Размерный анализ технологий в редакторе технологических процессов РТП2000: Учебно-методическое пособие

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Пензенский государственный университет ________________________________

Факультет автоматизации машиностроения

Кафедра “ Технология машиностроения ” ______________________________________________________________ к.т.н., доцент Белашов В.А., к.т.н. Белашов А. В., Белашов М.В.

Размерный анализ технологий в редакторе технологических процессов РТП2000 Методическое пособие

2008

Размерный анализ технологий в редакторе технологических процессов РТП2000_______________________________________2

УДК 621.09.002 Белашов В.А., Белашов А. В., Белашов М.В. Размерный анализ технологий в редакторе технологических процессов РТП2000: Учебно – методическое пособие. – Пенза: Пензенский гос. университет, 2008. – 49 с.

Даны общие сведения о размерном анализе технологических процессов. Приведена методика автоматизированного анализа с применением средств автоматизированной системы проектирования технологий РТП2000. Пособие предназначено для студентов инженерных специальностей, изучающих курс «САПР технологических процессов».

Размерный анализ технологий в редакторе технологических процессов РТП2000_______________________________________3

Оглавление 1. Основы размерного анализа ......................................................................................................... 4 1.1. Классификация, обозначение и кодирование информации при расчете операционных размерных цепей. ................................................................................................. 5 1.2. Запасы и дефициты по предельным значениям размера ................................................. 10 1.3. Определение вероятности выхода замыкающего звена за регламентированные значения ........................................................................................................................................ 12 1.4. Округление расчетных номиналов..................................................................................... 16 1.5. Алгоритмы расчета технологических операционных цепей ........................................... 18 2. Автоматизация размерного анализа .......................................................................................... 23 2.1. Размерный анализ средствами RTP2000 ........................................................................... 24 2.1.1. Подготовка исходной информации для размерного анализа на основе текстового описания ............................................................................................................... 24 2.1.2. Построение схемы размерного анализа ..................................................................... 28 2.2. Алгоритмический язык описания схемы анализа............................................................. 29 2.2.1. Структура описания..................................................................................................... 30 2.2.2. Описание поверхностей............................................................................................... 32 2.2.3. Описание размеров в направлении оси детали ......................................................... 33 2.2.4. Особенности описания размеров в поперечном (диаметральном) направлении... 35 2.2.5. Пример описания размерной схемы для направления «вдоль оси детали» .......... 38 2.2.6. Пример описания размерной схемы для поперечного направления........................ 39 2.2.7. Анализ варианта технологии ...................................................................................... 40 3. Интерфейс системы анализа РТП2000 ...................................................................................... 43 4. Интеграция системы анализа с графическими редакторами................................................... 44

Размерный анализ технологий в редакторе технологических процессов РТП2000_______________________________________4

1. Основы размерного анализа Основы размерного анализа технологических размерных цепей излагаются с использованием материалов монографии: Матвеев В.В., Тверской М.М., Бойков Ф.И. и др. Размерный анализ технологических процессов – М.: Машиностроение, 1982. В

процессе

образования

детали

из

заготовки

согласно

принятому

технологическому процессу технолог должен так назначить операционные, настроечные и координирующие размеры, а так же операционные припуски, чтобы из заготовки могла быть выкроена деталь и были бы обеспечены ее точностные параметры, заданные на чертеже. Цель размерного анализа технологии заключается: 1. в определении возможности получения размеров детали по принятому варианту технологии 2. в определении значений операционных размеров и их допусков 3. в определении значений операционных припусков 4. в определении значений размеров заготовки и их допусков Операционная размерная цепь представляет собой совокупность размеров, образующих замкнутый контур и определяющих связь между операционными размерами, размерами детали и заготовки

на определенной стадии обработки. Технологический

процесс создает совокупность связанных операционных размерных цепей – цепей в которых имеются общие размеры. Звеньями операционных цепей являются размеры или иные параметры (припуски, биения, отклонения от соосности, толщины покрытий, “угары” при термической обработке) детали на различных стадиях ее изготовления. Замыкающими звеньями операционной размерной цепи, как правило, являются операционные припуски, а так же размеры детали, которые не обеспечиваются в какой либо операции явно. Составляющими звеньями операционной размерной цепи являются операционные и настроечные размеры, размеры заготовки, толщины покрытий или толщины стравливаемых слоев и “угары” при термической обработке.

Размерный анализ технологий в редакторе технологических процессов РТП2000_______________________________________5

1.1. Классификация, обозначение и кодирование информации при расчете операционных размерных цепей. При расчете операционных размерных цепей используют условные обозначения:

A1 , A2 ,... Ai — номинальные

значения

составляющих

звеньев цепи

A ,A ,A A; min(i ) max(i ) ср (i ) — минимальное, максимальное и среднее регламентированное значение i-го составляющего звена;

Aср (опр )

определяемым номиналом до округления;

— среднее значение составляющего звена с

Aопр

— полученное в результате расчета

номинальное значение определяемого звена до округления;

A(о )

— принятое номинальное

Aср (о )

значение звена с определяемым номиналом (после округления);

— среднее

значение звена, с определяемым номиналом после округления номинала; замыкающее звено цепи A среднее

Amin( Δ ) , Amax( Δ ) , Aср ( Δ )

регламентированное

Amin( ΔФ ) , Amax( ΔФ ) , Aср ( ΔФ )

— минимальное,

значения

AΔ —

максимальное

замыкающего

и

звена;

— фактическое минимальное, максимальное и среднее

значения замыкающего звена, получающиеся после округления номинала при решении проверочной

задачи;

Δ В (i )

— верхнее предельное отклонение i-го

звена;

Δ В (опр )

Δ Н (i )

— нижнее предельное отклонение i-го составляющего звена;

составляющего

— верхнее предельное отклонение звена с определяемым номиналом;

середины поля колебания (допуска) i-го составляющего звена;

Δω (i )

— координата

Δω (опр )

— координата

ω (i ) середины поля колебания (допуска) звена с определяемым номиналом;

2 — половина

ω (опр ) поля

колебания

(допуска) i-го составляющего звена;

2

—

половина

поля

ω (Δ ) колебания

(допуска)

звена

с

определяемым номиналом;

колебания (допуска) замыкающего звена;

ξ (i )

2 — половина поля

— передаточное отношение i-го состав-

Размерный анализ технологий в редакторе технологических процессов РТП2000_______________________________________6

ляющего звена;

ξ (опр )

— передаточное отношение составляющего звена с определяемым

номиналом; n — число составляющих звеньев цепи; t — коэффициент, определяющий вероятность выхода величин за регламентированные пределы;

λ(i )

— относительное

среднее квадратическое отклонение; VН — запас по нижнему предельному значению; VВ — запас по верхнему предельному значению;

ω — запас по допуску; K 0 — коррекция

(приращение) номинала в связи с округлением;

K max(o )

— наибольшее значение

возможной коррекции номинала; PИ — вероятность выхода значений замыкающего звена за регламентированное наименьшее (нижнее) предельное значение; PВ — вероятность выхода значений замыкающего звена за регламентированное наибольшее (верхнее) предельное значение;

PО — вероятность выхода значений замыкающего звена за

регламентированные предельные значения. Для формализации расчетов размерных цепей и создания методики размерного анализа, предусматривающей возможность реализации расчетов на ЭВМ, проведена классификация, в соответствии с которой каждое звено размерной цепи должно быть отнесено к одной из девяти групп (табл. 7). Эти группы звеньев обозначают цифрами от 0 до 8. Кроме того, имеется одна дополнительная группа, обозначенная цифрой 9, к которой относятся не звенья операционных цепей, а известные размеры (как собственно размеры, так и другие размерные параметры), определяющие связи геометрических элементов готовой детали в соответствии с чертежом. Для того чтобы уменьшить вероятность возникновения ошибок на стадии подготовки исходных данных и облегчить анализ полученных результатов при решении задач на ЭВМ, каждой из указанных выше групп присвоен символ, который в виде знака

≠, =,− или + записывается после цифрового обозначения группы звена, например 0 ≠,2 =,6−,8 + и т. п. Все замыкающие звенья обозначаются знаками ≠ или =. Если знак равенства перечеркнут — это означает, что в уравнение, составленное относительно этого замыкающего звена, будут входить составляющие звенья с известными номиналами и предельными отклонениями.

Такое уравнение используют для поиска параметров

замыкающего звена. Знаком ≠ обозначают и замыкающие звенья группы 5. Это особая группа звеньев, которую используют только для расчета колебаний замыкающих звеньев

Размерный анализ технологий в редакторе технологических процессов РТП2000_______________________________________7

других групп. Звенья группы 5 вводятся при необходимости замены совокупностей составляющих звеньев с компенсирующимися погрешностями. Если в уравнение входит хотя бы одно составляющее звено с неизвестным номиналом, который требуется определить при расчете, то замыкающее звено обозначается знаком =. Этот символ означает, что данное замыкающее звено содержит информацию, необходимую для расчета номинала или, другими словами, дает уравнение, необходимое для поиска номинала. Для таких замыкающих звеньев необходимо иметь информацию о том, какое из его регламентированных значений (максимальное, минимальное или среднее) принимают в качестве исходного при выполнении расчета, с указанием его величины. Составляющие звенья обозначают знаком «—», если номинал неизвестен и подлежит определению при расчете цепей, и знаком «+», если номинал известен. Кроме рассмотренных символов каждая группа имеет условный признак, который записывают в виде сокращения слов или сочетания букв, позволяя тем самым представить роль звена, выполняемую в цепи. В отличие от символов, которые могут быть и одинаковыми у различных групп, признак принадлежит только одной группе. Он фактически дублирует цифровое обозначение группы и облегчает распознавание групп при размерном анализе. Признак «расч», имеющийся в обозначении звеньев группы 0, означает, что для этой группы рассчитывают предельные значения

Amin( ΔФ )

и

Amax(ΔФ )

.

