Порядок расчета припусков на обработку и предельных размеров по технологическим переходам

РАСЧЕТ ПРИПУСКОВ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ПРАКТИЧЕСКИМ ЗАНЯТИЯМ ПО

КУРСУ «ТЕХНОЛОГИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ»

для студентов специальностей

1-36 09 01 – Машины и аппараты пищевых производств

1-36 20 01 – Низкотемпературная техника

Могилев 2005

УДК 661.01

Рассмотрены и рекомендованы к изданию

на заседании кафедры

«Машины и аппараты пищевых производств»

Протокол №__ от _______ 2005 г.

Составитель ст. преподаватель Котягов Леонид Федорович

Рецензент к.т.н., доцент В.П. Чиркин

Теоретическая часть

Припуском на обработку называется слой металла, снимаемый с заготовки для получения готовой детали. Припуски подразделяют на:

– общие, т. е. удаляемые в процессе всей обработки поверхности детали до требуемого качества;

– межоперационные, удаляемые при выполнении отдельных операций.

Величина межоперационного припуска определяется как разность размеров, полученных на предыдущей а и последующей в операциях (рис. 1).

где Z_M – величина межоперационного припуска.

Общий припуск

Различают односторонние припуски, понимая под ними слои металла, снимаемые с одной стороны детали, и двухсторонние, снимаемые с двух сторон. Двухсторонние припуски делятся на симметричные и ассиметричные. Величина общего припуска Z_О зависит в основном от точности изготавливаемой детали. В машиностроении широко применяются два метода определения припусков на обработку деталей:

– опытно-статистический,

– расчетно-аналитический.

При определении припусков по первому методу общие и промежуточные величины припусков берутся по таблицам или ГОСТам, составленным на основании обобщения и систематизации производственных наблюдений ряда передовых заводов. Преимуществом этого метода является экономия времени, а существенным недостатком то, что припуски назначаются без учета конкретных условий реализации выбранного технологического процесса, а поэтому, как правило, завышенные.

Расчетно-аналитический метод определения припусков, разработанный профессором Кованом В.М., учитывает конкретные условия выполнения технологического процесса обработки и позволяет получить более точные значения припусков. При пользовании этим методом необходимо знать структуру припуска, т.е. из каких составляющих элементов состоит припуск. Структурные составляющие припуска представлены на рисунке 2.

Буквами на рисунке 2 обозначены:

– высота микронеровностей, образованных при выполнении предшествующей технологической операции (перехода);

– глубина дефектного слоя (выпуклости, вмятины, раковины, трещины), образованного при выполнении предшествующей технологической операции (перехода);

– пространственная погрешность, образованная при выполнении предшествующей технологической операции (перехода);

– погрешность установки на данном переходе.

В основу расчета минимального значения промежуточного припуска положено условие устранения погрешности обработки и дефектов поверхностного слоя, полученных на предшествующей обработке, а также погрешности установки (базирования и закрепления) на выполняемой операции (переходе).

В.М. Кован предложил ряд расчетных формул для определения промежуточных припусков. Приведем отдельные примеры:

1) Симметричный припуск на диаметр наружных и внутренних поверхностей тел вращения (вал, отверстие):

;

2) Симметричный припуск на две противолежащие параллельные плоские поверхности:

;

3) Ассиметричный припуск на одну из противолежащих плоских параллельных поверхностей:

;

4) Обтачивание цилиндрической поверхности заготовки, установленной в центрах, бесцентровое шлифование:

;

5) Развертывание плавающей разверткой, протягивание отверстий:

;

6) Суперфиниш, полирование, раскатка, обкатка:

;

7) Обработка лезвийным или абразивным инструментом без выдерживания размера черновой поверхности:

где – допуск размера на предыдущей операции (переходе).

8) Шлифование после термообработки:

а) при наличии :

;

б) при отсутствии :

;

Коэффициент 2 в формулах свидетельствует о том, что припуск дан на диаметр или на две стороны.

