7.8.7 Автоматизация технологических расчетов

Одной из традиционных расчетных задач, решаемых с помощью

средств вычислительной техники, является расчет припусков и опе- рационных размеров.

Определение припусков на обработку и допусков имеет важное технико-экономическое значение.

Завышенные припуски - это перерасход материала, увеличение трудоемкости. Однако, заниженные припуски - это ухудшение каче- ства и невозможность достижения требуемой точности и шероховато- сти поверхности. Величина припуска должна быть технически обос- нованной.

Общий припуск - это слой металла, необходимый для выполне- ния всей совокупности переходов от черновой обработки до готовой детали.

in

Z_Oå *_i ,

i1

где Z_i - припуск на обработку рассматриваемой поверхности на *-ой опе-

рации.

Существует три метода определения припусков.

Дифференциально-аналитический метод определения припусков яв-

ляется наиболее точным и базируется на анализе производственных по- грешностей, учитывает влияние на величину припуска конфигурации и размеров детали, качества заготовки, погрешностей, возникающих при ме- ханической и термической обработке. Общий вид формулы для определе- ния минимального припуска на обработку на i-ой операции можно пред-

ставить в виде:  

Zmin k⋅ ^Rz_i-1^T_i-₁^r_i-1^ei ,

i

где R*_(i-1) - высота шероховатости неровностей профиля, мкм; T_(i-1) -

глубина дефектного слоя на предшествующей операции (переходе),

мкм;r_(i-1) - векторная сумма пространственных отклонений взаимо-

связанных поверхностей обрабатываемой заготовки, получившихся

на предшествующей операции;e_i - векторная сумма погрешностей

базирования и закрепления; k - коэффициент, учитывающий характер

припуска (для односторонних припусков *=1, для симметричного k=2).

Метод широко применяется при автоматизации решения техно- логических задач, т.к. позволяет наиболее точно определять значения припусков и операционных размеров (снижение отходов металла в стружку на 20...50%).

Исходные данные:

- чертеж детали с техническими требованиями;

- метод получения заготовки;

- точность и качество заготовки;

- установочные базы; - тип приспособления;

- технологический маршрут обработки элементарной поверхно-

сти;

- вид термической обработки.

Алгоритм расчета припусков и операционных размеров с ис-

пользованием дифференциально-аналитического метода включает

следующие этапы:

* Ввод исходной информации.

2 Выбор или назначение технологического маршрута обработ-

ки i-ой элементарной поверхности.

3 Определение составляющих Rz_(i-1), T_(i-1),r_(i-*),e_i.

4 Расчет минимального припуска Zmin_i для i-ой операции.

* Определение допусков для соответствующих квалитетов, их

верхних и нижних отклонений для каждой i-ой операции.

6 Расчет максимальных, общих и номинальных припусков на все операции.

7 Расчет минимальных и максимальных размеров обрабатывае- мых поверхностей по всем операциям.

Автоматизация расчета припусков этим методом затруднена ис- пользованием большого объема справочно-нормативной информации в зависимости от конкретных условий обработки.

Нормативный метод определения припусков (опытно- статистический) является основным методом назначения припусков при неавтоматизированном проектировании. В его основе лежит ис-

пользование нормативных таблиц. Припуск устанавливается на осно-

вании опытных данных о фактических припусках, при которых про- изводилась обработка аналогичных заготовок. Большой объем норма- тивных таблиц сдерживает применение этого метода в САПР ТП.

Интегрально-аналитический метод определения припусков ос-

нован на использовании эмпирических уравнений следующего типа:

Z_*in a b⋅ D^m *⋅ *n,

i

где коэффициент a представляет собой часть припуска, которую не-

обходимо снять, чтобы удалить дефектный слой T_(i-1) и микронеров-

ности Rz_(i-1).

Сумма b⋅ D^m *⋅ Lⁿ соответствует части припуска, которая  

вводится для компенсации неравномерности, обусловленной про-

странственными отклонениями отдельных участков обрабатываемой

поверхности и зависящей от габаритных размеров заготовки D и *.

Коэффициенты a, b, c и показатели степени m и n определялись путем обработки данных справочно-нормативных таблиц операцион- ных припусков с использованием метода наименьших квадратов.

Этот подход позволил установить эмпирические зависимости

типа Z_min=*(D, L) для определения минимальных операционных при-

пусков для различных поверхностей и методов обработки.

Вычисление припусков (рис. 7.14) начинается с последней К-ой операции. Определяется минимальный диаметр детали после выпол-

нения К-ой операции D_min (оператор 3), затем определяется припуск

Z_{min *} для i-ой операции по зависимостям типа Z_min=f(D, L) (оператор

5). Расчет величины допускаd_i производится по специальной про-

грамме (оператор *). После определения D_max (оператор 7) проверяет-

ся количество рассчитанных операций, и если *>*, то происходит пе-

реход к (i-1)-ой операции, и цикл повторяется. В конце на печать вы-

водятся значения Z_min, D_max, D_min,d_i для всех операций маршрута.

В зависимости от заданной точности и шероховатости поверх- ности детали определяется конечная стадия STM*X (оператор 3), а в зависимости от вида заготовки и ее точности - начальная стадия S*MI* (оператор 5) процесса обработки. После этого формируется

множество N возможных маршрутов <M_*, M₂, ..., M_*>. Далее произ-

водится их последовательный анализ и расчет. Для этого на монитор

выводится M_i маршрут обработки рассматриваемой поверхности

(оператор 9). Если предлагаемый маршрут принимается, то произво-

дится расчет операционных припусков и размеров (оператор 11) по специальной подпрограмме. Результаты проектирования выводятся на монитор, и после их анализа принимается решение о выборе опти- мального варианта

В тех случаях, когда проектировщик отвергает предлагаемый i- ый вариант маршрута обработки (операторы 10 и13), на экран дис- плея выдается (i+1)-ый вариант, для которого аналогично произво- дится анализ и расчет операционных припусков и размеров. После выбора оптимального варианта результат проектирования выводится на печать в виде технологической карты.