Для звеньев группы 1, имеющих признак «пров», решают проверочную задачу и определяют не только предельные значения замыкающего звена, но и запасы по предельным значениям, т. e. проверяют, лежат ли фактические значения замыкающего звена в регламентированных пределах. Признаки «мин», «сред» и «макс» означают, что в качестве исходных значений для замыкающих звеньев приняты соответственно минимальное, среднее и максимальное значения. Признак «заз», используемый для обозначения звеньев группы 5, означает, что каждое звено этой группы является замыкающим

в

одной

из

групп,

состоящей

из

звеньев

с

компенсирующими

погрешностями, и может входить в другую цепь как самостоятельное звено, заменяя собой цепь звеньев с компенсирующимися погрешностями, т. e. звено является замыкающим - заменяющим. Признак «опр» используют для обозначения звеньев группы 6. Он означает, что в процессе расчета определяют их номиналы. Звенья с известными номиналами имеют признаки: «изп», «изо» и «изч», т. e. известный промежуточный, известный окончательный, известный чертежный размеры. Эти признаки используют для обозначения звеньев групп 7—9. Задачи расчета технологических операционных цепей.

Размерный анализ технологий в редакторе технологических процессов РТП2000_______________________________________8

При расчете операционных размерных цепей решают проектные и проверочные задачи. Решая проектные задачи при размерном анализе проектируемых технологических процессов, исходя из окончательных размеров детали, определяют промежуточные операционные размеры и размеры заготовки. Решение

проверочных

задач

при

размерном

анализе

действующих

или

спроектированных технологических процессов позволяет по известным характеристикам

составляющих звеньев определять характеристики замыкающих звеньев, например наибольшее и наименьшее значение операционных припусков или чертежных размеров, непосредственно не выполняемых при обработке. По целям расчета и составу исходных данных проверочная задача расчета технологических операционных цепей совпадает с обратной задачей расчета цепей по ГОСТ 16320—80. Методика решения проектных и проверочных задач и используемые расчетные формулы зависят от формы представления исходных данных и требуемых результатов расчета. Приведем пример постановки проектной задачи. Дана операционная размерная цепь (рис. 41), состоящая из трех составляющих звеньев

A1 − A3

и

замыкающего

звена

Размерный анализ технологий в редакторе технологических процессов РТП2000_______________________________________9

AΔ

.

Звенья A1 и A2 являются

известными окончательными размерами, они имеют

известный номинал и предельные отклонения. Звено A3 — определяемое, заданы его предельные отклонения, а номинал не известен. У замыкающего звена AΔ заданы предельные и исходное значения. Исходным значением в данном примере является наименьшее предельное значение. При

решении

определяемого звена

проектной

задачи

следует

рассчитать

величину

номинала

A3 , при необходимости произвести округление полученного

результата и проверить, не выходят ли расчетные предельные значения замыкающего звена AΔ за его регламентированные значения При решении проверочной задачи следует, исходя из заданных значений составляющих звеньев, рассчитать предельные значения замыкающего звена и сравнить их с регламентированными предельными значениями. В случае выхода расчетных значений за установленные пределы при необходимости рассчитать вероятность этого события (или вероятность бpaкa).

Размерный анализ технологий в редакторе технологических процессов РТП2000_______________________________________10

1.2. Запасы и дефициты по предельным значениям размера Чертежные размеры, непосредственно не выполняемые на технологических операциях, выступают как замыкающие звенья операционных размерных цепей. Для

T ≥ ω Δ , где TΔ — обеспечения точности таких размеров необходимо выполнить условие Δ допуск непосредственно не выполняемого чертежного размера;

ω Δ — колебание (поле

рассеяния) размера как замыкающего звена операционной размерной цепи. Критерий ω, характеризующий запас по допуску, определяется по формуле

ω = TΔ − ω Δ (27) Наличие запаса по допуску

ω > 0 является необходимым, но недостаточным

условием обеспечения точности размера, так как даже при наличии запаса за счет смещения середины поля рассеяния относительно середины поля допуска возможен выход фактических значений размеров за границу допуска и, как следствие, появление брака. На рис. 43, а приведена схема, показывающая соотношение между TΔ и

ω Δ когда

ω > 0 и середина поля рассеяния ω Δ совпадает с серединой поля допуска. В этом случае значение размера

Amin(ΔФ )

(полученное как минимальное TΔ фактическое значение

замыкающего звена из расчета размерной цепи) будет больше, чем значение размера

Amin(ΔФ )

(наименьшее допускаемое значение

VН = Amin(ΔФ )

−

Amin(Δ )

размера).

Величина

характеризует запас точности по нижнему предельному

значению замыкающего звена.

Аналогично определяется запас точности по верхнему предельному значению:

VВ = Amax(ΔФ )

−

Amax(Δ )

,

где

Amax(Δ )

регламентированный чертежом размер; (полученный в результате расчета цепи).

Amax(ΔФ )

—

максимальный

допустимый,

— максимальный фактический размер

Размерный анализ технологий в редакторе технологических процессов РТП2000_______________________________________11

Если, но среднее фактическое значение звена не равно регламентированному

Aср ( ΔФ )

≠

Aср ( Δ )

среднему ω > 0

, то один из критериев, характеризующих запас по

предельным значениям, может оказаться меньше нуля (рис. 43, б). Положительные

Д В = Amax(ΔФ ) нижнему

и

−

значения

Дн

и

Amax(Δ ) Д Н = Amin(Δ )

верхнему

,

предельным

−

Дв,

Amin( ΔФ )

значениям.

определяемые

по

формулам:

получили название дефицитов по Отрицательное

значение

запаса

соответствует наличию дефицита, равного абсолютной величине соответствующего запаса, т. e.

Д Н = − VН

,а

Д В = − VВ

.

Максимальное допустимое смещение середины поля рассеяния относительно середины поля допуска TΔ (при TΔ > ω Δ ), не вызывающее появление дефицита по предельным значениям (рис. 43, б) Отрицательные значения запаса свидетельствуют о наличии дефицита по соответствующему предельному значению, т. e. данный технологический процесс не гарантирует производство продукции без брака и необходимо принять меры по улучшению его качества. Понятия запасов

ω ,VH ,VB можно распространить и на

величину снимаемого слоя припуска там, где это целесообразно. Если при решении задачи заранее установлены предельные значения припусков, то полученные при расчете их фактические значения должны находиться в установленных пределах. Выход полученных при расчете значений припуска приводит к снижению качества технологического процесса. Если расчетная величина припуска окажется меньше допустимой, т. e. меньше минимально необходимого значения припуска, то это приведет к появлению следов предшествующей обработки и снижению качества поверхности. Если расчетное значение припуска окажется больше наибольшего допустимого значения, то это может привести к поломке инструмента или повышенным деформациям системы СПИД и, как следствие, к снижению точности обработки. При решении проектных задач нужное распределение общего запаса

по

предельным запасам VH и VB достигается выбором исходного значения замыкающего звена. Если в качестве исходного принять наименьшее регламентированное значение замыкающего звена, то в результате расчета номинала определяемого звена будет найдено

Размерный анализ технологий в редакторе технологических процессов РТП2000_______________________________________12

такое его значение (до округления), которое обеспечит VH = 0 и VB = ω .

Если в качестве исходного принять наибольшее регламентированное значение, то в результате расчета окажется VH = ω , а VB = 0 . Наконец, если в качестве исходного принять среднее значение замыкающего звена, то запасы по предельным значениям окажутся одинаковыми, т. e. VH = VB = 0,5ω .

1.3. Определение вероятности выхода замыкающего звена за регламентированные значения

Размерный анализ технологий в редакторе технологических процессов РТП2000_______________________________________13

Дефицит по предельным значениям замыкающего звена, полученный в результате размерного анализа технологического, процесса, свидетельствует о недостаточной надежности процесса. При размерном анализе действующих процессов дефициты возникают из-за недостаточной степени проработки технологического процесса в период его проектирования и освоения, что создает предпосылки к возникновению брака деталей. Однако принятые для оценки качества технологического процесса величины дефицитов Дн и Дв или равные им по абсолютной величине, но имеющие отрицательные значения запасов Vн и Vв с количественной стороны недостаточно характеризуют степень надежности технологического процесса. Одна и та же величина дефицита Дн или Дв при разном допуске на размер ТΔ и разном законе распределения значений замыкающего звена приводит к различной частоте выхода значений звена за установленные пределы. Поэтому для оценки качества действующего технологического процесса, когда можно иметь более точные сведения о законах рассеяния составляющих и замыкающих звеньев цепей, целесообразно определять вероятность выхода замыкающего звена за его регламентированные предельные значения. Для оценки вероятностей выхода за предельные значения принято три параметра: РН — вероятность выхода за нижнее предельное значение; РВ — вероятность выхода за верхнее предельное значение; РО — вероятность выходов за оба предельных значения. Вид формул для расчета указанных вероятностей зависит от закона распределения, которому подчиняется данное замыкающее звено, от величины смещения фактического поля рассеяния значений звена, от поля допуска и других факторов. При одностороннем дефиците и распределении значений замыкающего звена по закону равной вероятности (рис. 44, а).

