иакидова являются Оазовымн прн расчете технологических размеров и входит в любую методику расчета технологических размеров.
В работах Б.С. Мордвинова [2] изложены основные этапы методики расчета линейных технологических размеров с применением понятия графа. Это поставило расчет технологических размеров на точную математическую основу и позволило применить компьютер для анализа размерных цепей. Недостатком является неоо-ходнмость трудоемких р\чных операций построения схемы обработки и графа.
Особенностью методики В В. Матвеева [3] является построение размерных схем технологического процесса без использования графа. Размерные схемы представляют сооой специальный технологический документ, в котором графически представляются размерные параметры детали на каждой технологической операции н иллюстрируются изменения каждого размерного параметра по мере выполнения технологического процесса.
В методике И.А Иващенко [4J определение линейных операционных размеров производится в определенной последовательности, начиная с окончательным размеров, получаемых на заключительных операциях технологического процес:а я кончая размерами заготовки. Однако существует проблема, заключающаяся в наличии условия, чтооы в каждом решаемом уравнении сыл неизвестен только один составляющий технологический размер. '5то не всегда выполняется на практике, и тогда решение получить невозможно, хотя оно существует. Для получения решения необходимо еносить изменена? в систему простановки технологических размеров. Эта проблема присутствует во всех иззесгных методиках.
В основе методики Ю М. Сметаннна с соавторами [6J лежит матрнчиое представление уравнений размерных цепен. Формируются две матрицы - исходная, в которой замыкающие звенья размерных цепей (конструкторские размеры и припуски) выражены только через составляющие зьенья {технологические размеры), и обратная. з которой каждый технологический размер выражен только через конструкторские размеры н припуски.
Методики расчета линейных технологических размеров, разраоотанные .I.A. Пакидовым. b.c. Мордвиновым. В В. Матвеевым И.А. Ивашенко н Ю.М. Сметаниным. являются оснозными. Методики других авторов [6.7] в той нлн иной мере основываются на указанных методиках.
ü постановка задачи
Рассмотрение существующих методик выявило два направления развитии: 1) создание метода, обеспечивающего снятие условия, чтобы в каждом решаемом уравнении был неизвестен только один составляющий технологический размера) исключение ручного построения размерных схем и графов.
Сама методика при этом может быть разделены на два этапа: 1) этап подготовки данных для расчета, 2) этап расчета номинальных технологических размеров с отклонениями.
Ш. Теория
Исходными данными для расчета линейных технологических размеров являются чертеж детали с конструкторскими размерами и допусками, чертеж заготовки и операционные эскизы с простановкой технологических размеров.
На основе исходных данных по известной методике расчета технологических размеров Б.С Мордвинова строится схема обработки н граф. Графу соответствуют ДЕе матрицы смежности - матрица конструкторских размеров и припусков и матрица технологических размеров.
Ссновная идея развития данной методики следующая: нз анализа схемы обработки видно, что если даны средние конструкторские размеры и припуски, то однозначно н сразу имеются средние технологические размеры. Это следует из того, что средние конструкторские размеры и припуски связывают те же поверхности на схеме оораоогки. что и средние технологические размеры. Общее решение задачи расчета линейных технологических размеров следует осуществлять на оснозе использевания матрицы смежности [8]. Таким образом, предлагаемая методика расчета линейных технологических размероз отличается прямым расчетом технологических размеров без составления уразненин размерных цепей и будет включать решение следующих задач.
1. Задачи подготовки дашшх дня расчёта лилейных технологических размеров:
а) составление геометрических моделей детали, заготовки н технологического процесса н заполнение информационных таблиц;
б) определение границ линейных технологических размеров. конструкторских размеров н припусков:
в) определение допускоз на линейные технолэгические размеры определение ориентировочных значений линейных технологических размеров, определение допусков на размеры заготовки и операционные размеры, определение отклонении:
г) определение минимальных припусков
2. Задачи расчёта линейных технологических размерсв:
а) определение ожидаемых погрешностей конструкторских размеров и припусков: составление перечня допусков. сумма которых дает ожидаемую погрешность конструкторского размера или припуска, проверка обеспечения точности конструкторских размеров:
г) определение средних значений конструкторски?: размеров и припусков;
д) определение средних значений линейных технологических размеров:
е) определение номинальных значений линейных технологических размеров;.
ж) корректировка номинальных значении линейных технологических размеров
Последовательное решение сформулированных задач обеспечивает получение искомой информации - значений номинальных линейных технологических размеров с отклонениями и значений припусков.