PH = PВ =

Amin( Δ ) − Amin( ΔФ )

ω Amax(ΔФ ) − Amax(Δ )

ω

(29) (30)

При двустороннем дефиците (рис. 44, б) по формулам (29) и (30) определяют

PH и

PB , а затем находят вероятность выхода за предельные значения PO = PH + PB (31) Формулы

(29)

и

(30)

справедливы

только

при

наличии

дефицита

по

соответствующему предельному значению. Если по данному предельному значению имеет место не дефицит, а запас, то вероятность выхода за это предельное значение

Размерный анализ технологий в редакторе технологических процессов РТП2000_______________________________________14

принимается равной нулю. При расчете по формулам (29) и (30) значение вероятностей больше единицы получается при полном смещении поля рассеяния от поля допуска ТΔ (рис. 44, в). В этом случае необходимо убедиться, что

Amin( Δ ) − Amax(Δф) > 0 и

Amin( Δф) − Amax(Δ ) > 0

Если эти неравенства выполняются, то имеет место смещение поля рассеяния

ωΔ

относительно поля допуска Т Δ без перекрытия, и вероятность выхода за одно из предельных значений принимается равной единице, а за второе — нулю. Такой случай редко может встретиться в действующих технологических процессах, но он должен быть предусмотрен при расчетах на ЭВМ. При распределении значений замыкающего звена по закону равнобедренного треугольника также возможны несколько случаев, отличающихся видом формул для расчета вероятностей выхода. При одностороннем дефиците, когда имеет место незначительное смещение поля рассеяния

ω Δ относительно поля допуска Т Δ и середина поля рассеяния Aср ( ΔФ )

остается в пределах допуска (рис. 45, а и б), т. e.

Amin( Δ ) < Aср ( ΔФ ) < Amax(Δ )

,

вероятности PH и PB можно определить по формулам:

PH = 2 PВ = 2

( Amin( Δ ) − Amin( ΔФ ) ) 2

ω Δ2

( Amax(ΔФ ) − Amax(Δ ) ) 2

ω Δ2

(34) (35)

Так как Д H = −VH , Д В = −VВ , формулы (34) и (35) можно записать в более простом виде:

PH = PВ =

2VН2

ω Δ2 2VВ2

ω Δ2

(36) (37)

При расчетах в эти формулы подставляют полученные ранее значения Vн и Vв со знаком минус. Если VH > 0 или VВ > 0 , то определение соответствующего показателя Рн или Рв не имеет смысла, и он принимается равным нулю.

Размерный анализ технологий в редакторе технологических процессов РТП2000_______________________________________15

Если дефицит двусторонний, т. e. TΔ < ω Δ , VН < 0 и VB < 0 , но середина поля рассеяния

Aср ( ΔФ )

находится в пределах поля допуска TΔ (рис. 45, в), то PН , РВ и P0

определяют по формулам (36), (37) и (31). Если дефицит односторонний, а середина поля рассеяния смещается за пределы допуска Т Δ , но перекрытие полей

PН = 1 − 2 PВ = 1 − 2

ω Δ и Т Δ сохраняется (рис. 45, г, д), то

( Amax(ΔФ ) − Amin( Δ ) ) 2

ω Δ2

( Amax(Δ ) − Amin( ΔФ ) ) 2

ω Δ2

(38) (39)

Если дефицит двусторонний и находится за пределами допуска (рис. 45, e, ж), то оба показателя

Aср ( ΔФ )

рассчитывают по формулам (38) и (39) и затем может быть

получен показатель PO по формуле (31). Если в этом случае требуется рассчитать только

PO то можно воспользоваться формулами: при

Aср ( ΔФ ) < Amin( Δ )

(рис. 45, е)

PО = 1 − TΔ

при

Aср ( ΔФ ) > Amax(Δ )

Amax(ΔФ ) − Aср ( Δ ) ⎛ ωΔ ⎞ ⎜ ⎟ ⎝ 2 ⎠

2

; (40)

(рис. 45, ж)

PО = 1 − TΔ

Aср ( Δ ) − Amin( ΔФ ) ⎛ ωΔ ⎞ ⎜ ⎟ ⎝ 2 ⎠

2

; (40)

При нормальном законе распределения значений замыкающего звена для расчета вероятности выхода значений замыкающего звена за регламентированные пределы используют значения нормальной функции распределения [4]:

1 Ф * ( х) = 2π

х −1t3 е 2 dt

∫

−∞

(42)

Ее математическое ожидание m = 0 , а среднеквадратичное отклонение

σ = 1 (рис.

46). Для того чтобы воспользоваться табличными значениями функции Ф * ( х ) , для

Размерный анализ технологий в редакторе технологических процессов РТП2000_______________________________________16

расчета вероятности выхода случайной величины за установленные пределы при других функциях распределения

F (х) , когда σ ≠ 1 , необходимо значения регламентированных

пределов выразить в долях среднеквадратичного отклонения а, рассчитанного для данного распределения. Кроме того, из симметричности нормального распределения относительно начала координат следует, что Ф * ( − х ) = 1 − Ф * ( х ) . С учетом этого вероятность выхода замыкающего звена за регламентированные пределы определяют по формулам:

PН = Ф * ( х Н )

(43)

PВ = Ф * ( х В )

(44)

Здесь хн и хв представляет собой значение аргумента, выраженное в долях σ:

х Н = t( Δ ) хВ = t(Δ)

Amin( Δ ) − Aср ( ΔФ ) 0,5ω Δ

(45)

Aср ( ΔФ ) − Amax(Δ ) 0,5ω Δ

(46)

Значение аргументов может оказаться отрицательным и положительным. При двустороннем дефиците вероятность Р0 определяют по формуле (31).

1.4. Округление расчетных номиналов При решении проектных задач расчетные значения номинала целесообразно округлять, согласуя число десятичных разрядов после запятой с точностью данного размера. Округление номинала приводит к смещению среднего и предельных значений замыкающего звена и может, несмотря на наличие запаса по допуску, привести к появлению дефицита по одному из предельных значений. Величину приращения (или коррекции) номинала при его округлении определяют по формуле

K ( о ) = A(o ) − A( опр ) Если при решении проектной задачи запас по допуску

ω (Δ) = 0

, то округление

расчетных номиналов вызовет появление дефицита. При наличии запаса по допуску округление следует производить, соблюдая следующие правила:

Размерный анализ технологий в редакторе технологических процессов РТП2000_______________________________________17

а)

если

в

качестве

исходного

значения

замыкающего звена принято его

минимальное регламентированное значение, то округление номиналов увеличивающих звеньев следует производить в сторону увеличения, а уменьшающих — в сторону уменьшения на величину, не превышающую запас по допуску ( б) если максимальное увеличивающих

);

в качестве исходного значения замыкающего звена принято регламентированное звеньев

следует

значение,

производить

уменьшающих - в сторону увеличения допуску;

K (о) ≤ ω (Δ )

на

то округление в

величину,

сторону не

его

номиналов

уменьшения,

а

превышающую запас по

Размерный анализ технологий в редакторе технологических процессов РТП2000_______________________________________18

в) если в качестве исходного значения замыкающего звена принято его среднее регламентированное значение, то округление номиналов

следует

сторону, дающую меньшее абсолютное значение приращению

половину запаса по допуску;

K (о) ≤

K (о )

производить

в

, не превышающее

ω (Δ) 2

Допускается производить округление номиналов и нарушая указанные правила, если возникающий при этом дефицит по предельным отклонениям незначителен и не превышает определенной величины. Если, например, замыкающее звено — размер, то величина дефицита, составляющая 5—10 % величины его допуска, окажется в пределах погрешностей измерений и существенно не отразится на качестве детали. Если замыкающее звено — припуск, то появление дефицита по нижнему предельному значению, составляющего 10—20 % исходной минимальной величины, допустимо, так как минимальные припуски назначаются по статистическим данным и имеют также определенную ошибку.

1.5. Алгоритмы расчета технологических операционных цепей Расчет размерных цепей на ЭВМ целесообразно вести в средних значениях. Алгоритм 1 преобразования исходных данных в средние значения: 1. Определить

координату середины поля допуска

каждого из составляющих

звеньев:

Δω (i ) = 2.

Δ В (i ) + Δ Н (i ) 2

Определить

среднее

значение

каждого

из

составляющих звеньев:

Аср (i ) = Ai + Δω (i ) 3. Определить половину поля допуска (колебания) каждого из составляющих звеньев:

Размерный анализ технологий в редакторе технологических процессов РТП2000_______________________________________19

ω (i ) 2

=

Δ В (i ) − Δ Н (i ) 2

4. Записать информацию в форме среднего значения:

Аср (i ) ±

ω (i ) 2

В проектных задачах в качестве замыкающего звена чаще всего выступают припуски или чертежные размеры. Если замыкающее звено — припуск, на него могут быть заданы либо одно минимальное значение, либо минимальное и максимальное. И в том и в другом случае следует в качестве исходного (при расчетах) принимать минимальное значение. Если замыкающее звено — чертежный размер, задают два его предельных значения. В качестве исходного для расчета цепей может быть принято минимальное, среднее или максимальное значение. Если нет особых соображений по расположению поля рассеяния замыкающего звена относительно чертежных заданных предельных значений, то в качестве исходного для расчетов принимают среднее значение замыкающего звена. В этом случае при наличии запаса по допуску ( ω ≥ 0 ) запасы по верхнему и нижнему предельному значению будут одинаковы ( VН = VB ). После окончания расчета

цепи в случае получения дефицитов следует

скорректировать допуски операционных размеров в сторону ужесточения для того, чтобы обеспечить ужесточение

получение

заданного

невозможно,

чертежом

необходима

размера

корректировка

замыкающего процесса.

звена.

Если

Если

имеются

значительные запасы, допуски на операционные размеры могут быть расширены. Алгоритм расчета включает операции округления полученного результата, описанные в предыдущем разделе. Решение цепи, в которой замыкающим звеном является припуск, может быть осуществлено с помощью этого же алгоритма в том случае, если будет регламентировано не только минимальное, но и максимальное значение припуска. Тогда точно так же, как и в случае замыкающего звена — чертежного размера в результате расчета будут определены запасы или дефициты по верхнему (максимальному) и нижнему (минимальному) значению припуска. На многих операциях максимальный припуск лимитируется прочностью инструмента, жесткостью системы СПИД и т. д. Если таких ограничений нет, значения максимального припуска можно задавать произвольно. Алгоритм 2 решения проектной задачи: 1. Определить половину ноля допуска (колебания) замыкающего звена:

Размерный анализ технологий в редакторе технологических процессов РТП2000_______________________________________20

а) метод максимума-минимума

ω (Δ)

n

ω (i )

i =1

2

= ∑ ξ (i )

2

б) вероятностный метод

ω (Δ)

ω (i )

i =1

2

∑ξ (3i ) λ3i (

=t

2

n

)2

2. Определить запас по допуску замыкающего звена

⎛ ω (Δ) ⎞ ⎟⎟ ω = Amax(Δ ) − Amin( Δ ) − 2⎜⎜ 2 ⎝ ⎠ 3. Проверить условие

ω ≥0 4. Определить среднее расчетное значение замыкающего звена, если исходным является значение: а) минимальное

Aср ( Δ ) = Amin( Δ ) +

ω (Δ) 2

б) максимальное

Aср ( Δ ) = Amax(Δ ) −

ω (Δ) 2

в) среднее

Aср ( Δ ) =

Amin( Δ ) + Amax(Δ ) 2

5. Определить среднее значение звена с искомым (определяемым номиналом): n −1 ⎞ 2 ⎛ Aср (опр ) = ⎜⎜ Aср ( Δ ) − ∑ ξ (i ) Aср (i ) ⎟⎟ i =1 ⎠ ξ (опр ) ⎝

6.

Определить номинальное значение звена с искомым (определяемым

номиналом):

A( опр ) = Aср ( опр ) + 7. номинала

ω ( опр ) 2

− Δ В (опр ) = Aср (опр ) − Δω (опр )

Округлить полученное значение и записать скорректированное значение 2, 4

;

8. Определить величину внесенной коррекции:

Размерный анализ технологий в редакторе технологических процессов РТП2000_______________________________________21

K ( о ) = A(o ) − A( опр ) 9. Скорректировать среднее значение искомого (определяемого) звена3:

Aср (о ) = Aср (опр ) + К ( о ) 10. Скорректировать среднее значение замыкающего звена3:

Aср ( ΔФ ) = Aср ( Δ ) + ξ (опр ) К (о ) 11. Определить фактическое минимальное значение замыкающего звена с учетом коррекции:

Amin( ΔФ ) = Aср ( ΔФ ) −

ω (Δ) 2

12. Определить фактическое максимальное значение замыкающего звена с учетом коррекции:

Amax(ΔФ ) = Aср ( ΔФ ) +

ω (Δ) 2

13. Определить запас (дефицит) по нижнему предельному значению замыкающего звена4:

VН = Amin( ΔФ ) − Amin( Δ ) 14. Определить запас (дефицит) по верхнему предельному значению замыкающего 5

звена :

VВ = Amax(Δ ) − Amax(ΔФ ) П p и м e ч а н и я:

1. Если окажется, что

ω (Δ) < 0

, то неизбежен выход

фактических значений замыкающего звена за установленные (регламентированные) пределы. При расчете без использования ЭВМ дальнейшее продолжение расчета нецелесообразно. Если

ω (Δ) = 0

, то округление номинала, определяемого из этой цепи,

производить невозможно. В общем случае должны соблюдаться условия: а) для цепи с заданным минимальным или максимальным исходным значением замыкающего звена:

ω ( Δ ) − K max ≥ 0 звена:

; б) для цепи с заданным средним исходным значением замыкающего

ω − 2 K max ≥ 0 ( K max — наибольшее значение возможной коррекции при

округлении номинала). 2. При отсутствии необходимости округления этапы расчета 7—14 не выполняют.

Размерный анализ технологий в редакторе технологических процессов РТП2000_______________________________________22

3.

Величину коррекции

K (о )

подставляют в формулы с полученным при

вычислении на этапе 8 знаком. 4.

Полученные отрицательные значения запасов свидетельствуют о выходе

фактических

значений

замыкающего

VН

и

VВ

звена

за

установленные

(регламентированные) пределы. Алгоритм 3 решения проверочной задачи: 1. Определить половину поля допуска (колебания) замыкающего звена: а) методом максимума-минимума

ω (Δ) 2

n

ω (i )

i =1

2

= ∑ ξ (i )

б) вероятностным методом

ω (Δ) 2

=t

n

ω (i )

i =1

2

∑ξ (2i ) λi2 (

)2

2. Определить среднее фактическое значение замыкающего звена: n

Aср ( ΔФ ) = ∑ ξ (i ) Aср (i ) i =1

3. Определить минимальное фактическое значение замыкающего звена:

Amin( ΔФ ) = Aср ( ΔФ ) −

ω (Δ) 2

4. Определить максимальное фактическое значение замыкающего звена:

Amax(ΔФ ) = Aср ( ΔФ ) +

ω (Δ) 2

5. Определить запас (дефицит) по нижнему предельному значению замыкающего звена:

VН = Amin( ΔФ ) − Amin( Δ ) 6. Определить запас (дефицит) по верхнему предельному значению замыкающего звена:

VВ = Amax(Δ ) − Amax(ΔФ ) 7.

Определить смещение среднего фактического значения замыкающего звена

относительно среднего регламентированного 1:

Размерный анализ технологий в редакторе технологических процессов РТП2000_______________________________________23

e = Aср ( ΔФ ) − Aср ( Δ ) = Aср ( ΔФ ) − 8.

Определить

вероятность

Amax(Δ ) + Amin( Δ ) 2 выхода

значений

замыкающего звена за

выхода

значений

замыкающего звена за

регламентированное нижнее значение2,3:

⎛ ⎞ ⎜ A − Aср ( ΔФ ) ⎟ min( Δ ) ⎟ PH = Ф * ⎜ t Δ ω (Δ) ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ 2 9.

Определить

вероятность

регламентированное верхнее значение2,3:

⎛ ⎞ ⎜ A ⎟ ср ( ΔФ ) − Amax( Δ ) ⎟ ⎜ PВ = Ф * t Δ ω (Δ) ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ 2 10.

Определить

вероятность

выхода

значений

замыкающего

звена

за

регламентированные предельные значения:

Pо = PH + PВ П p и м e ч а н и я: 1. Расчет запасов Vн и Vв , и смещения e (пункты 5, 6 и 7) производится только для звеньев с регламентированными предельными значениями. 2.

Вероятности PН , PВ и Pо рассчитывают только для замыкающих звеньев с

регламентированными предельными значениями. Расчетные формулы даны для случая, когда применяется вероятностный метод расчета цепей и замыкающее звено имеет нормальный закон распределения. 3. Ф* — нормальная функция распределения. 4.

При распределении замыкающего звена по законам равной вероятности и

Симпсона (по закону прямоугольника и треугольника).

Вероятности PН и PВ

рассчитывают по формулам (29), (30) и (34), (35).

2. Автоматизация размерного анализа Размерный анализ является рутинным и трудоемким процессом, который весьма сложно выполнить без использования средств автоматизации. Дело в том, что для

Размерный анализ технологий в редакторе технологических процессов РТП2000_______________________________________24

решения одной цепи необходимо применить 15 – 18 формул, а даже для простых деталей число связанных цепей обычно более 10. Кроме того расчет обычно выполняется многократно, так как предусмотреть корректное решение в первом варианте технологии, как правило, не удается. Связанные цепи решаются не в порядке их выявления, а определяется по наличию условия решения цепи (возможность решения цепи определяется наличием в ней только одного замыкающего размера и одного размера с неизвестным номиналом). Учитывая сложность процесса анализа, для его реализации разрабатываются специальные программы, которые используются автономно или в комплексе с другими программными средствами автоматизации инженерного труда. Подобный

компонент

для

размерного

анализа

встроен

в

систему

автоматизированного проектирования технологических процессов RTP2000. Возможности этого компонента рассматривается далее.