IV. Результаты экспериментов
Предложенная методика была реализована в виде компьютерной программы [9] с проведением численных экспериментов.
irán 1 подготовки исходных данных включал: 1) ввод исходных данных в виде геометрических моделей; 2) определение границ линейных конструкторских размеров и прнпускоЕ и границ линейных технологических размеров. 3) определение ориеншровочных значений iехяо.кл ических размеров. 4) назначение доиусксв н припусков.
Промежуточные вычисления предусматривали ислучеине померев гра1шц лилейных конструкторских раз меров и припусков н гранил линейных технологических размеров.
Олределенге сриентнрочочного значения линейных технологических размероя осутгегтилглогь путем применения матрицы смежности графа
Назначение технологических допусков производилось автоматически по найденным ориентировочным значениям технологических размеров, номерам ступеней обработки и соответствующих ступеням обработки ква-литетам.
Назначение минимальных припусков производилось автоматически по данным о ступенях обработки поверхности и соответствующим значениям минимальных припускоз.
'Этап 2 расчёта линейных технологических размеров включал: 1) определение ожидаемой погрешности конструкторских размеров и припусков с помощью матрицы смежности технологических допусков; 2) проверку обеспеченна точности конструкторских размеров: 3) определение средних значений конструкторских размеров н припусков, 4) иулучеьие рассгсяшш между всеми ipанидами размерив ко средним конструкторским размерам и припускам з виде матрицы расстояний: 5) определение средних .пшенных технологически?: размеров по матрице расстояний; 6) определение номинальных линейных технологически?: размеров и их корректировка с повторением этапов 4? 5Т 6 расчет;.
V. Обсуждение результатов
Результаты расчетов показали соответствие полученных данных аналогичным данным, полученным расчетом по известным методикам. При этом оказалось возможным получить адекватное решение для случаев, не охватываемых известными методиками а также было зафиксировано значительное снижение трудоемкости подготовки исходных данных за счет исключения ручного построения размерной схемы и графа.
vi. .выеоды и 'заелючеше
Разработанная методика является развитием известных методик в отношении расширения числа охватызае-мых случаев расчет н снижения хрудисмкосчи. чти иизвс.1жп ьывесш расчс1 зехнилштеских размеров на новый уровень. Использование матрицы смежности графа и геометрических моделей позволяет решать основные проблемы, эатрудшеощне лроведегше расчета линейных технологических размеров.
Список литературы
1. Пакндов П. А. Новая методика расчета технологических размеров и допусков при механической обработке деталей. М; Свердловск: Машгнз, 1956. 44 с.
1. Мордвинов Б. С. Исследование геометрических структур с применением методов теории графов Н Известия вузов. Машиностроение. 1965. № З.С. 111-11S.
3. Матвеев В. В.. Бойков Ф. И.. Свиридов Ю. Н. Проектирование экономичных технологических процессов в машиностроении. Челябинск: Юж.—Урал. кн. нзд-во. 1979. 111с.
4. Иващенко И. А Технологические размерные расчеты и способы их автоматизации. М.: Машиностроение. 1975. 222 с.
5. Смеганин Ю. M [и др.] Размерное моделирование и отработка детален на технологичность: отчет о НИР (запшннг-): M-21-S6 / Ижевский механический институт; рук. Шаврин О. И. Ижевск. 1987. 89 с. № ПР 01 S6006 763 5. Инв. № Q2SS. 000942 0.
6. Ашнхмнн В. Н. Закураев В. В. Совершенствование методики размерного анализа технологических процессов // Справочник. Инженерный журнал. 2009. № 1. С. 12-15.
7. Кузьмин В. В. Размерный технологический анализ при проектировании технологической подготовки производства//Вестник машиностроения.2012. № 6. С. 19-23.
S. Мчсятнн В. Б. Метод расчета линейных технологических размеров на основе матричного представления графа.'/ Технология машиностроения. 2004. № 2. С. 35—40.
9. Масягин В. Б.. Мухолзоев А В. Методика размерного анализа технологических процессов с применением компьютерной программы И Проблемы paîpaôorKH. изготовления и эксплуатация ракетно-космической техники и подготовки инженерных кадров для авиакосмической отрасли: материалы IX Всерос. науч. конф.. по-свящ. памяти гл. конструктора ПО «Полёт» АС. Клинышкова / ОмГТУ. Омск, 2015. С. 226-23(5.