2.1. Размерный анализ средствами RTP2000 Размерный анализ выполняется для разработанного в RTP2000 варианта технологического маршрута, причем для каждого маршрута анализ может выполняться в разных координатных направлениях. RTP2000 позволяет получить геометрическую информацию о детали и заготовке из файлов графического редактора, позволяющего создавать описания в форматах KSF, например редактора Компас, а так же представить результаты анализа в графической форме (в виде операционных эскизов). Возможен анализ и на основе текстового описания исходной информации.

2.1.1. Подготовка исходной информации для размерного анализа на основе текстового описания Размерный анализ позволяет выявлять и анализировать только плоскостные размерные цепи (анализ пространственных цепей реализуется слишком сложно), поэтому для одной детали нужно провести несколько анализов в разных координатных направлениях. Например, для вала, втулки или диска - два анализа (один в осевом

Размерный анализ технологий в редакторе технологических процессов РТП2000_______________________________________25

направлении, а другой - в радиальном). Для корпусных деталей число координатных направлений обычно больше трех. Исходная информация для размерного анализа подготавливается технологом: Она составляет: 1. сведения о размерах детали, получаемые из конструкторского документа. 2. вариант чертежа заготовки с указанием схемы простановки размеров (без значений размеров и без предельных отклонений). 3. серийность производства, определяющая правила построения технологического процесса. 4. вариант технологического процесса, где для каждой операции разработана схема простановки операционных размеров (размеры указываются с учетом принятой схемы базирования и измерения детали на данной операции без значений номиналов и предельных отклонений). 5. точностные характеристики операций и заготовки. На основании исходной информации составляется текстовое описание с использованием специального алгоритмического языка, которое интерпретируется программой анализа. Обратим внимание на то, что программа сама выявляет размерные цепи и определяет последовательность их решения. В случае выявления синтаксических ошибок

или

при

недостаточной

информации

пользователю

выдаются

соответствующие сообщения и решение прерывается для внесения корректив. Рассмотрим, для примера, последовательность подготовки информации для размерного анализа технологии изготовления вала в направлении оси детали. Размеры определяются чертежом валика (параметры чертежа приняты из учебных соображений)

Размерный анализ технологий в редакторе технологических процессов РТП2000_______________________________________26

Валик изготавливается в условиях серийного производства. Технологом принята заготовка - штамповка обычной точности, в которой число ступеней меньше, чем у детали. Это сделано для упрощения и удешевления заготовки.

Предполагается следующий вариант изготовления валика (рассматриваем только те операции, которые изменяют состояние поверхностей детали по ее длине) На первом этапе выполняется фрезерование торцов. Базирование по длине осуществляется упором утолщения заготовки в установочную призму. От этой базы задается размер до левой фрезы. Расстояние между фрезами определяет операционный размер.

Размерный анализ технологий в редакторе технологических процессов РТП2000_______________________________________27

На втором этапе выполняется предварительная токарная обработка правой стороны заготовки с базированием детали в центрах (с плавающим передним центром) и упором в левый торец. Так как в заготовке правая ступень отсутствовала, она вырезается из напуска (торцевая поверхность появляется в этой операции) Задается размер от базовой поверхности до крайнего левого обрабатываемого торца и размер между обрабатываемыми торцами.

На третьем этапе выполняется предварительная токарная обработка левой стороны заготовки с базированием детали в центрах (с плавающим передним центром) и упором в правый торец. Задается размер от базовой поверхности до обрабатываемого торца.

На четвертом и пятом этапах осуществляется получистовая обработка детали на токарном станке с использованием схем, аналогичных второму и третьему этапам. На этом этапе образуются фаски и канавки. На шестом этапе выполняется предварительное шлифование ступеней с подшлифовкой торцов справа.

Размерный анализ технологий в редакторе технологических процессов РТП2000_______________________________________28

На седьмом этапе выполняется предварительное шлифование ступеней с подшлифовкой торцов слева.

На восьмом этапе осуществляется термообработка ступени. В ходе термообработки (согласно типовой технологии) наблюдается "угар" материала на величину 0.003 - 0.006 мм. На девятом и десятом этапах осуществляется окончательное шлифование ступеней с подшлифовкой торцов по схемам, аналогичным шестому и седьмому этапам. На

одиннадцатом,

заключительном

этапе

осуществляется

хромирование

поверхностей с толщиной покрытия 0.1 - 0.2 мм, после чего получается готовая деталь.

2.1.2. Построение схемы размерного анализа В схеме размерного анализа, которая используется для создания текстового описания размерных связей, обобщается вся исходная информация и идентифицируются поверхности. В схему могут быть включены не все поверхности детали, а только те, которые оказывают существенное влияние на собираемость изделия (узла), в который входит деталь. Например, можно не учитывать размеры переходных поверхностей, канавок для выхода шлифовального круга, фаски и пр. Принятие решения о включении поверхностей в схему анализа делает технолог. Схема вычерчивается в виде эскиза, начиная с заготовки и кончая деталью. В связи с тем, что в ходе анализа возможны коррективы, схему желательно рисовать на достаточном формате и не плотно. Вертикальные разделительные линии схемы определяют поверхности детали, а горизонтальные поверхностей.

разделительные

линии

определяют

каждое

новое

состояние

Размерный анализ технологий в редакторе технологических процессов РТП2000_______________________________________29

Каждая новая поверхность условно обозначается кружком, а поверхность, которая “пропала” в ходе обработки - звездочкой. При этом совершенно необходимо соблюдать правило – новая поверхность при механической обработке получается “в теле” детали, а при нанесении покрытия – “в воздухе”. Так что расположение новых поверхностей определяется обрабатываемой стороной детали. Припуски условно обозначаются двойной толстой (в примере красной) линией, а толщины покрытий и угаров – одинарной толстой линией. На схеме можно не соблюдать размеры и пропорции. Симметричные детали можно вычерчивать с одной стороны оси. На схеме слева выделяется колонка для записи справочной информации о технологических операциях, а справа - для записи примечаний о размерах и т.п. Для идентификации размеров каждая поверхность нумеруется оригинальным числовым значением или (рекомендуется) числами, составленными по схеме нннннсс где

нннн – номер поверхности; сс – стадия обработки (00 – заготовка, 01 – первая стадия и т.п.).

При такой схеме идентификации в процессе анализа результатов значительно проще определить операцию, в которой используется данный размер.

2.2. Алгоритмический язык описания схемы анализа Исходная информация для размерного анализа представляется в виде текстового файла, написанного с использованием очень простого языка описания размерной цепи (в дальнейшем языка), неформальное описание которого приводится далее. В языке используются зарезервированные слова для описания разделов и указателей (выделяются жирным наклонным шрифтом), а так же идентификаторы размеров и знаки – разделители. Можно применять заглавные или прописные буквы. Каждый размер описывается на отдельной строке текста. В тексте можно использовать комментарии, которые транслятором пропускаются. Признаком начала комментария является знак "//" , после которого текст до конца строки считается комментарием.

Размерный анализ технологий в редакторе технологических процессов РТП2000_______________________________________30

Описание представляется разделами деталь, размеры, заготовка, маршрут, порядок которых изменять не допустимо. Раздел размеры можно пропустить, если для его заполнения нет информации. Текст описания размерной цепи должен завершаться ключевым словом конец, после которого система дописывает в текст результаты анализа.

2.2.1. Структура описания Структура описания каждого раздела регламентирована в виде. //комментарий деталь размеры детали размеры все размеры с известными номиналами (настроечные, толщины покрытий и пр.) заготовка поверхности размеры маршрут поверхности операции 1 технологические размеры операции 1 припуски операции 1 поверхности операции 2 ……… конец

Размерный анализ технологий в редакторе технологических процессов РТП2000_______________________________________31

Между описаниями разделов и операций целесообразно вставлять (не обязательно) пустые строки, что упрощает чтение текста при поиске ошибок. В любом месте текста можно вставлять комментарии. Комментарием система считает текст после символов «//» (две наклонные линии) до конца строки.

Размерный анализ технологий в редакторе технологических процессов РТП2000_______________________________________32

2.2.2. Описание поверхностей Поверхности, образуемые в операциях или заготовке, описываются по схеме: список поверхностей : точностные параметры На новой строке через запятую перечисляются новые поверхности, образованные на данной стадии обработки детали, на которые распространяются следующие далее точностные параметры (если список велик, он может быть продолжен на нескольких строках). Символ двоеточия завершает список. На следующей строке указываются точностные параметры. В разделе описания поверхностей пустые строки не допускаются. Точностные параметры указываются резервированными словами, после которых записывается знак равенства "=" и числовое значение параметра. Применимы следующие идентификаторы: IT — квалитет точности размера (по принципу "умолчания" 14); RZ — шероховатость поверхности (параметр Rz в мкм); H — высота дефектного слоя в мкм; PZ — погрешность размера от коробления заготовки (в мкм на мм длины); EЕ — погрешность установки и закрепления в мкм; PR — значение минимального припуска для выполнения данной операции в мм. MSS — значение минимальной величины срезаемого слоя материала (в мм ) KU — коэффициент уточнения операции, определяющий степень уменьшения исходных погрешностей (эксцентриситет, смещение оси и т.п.) в результате ее выполнения. По умолчанию он имеет значение 0.05. Естественно, если задано значение PR, описывать значения параметров RZ, H, MSS, PZ и EЕ нет необходимости и наоборот. В строках с описанием параметров точности может быть указано наименование операции или тип заготовки. В системе анализа предусмотрена специальная справочная база данных, которая содержит все точностные сведения для распространенных операций и типов заготовок, а также рекомендации по назначению толщин металлических покрытий и сведения по химико-термической обработке, необходимые при размерном анализе. Она может дополняться и редактироваться с учетом требований конкретного производства. Так что назначение точностных характеристик не представляет какой либо сложности и сводится к поиску и выбору нужной информации. В строке параметров может присутствовать произвольный текст комментария о методе обработки. Например, новые поверхности 101 и 501 в стадии 01 описываются в виде

Размерный анализ технологий в редакторе технологических процессов РТП2000_______________________________________33

101,501: фрезерование чистовое rz=35 h=50 it=11

2.2.3. Описание размеров в направлении оси детали Размерная схема в направлении оси детали типа тела вращения или плоской корпусной детали является основной. Для такой схемы не предусмотрены специальные описатели. Размеры являются основными объектами описания. Условно принято все размеры обозначать номерами границ (левой и правой), между которыми указан данный размер на схеме размерной цепи, заключая их в квадратные скобки. Например [100 300]

[201 301]

Обозначение границы (поверхности) складывается из ее порядкового номера и номера операции или стадии обработки (два последних разряда), в которой появляется эта поверхность. Такое обозначение позволяет упростить поиск размеров в схеме размеров. При описании размеров с известными номиналами в разделах деталь и размеры номинал указывается после обозначения размера. Если известны отклонения, они указываются в круглых скобках, причем нулевые отклонения должны быть записаны явно, а знак плюс можно не писать. Размеры могут задаваться номиналами без указания поля допуска. В этом случае поля допусков для них назначает система анализа, используя поле допуска js14. Размеры могут задаваться предельными размерами. Поля допусков, при их наличии,

должны быть указаны сразу за описанием

номинала. Некоторые размеры детали могут быть замыкающими, если они не получаются ни в одной из операций технологического процесса непосредственно. Такие размеры выявляются системой анализа автоматически и не требуют дополнительных пометок. Для технологических размеров, как правило, заранее не известны ни номиналы, ни точностные параметры. Для них необходимо лишь указать желательное расположение поля допуска. В языке принято следующее: Для направления анализа вдоль оси симметричное расположение поля допуска предполагается по принципу "умолчания" (если нет специальных указаний на этот счет). Если указано ключевое слово вал, то поле допуска располагается "в минус", т.е. как для основного вала.

Размерный анализ технологий в редакторе технологических процессов РТП2000_______________________________________34

При написании ключевого слова отверстие (допустимо сокращение до трех символов) - как для основного отверстия, т.е. "в плюс". Припуски, являясь специфическими размерами,

должны помечаться ключевым

словом припуск (допустимо сокращение до четырех символов), причем описание припусков должно быть выполнено после описания размеров каждой операции. Для каждого размера или припуска должна быть отведена новая строка, которая должна начинаться с обозначения размера. Ключевые слова размещаются после обозначения размера. На некоторых деталях размеры указаны симметрично относительно некоторой оси. Они, как правило, не связаны с другими размерами. Для таких размеров в языке предусмотрен указатель вида: симметрично <имя оси> Оси можно именовать произвольными последовательностями символов (не более 16). Для теоретической оси детали резервируется имя «*» - звездочка. Это имя можно не записывать. После явного объявления нескольких осей необходимо указать смещение между осями, в противном случае решение становится невозможным. Описания смещений могут опускаться. В этом случае все смещения осей система анализа принимает равными нулю. Описание смещения может присутствовать в разделах описания детали, заготовки или маршрута. Оно размещается после описания размеров, но перед описанием припусков (если оно есть). Описание

смещения

определяется

указателем

смещение,

после

которого

указываются имена двух осей и числовое значение смещения в виде: смещение [ <имя оси 1> < имя оси 2 > ] <числовое значение смещения в мм> Может быть указано одно имя. В этом случае в качестве второго имени система анализа принимает имя теоретической оси детали «*». Числовое значение может быть задано одним или двумя предельными значениями. В первом случае в качестве минимального система принимает нулевое значение смещения. Каждое смещение описывается в отдельной строке. Система

автоматически

корректирует

смещения

между

осями,

учитывая

коэффициент уточнения соответствующей стадии обработки (см. описание поверхностей).

Размерный анализ технологий в редакторе технологических процессов РТП2000_______________________________________35

Если в результате коррекции смещение становится менее 0.001,

оно принимается в

дальнейшем расчете равным нулю. Примеры обозначения размеров: [102 201] 30 (-0.2 0.3) [201 301] 58 (0 0.5) [101 223] 234 [205 401] 45k8 [206 401] 31H10 [322 323] 0.05 0.089 [121 333] 235 симм [121 333] 235 симметрично А смещение [А] 0.05 0.2 При создании схемы размеров следует иметь в виду, что в осевом направлении не допустимо объединять в одной схеме обработку наружных и внутренних поверхностей, даже если они связаны между собой.

2.2.4. Особенности описания размеров в поперечном (диаметральном) направлении. Размерная схема в диаметральном (перпендикулярно оси) направлении детали типа тела вращения имеет особенности описания, построения размерных цепей и анализа размеров. Для указания о том, что анализ выполняется в диаметральном направлении, в текст описания схемы размеров необходимо ввести указатель вида диаметральное направление Указатель записывается до определения размеров детали. Для

диаметрального

направления

анализа

расположение

поля

допуска

предполагается по принципу "умолчания" (если нет специальных указаний на этот счет) как для основного вала. Предусмотрены дополнительные указатели - линейные, диаметры и радиусы, которые должны записываться в отдельной строке по мере необходимости. По умолчанию система настраивается на ввод линейных размеров для осевого направления и размеров диаметров – в диаметральном направлении. Если в размерной схеме соответствующие размеры, дополнительных объявлений не требуется. Если же линейные размеры нужно описать после диаметров или радиусов, то следует применить указатель линейные.

Размерный анализ технологий в редакторе технологических процессов РТП2000_______________________________________36

При построении цепей и анализе размерных схем в диаметральном направлении все вычисления осуществляются относительно радиусов, хотя результаты представляются в диаметральных размерах. Система автоматически назначает каждой поверхности оригинальную ось симметрии, имя которой система определяет как <имя поверхности> + 90000.

При

объявлении диаметры система преобразует каждый диаметр в радиус, симметрируя его относительно соответствующей поверхности. При объявлении радиусы система только симметрирует размеры радиусов относительно оси поверхности. При анализе в диаметральном направлении в качестве размеров используются только радиусы, связывающие поверхности и оси этих поверхностей. В связи с такой однозначностью при создании схемы анализа достаточно указать только списки новых поверхностей. В указании самих размеров нет необходимости, если для размера не нужны специальные указатели, например указатель типа размера (вал или отверстие). При описании имен размеров детали можно ограничиться только указанием имени поверхности, заключив его в квадратные скобки, например [210]. Точно так же можно именовать и технологические операционные размеры, если для них необходим дополнительный указатель типа размера. Припуски, размеры угаров при термообработке и толщины покрытий должны указываться так, как это описано ранее, в виде размеров. При описании поверхностей в диаметральном направлении в каждой операции маршрута необходимо применять указатель база, который указывает поверхность, являющуюся технологической базой (ориентирующей деталь в приспособлении) в диаметральном

направлении.

Этот

указатель

записывается

перед

описанием

обрабатываемых поверхностей. Указатель должен снабжаться указателем погрешности закрепления вида EЕ=<значение> где EЕ — погрешность установки и закрепления в мм; В указателе можно записать текст комментария о способе закреплении детали. Например: закрепление в 3х кулачковом патроне база 100 EE=0.45 Описание базовой поверхности сохраняется до последующего его изменения. Так что можно выполнять только оригинальные описания баз. В то же время описание подряд двух базовых поверхностей не имеет смысла.

Размерный анализ технологий в редакторе технологических процессов РТП2000_______________________________________37

В диаметральном направлении описатель смещения определяет смещение осей, но в описании указываются имена соответствующих поверхностей. смещение [ <имя пов. 1> < имя пов. 2 > ] <числовое значение смещения в мм> При желании определить смещение осей через смещение поверхностей необходимо указать биение [ <имя пов. 1> < имя пов. 2 > ] <числовое значение смещения в мм> В этом случае смещение осей будет пересчитываться через биение по формуле <смещение>=<биение>/2 Числовое значение смещения и биения представляется в вариантах, описанных ранее. Для указания условной поверхности, связанной с теоретической осью детали, можно применять обозначение в виде звездочки * или числа 0. Следует иметь в виду, что система автоматически устанавливает смещения осей поверхностей, появляющихся в процессе обработки, поверхностей заготовки и детали в случае, когда они не объявлены явно Все эти размеры участвуют в выявленных системой размерных цепях. Автоматическая процедура назначения смещений работает, используя следующие правила: 1. Все поверхности заготовки должны быть связаны. При отсутствии связей, описанных технологом, привязка выполняется к конструкторским базам — поверхностям с наибольшим числом связей. 2. Все поверхности детали должны быть связаны. При отсутствии связей: 1) для детали с выявленной теоретической осью (имеется операция центрования) не связанные поверхности привязываются к этой оси; 2) для детали без теоретической оси привязка выполняется

к конструкторским базам —

поверхностям с наибольшим числом связей. Поиск базовых поверхностей выполняется в направлении оси детали. 3. Для каждой технологической операции устанавливается связь обрабатываемой поверхности

с

технологической

базой.

Числовое

значение

смещения

устанавливается равным погрешности базирования на текущей операции. Если поверхность была связана с некоторой поверхностью на предшествующей стадии обработки, эта связь корректируется к учетом коэффициента уточнения операции.

При

наличии

скорректированное с учетом

подобной

связи

с

базовой

поверхностью

коэффициента уточнения операции смещение

складывается с погрешностью базирования.

Размерный анализ технологий в редакторе технологических процессов РТП2000_______________________________________38

При создании схемы размеров следует иметь в виду, что в диаметральном направлении имеется возможность объединять в одной схеме обработку наружных и внутренних поверхностей, если они связаны между собой.

2.2.5. Пример описания размерной схемы для направления «вдоль оси детали» Далее приведен пример описания размерной схемы для рассмотренного ранее примера в направлении оси детали. Все технологические размеры здесь назначаются с симметричным расположением предельных отклонений. // Схема размеров для координаты "B" // Деталь Валик тестовый деталь [101 210] 60(0 -0.1) [101 501] 300 [210 311] 15 [409 501] 100(0.05 -0.05) размеры [408 406] 0.003 0.006 [304 311] 0.1 0.2 заготовка 100,200,300,500: штамповка обычной точности rz=150 h=300 it=15 [200 300] [100 200] [100 500] маршрут 101,501: фрезерование чистовое rz=35 h=50 it=11 [101 200] [101 501] [100 101] припуск [501 500] припуск 302,402: точение черновое rz=110 h=80 it=14 [101 302] [302 402] [302 300] припуск 203: точение черновое rz=110 h=80 it=14 [203 501] [200 203] припуск 304,404: точение получистовое rz=40 h=50 it=13 [101 304] [304 404] [304 302] припуск [404 402] припуск

Размерный анализ технологий в редакторе технологических процессов РТП2000_______________________________________39

205: точение получистовое rz=40 h=50 it=13 [205 501] [203 205] припуск 406: шлифование черновое rz=30 h=40 it=10 [406 501] [406 404] припуск 207: шлифование черновое rz=30 h=40 it=10 [101 207] [205 207] припуск 409: шлифование чистовое rz=7 h=20 it=9 [409 501] [409 408] припуск 210: шлифование чистовое rz=7 h=20 it=9 [101 210] [207 210] припуск конец

2.2.6. Пример описания размерной схемы для поперечного направления Далее приведен пример описания размерной схемы для рассмотренного ранее примера в поперечном (диаметральном) направлении. // Схема размеров для координаты "G" // Деталь из описания направление диаметральное Деталь [108] 40 [202] 50 [309] 40 [407] 30h7 Размеры [404 406] 0.002 0.005 [309 307] 0.1 0.2 Заготовка 100,200,300: штамповка обычной точности rz=150 h=300 it=15 смещение [100 300] 0.5 1.3 смещение [200 300] 0.5 1.3 Маршрут закрепление в призмах база 200 EE=0.45 0: сверление rz=110 h=75 it=12 //центровые отверстия закрепление в центрах база 0 EE=0 202,302,402: точение черновое rz=110 h=80 it=14 [202] вал [302] вал [402] вал [200 202] припуск [300 302] припуск

Размерный анализ технологий в редакторе технологических процессов РТП2000_______________________________________40

[400 402] припуск закрепление в центрах база 0 EE=0 103: точение черновое rz=110 h=80 it=14 [103] вал [100 103] припуск закрепление в центрах база 0 EE=0 304,404: шлифование черновое rz=30 h=40 it=10 [304] вал [404] вал [302 304] припуск [402 404] припуск закрепление в центрах база 0 EE=0 105: шлифование черновое rz=30 h=40 it=10 [105] вал [103 105] припуск //термообработка ТВЧ угар 0.002 0.005 закрепление в центрах база 0 EE=0 307,407: шлифование чистовое rz=7 h=20 it=8 [307] вал [407] вал [304 307] припуск [406 407] припуск закрепление в центрах база 0 EE=0 108: шлифование чистовое rz=7 h=20 it=8 [108] вал [105 108] припуск //хромирование 0.1 0.2 Конец

2.2.7. Анализ варианта технологии После записи текста описания запускается процесс анализа. Для нашего примера решение завершается успешно с результатами: ------------ список выявленных размерных цепей число цепей 12 (из них замык.разм.детали 1 ) [100 101]=+<200 100>-[101 200] [501 500]=-[101 501]+[200 101]-[100 200]+<500 100> [302 300]=-[101 302]+[200 101]+<300 200> [200 203]=-<101 200>+[501 101]-[203 501] [304 302]=-[101 304]+<302 101> [404 402]=-[304 404]-[101 304]+[302 101]+<402 302> [203 205]=+<501 203>-[205 501] [406 404]=+[501 406]-[101 501]+[304 101]+<404 304> [205 207]=+<501 205>-[101 501]+[207 101] [409 408]=+[501 409]-<406 501>-[408 406] [207 210]=-<101 207>+[210 101] [210 311]=-[101 210]+<304 101>+[311 304] ----------------- результаты решения [100 101]=+<200 100>-[101 200]

Размерный анализ технологий в редакторе технологических процессов РТП2000_______________________________________41

припуск 2(-1.515 0.885) размер заготовки [200 100] 59(-0.36 0.84) -------------------------------------[501 500]=-[101 501]+[200 101]-[100 200]+<500 100> припуск 2(-1.495 3.325) размер заготовки [500 100] 305(-1.44 0.66) -------------------------------------[302 300]=-[101 302]+[200 101]+<300 200> припуск 1(-0.86 1.29) размер заготовки [300 200] 19(-0.05 0.65) -------------------------------------[200 203]=-<101 200>+[501 101]-[203 501] припуск 1(-0.55 1.03) технологический размер <101 200> 58(-1.05 0.15) -------------------------------------[304 302]=-[101 304]+<302 101> припуск 0(0.48 0.87) технологический размер <302 101> 76(-0.495 -0.245) -------------------------------------[404 402]=-[304 404]-[101 304]+[302 101]+<402 302> припуск 0(0.48 1.26) технологический размер <402 302> 126(0.225 0.475) -------------------------------------[203 205]=+<501 203>-[205 501] припуск 0(0.21 0.33) технологический размер <501 203> 241(0.17 0.23) -------------------------------------[406 404]=+[501 406]-[101 501]+[304 101]+<404 304> припуск 0(0.43 1.25) технологический размер <404 304> 126(0.09 0.23) -------------------------------------[205 207]=+<501 205>-[101 501]+[207 101] припуск 0(0.25 0.75) технологический размер <501 205> 241(-0.13 -0.07) -------------------------------------[409 408]=+[501 409]-<406 501>-[408 406] припуск 0(0.114 0.424) технологический размер <406 501> 100(-0.379 -0.159) -------------------------------------[207 210]=-<101 207>+[210 101] припуск 0(0.221 0.415) технологический размер <101 207> 60(-0.43 -0.31) -------------------------------------[210 311]=-[101 210]+<304 101>+[311 304] замыкающий размер детали 15(-0.157 0.157) запасы по допуску Wmin=0.058 Wmax=0.058 технологический размер <304 101> 75(-0.12 0.02) -------------------------------------время решения 0:0:1.592 для решения использован метод 'Min-Max' и все размеры ------------- решение успешно завершено -------------

Размерный анализ технологий в редакторе технологических процессов РТП2000_______________________________________42

Далеко не каждая схема анализируется успешно. В результате возможны негативные результаты. В этом случае система выводит сообщение и справочную информацию, которая помогает скорректировать технологию изготовления детали. В первой строке справочной информации указывается причина, которая вызвала остановку анализа. Далее выводится описание размерной цепи в виде цепочки обозначений размеров, в которой до знака равенства дан замыкающий, а после – составляющие размеры. После текста «справочные данные[номинал/допуск]»

в отдельной строке

выводится номинал и допуск замыкающего размера и после знака < суммарный допуск составляющих размеров. Далее перечисляются параметры составляющих размеров путем указания номинала и допуска. Например: 'Недостаточна точность при изготовлении [210 311]' [210 311]=-[101 210]+[304 101]+[311 304] справочные данные [номинал/допуск] [15/0.43] < 1.014 =[60/0.074]+[0/0.14]+[0/0.8]

Анализируя негативные результаты, технолог может принять несколько попыток исправления ситуации. Учитывая, что в базе данных записаны экономически целесообразные точностные параметры

операций,

можно

попробовать

увеличить

точность

изготовления

составляющих размеров на один квалитет. Это вполне реализуемо (но экономически не целесообразно). После введения корректив можно запустить анализ вновь. Если подобными простыми средствами обойтись не удается, необходима коренная коррекция технологии. Например, изменение схем простановки операционных размеров или введение дополнительных технологических операций. Возможно, необходимо уменьшить заданные конструктором допуски на покрытия. Даже в случае успешного завершения анализа необходимо проанализировать значения припусков, а так же число и состав составляющих размеров выявленных системой цепей. Слишком большие значения операционных припусков могут вызвать не приемлемое значение коэффициента использования материала. Большое число составляющих размеров в цепях и наличие в них размеров из резко отличающихся стадий обработки (например, стадия шлифования и стадия чернового точения) приводят к нестабильности технологии. В этих случаях целесообразно снова скорректировать технологический процесс.

Размерный анализ технологий в редакторе технологических процессов РТП2000_______________________________________43

3. Интерфейс системы анализа РТП2000 Размерный анализ в РТП2000 выполняется на стадии проектирования варианта маршрута. Для начала анализа на основе текстового описания размерных связей необходимо средствами РТП2000 создать маршрут и выбрать в нем закладку «размерный анализ». Текстовое описание определяется координатным направлением, для которого выполняется анализ, поэтому для начала необходимо в панели «координатное направление анализа» выбрать направление. После этого поле «размерно-технологическая схема» для набора текста описания размерных связей становится доступным. Синтаксический разбор текста позволяет выделить цветом основной текст, числовые значения и комментарии. Панель «управление анализом» позволяет активировать ряд функций, для чего используются кнопки и панели выбора: Кнопка

позволяет сохранить текст в виде текстового файла;

Кнопка

позволяет напечатать текст на принтере;

Кнопка

сохраняет текст описания в базе данных системы, после чего он

воспроизводится при выборе соответствующего координатного направления; Кнопка При

запускает процесс анализа.

написании

текста

можно

воспользоваться

панелью

выбора

«типовые

параметры…», которая позволяет выбрать точностные параметры операции или заготовки. Выбранные строки с параметрами вставляются с текст по текущей позиции курсора.

Размерный анализ технологий в редакторе технологических процессов РТП2000_______________________________________44

При наличии соответствующих прав, можно кнопкой

запустить редактор типовых

параметров и дополнить или изменить их значения. Поля панели «определение допуска….» предназначены для вычисления суммарного допуска звеньев цепи при анализе ошибочной ситуации. При наборе номинального значения и допуска или номинала и предельный отклонений система старается подобрать стандартное поле допуска и квалитет. При задании номинала и обозначения поля допуска и квалитета система определяет предельные отклонения и допуск. Кнопки со знаками плюс и минус позволяют суммировать определенные таким образом значения допусков. Щелчок мышкой по значению суммарного допуска очищает это значение.

4. Интеграция системы анализа с графическими редакторами RTP2000 позволяет получить геометрическую информацию о детали и заготовке из графических файлов в формате KSF редактора Компас.

Размерный анализ технологий в редакторе технологических процессов РТП2000_______________________________________45

В панели «координатное направление анализа» имеется ряд кнопок, позволяющих активировать функции интеграции системы анализа с графическими редакторами, позволяющими создавать файлы в формате KSF. Кнопка

«интерфейс с графическим редактором» предназначена для загрузки

геометрии и параметров размеров из файла в формате KSF. Кнопка

«чертить схему анализа» позволяет сохранить результаты проектирования

в виде файла в формате KSF. Кнопка

«передать результаты расчета в переходы» позволяет передать результаты

проектирования в описания переходов технологического процесса. Кнопка

«создать описание схемы размеров» позволяет автоматически составить

текст описания размерных связей на алгоритмическом языке на основании операционных эскизов. Последовательность интеграции может быть представлена следующими этапами: 1. создать чертеж детали и сохранить его в формате KSF; 2. создать чертеж заготовки и сохранить его в формате KSF; 3. подключить чертежи детали и заготовки к выбранному координатному направлению; 4. в закладках «операционные размеры» переходов маршрута указать схемы обработки и операционные размеры; 5. выполнить функцию «создать описание схемы размеров» и запустить анализ; 6. при наличии ошибок внести коррективы и повторить анализ; 7. при успешном завершении анализа передать данные в технологический процесс функцией «передать результаты расчета в переходы»; 8. при необходимости функцией «чертить схему анализа» подготовит результаты проектирования в виде файла в формате KSF и вычертить схемы графическим редактором. Чертеж заготовки по сути представляет собой эскиз варианта, в котором поверхности и размеры в выбранном координатном направлении должны полностью соответствовать чертежу детали. В противном случае система не в состоянии увязать размеры детали и заготовки автоматически. Поэтому чертеж заготовки следует выполнять путем копирования чертежа заготовки и его коррекции в части уточнения и упрощения формы.

Размерный анализ технологий в редакторе технологических процессов РТП2000_______________________________________46

Подключение чертежа детали и заготовки к выбранному координатному направлению осуществляется из панели, вид которой показан далее.

Геометрическая интерпретация загруженных данных показывается в окне «заготовка деталь», в котором сверху выводится чертеж заготовки, ниже – схема размеров детали или заготовки и еще ниже – чертеж детали. На первом этапе загружается «размеры детали» и кнопкой

чертеж детали, для чего активируется закладка

открывается нужный графический файл. Предварительно

соответствующими переключателями необходимо указать тип детали и направление. Погрешность привязки позволяет считать идентичными координаты, разность значений которых не превышает выбранную величину. Размеры со значениями менее установленных в поле «размеры менее…» в таблицу размеров не передаются. Это позволяет отсечь размеры фасок, канавок и других не существенных элементов формы, для которых размерный анализ не целесообразен. При чтении чертежа возможна ситуация, которая не позволяет выполнить увязку размеров. Например, в чертеже имеется выноска, поясняющая мелкие детали и вычерченная сбоку от самой детали. Размеры выноски, естественно, не привязаны к размерам детали. В этом случае система выдает предупреждение «несколько групп не связанных размеров» и прекращает дальнейшие вычисления. Для исправления ситуации необходимо: 1.

выбрать в таблице размеров координату (x1, y1, x2, y2) размера детали из

группы 1, к которому привязывается размер из другой группы и правой кнопкой

Размерный анализ технологий в редакторе технологических процессов РТП2000_______________________________________47

мышки вызвать функцию «запомнить координату». Выбранная координата показывается в индикаторе желтого цвета; 2.

выбрать в таблице размеров координату (x1, y1, x2, y2) размера детали из

другой группы, которую желательно увязать с первой и правой кнопкой мышки вызвать функцию «выполнить привязку координат», после чего данная группа исключается из таблицы, преобразуясь в первую группу. 3.

удалить из таблицы размеры с типами, не соответствующими данному

направлению. После успешного завершения коррекции данных предупреждение «несколько групп не связанных размеров» удаляется и выполняются необходимые вычисления и построения. Аналогично загружаются данные о заготовке. Система генерирует список поверхностей в заданном направлении, нумерует их и присваивает имена размерам путем указания поверхностей, между которыми проставлен размер. Система по расположению поверхностей вычисляет и серыми прямоугольниками показывает на схеме размеров расположение материала детали. В

данном

режиме

работы

обязательным

является

указание

в

закладках

«операционные размеры» переходов маршрута схем обработки, операционных размеров и другой информации. Естественно, подобные указания делаются только для тех переходов, где изменяются параметры каких либо поверхностей.

Размерный анализ технологий в редакторе технологических процессов РТП2000_______________________________________48

Для этого в переходе открывается закладка «операционные размеры» и выбирается координатное направление, в котором осуществляется данный переход (полагаем, что данные о детали и заготовке по тому направлению уже введены ранее). Переключатель «показать размеры» позволяет показать на схеме операционные размеры, размеры детали и заготовки. Кнопка

позволяет включить режим инвертирования положение материала

относительно границы; Кнопка

позволяет установить для выбранной поверхности параметры «угара»

или покрытия; Кнопка

позволяет установить для выбранной поверхности признак «угара» или

покрытия (признак на схеме представляется кружком зеленого цвета); Кнопка

позволяет

установить

для

выбранной

поверхности

признак

«обрабатывается». При этом поверхность рисуется красным цветом Кнопка

позволяет установить (удалить) размер между двумя выбранными

поверхностями; Кнопка

позволяет установить параметры и тип размеров.

Размерный анализ технологий в редакторе технологических процессов РТП2000_______________________________________49

Выбранные элементы схемы подсвечиваются желтым цветом. Признаком материала является прямоугольник серого цвета рядом с поверхностью. Выносные линии на схеме показывают связи поверхностей схемы с поверхностями детали и заготовки. Техника

работы

с

данным

интерфейсом

проста.

Достаточно

включить

соответствующей кнопкой нужный режим, после чего указывать поверхности на схеме. При определении параметров система активирует окно параметров. Окно параметров размеров показано далее.

Если указывается технологический размер, то номинальное значение для него не указывается (оно вычисляется в ходе анализа). Необходимо выбрать только тип размера и, если желательно полученное в результате расчета значение этого размера передать в переход, то нужно указать индекс соответствующего поля для записи размера. Если указывается настроечный размер (с известным номиналом), то задаются все параметры или их часть, но указание номинала обязательно. При наличии номинала установка обозначения поля допуска автоматически определяет предельные отклонения. Для записи параметров покрытий или угара материала используется окно:

В нем необходимо указать тип покрытия и его размеры. Если при выходе их окна включен

переключатель

«для

всех

поверхностей»,

то

устанавливаются для всех поверхностей с меткой «покрытие».

аналогичные

параметры