В целях сопоставления значения расчетного припуска с табличным или производственным определяется номинальный припуск по следующим формулам:

а) для наружных поверхностей: ;

;

б) для внутренних поверхностей: ;

В этих формулах:

– нижнее отклонение линейного размера заготовки;

– нижнее отклонение линейного размера детали;

– нижнее отклонение диаметра заготовки;

– нижнее отклонение диаметра детали;

– верхнее отклонение линейного размера заготовки;

– верхнее отклонение линейного размера детали;

– верхнее отклонение диаметра заготовки;

– верхнее отклонение диаметра детали.

Порядок расчета припусков на обработку и предельных размеров по технологическим переходам

Для наружных поверхностей	Для внутренних поверхностей

1. Пользуясь рабочим чертежом детали и картой технологического процесса механической обработки, записать в расчетную карту обрабатываемые элементарные поверхности заготовки и технологические переходы обработки в порядке последовательности их выполнения по каждой элементарной поверхности от черновой заготовки до окончательной обработки.
2. Записать значения R_Z, T, , T_d или T_l.
3. Определить расчетные минимальные припуски на обработку по всем технологическим переходам.
4. Записать для конечного перехода в графу «Расчетный размер» наименьший предельный размер детали по чертежу.	4. Записать для конечного перехода в графу «Расчетный размер» наибольший предельный размер детали по чертежу.
5. Для перехода, предшествующего конечному, определить расчетный размер прибавлением к наименьшему предельному размеру по чертежу расчетного припуска Z_min.	5. Для перехода, предшествующего конечному, определить расчетный размер вычитанием из наибольшего предельного размера по чертежу расчетного припуска Z_min.
6. Последовательно определить расчетные размеры для каждого предшествующего перехода прибавлением к расчетному размеру расчетного припуска Z_min следующего за ним смежного перехода.	6. Последовательно определить расчетные размеры для каждого предшествующего перехода вычитанием из расчетного размера расчетного припуска Z_min следующего за ним смежного перехода.
7. Записать наименьшие предельные размеры по всем технологическим переходам, округляя их увеличением расчетных размеров; округление производить до того же знака десятичной дроби, с каким дан допуск на размер для каждого перехода.	7. Записать наибольшие предельные размеры по всем технологическим переходам, округляя их уменьшением расчетных размеров; округление производить до того же знака десятичной дроби, с каким дан допуск на размер для каждого перехода.
8. Определить наибольшие предельные размеры прибавлением допуска к округленному наименьшему предельному размеру.	8. Определить наименьшие предельные размеры путем вычитания допуска из округленного наибольшего предельного размера.
9. Записать предельные значения припусков Z_max как разность наибольших предельных размеров и Z_min как разность наименьших предельных размеров предшествующего и выполняемого переходов.	9. Записать предельные значения припусков Z_max как разность наименьших предельных размеров и Z_min как разность наибольших предельных размеров предшествующего и выполняемого переходов.
10. Определить общие припуски и , суммируя промежуточные припуски на обработку.
11. Проверить правильность произведенных расчетов по формулам:
12. Определить общий номинальный припуск по формулам:	12. Определить общий номинальный припуск по формулам:

Рисунок 3 – Рабочий чертеж детали

Пример расчета припусков

3.1 Рассчитаем припуски на обработку и промежуточные предельные размеры для вал-шестерни П1.000.00.02 (рисунок 3).

Технологическим маршрутом обработки данной поверхности предусмотрена ее обработка на токарной черновой и токарной чистовой операциях. Все операции выполняются при установке заготовки в центрах. Расчет припусков на обработку поверхности проведем в форме таблицы 3.1

Таблица 3.1 – Расчет припусков и предельных размеров по технологическим переходам на обработку шейки вала (_–0,100)

Технологи- ческие переходы на поверхность (_–0,100)	Элементы припуска, мкм	2Z_min, мкм	Расчетный размер dp, мкм	Допуск Т_d, мкм	Предельный размер, мм	Предельные значения припусков, мм

Заготовка				–		40,34	40,3	41,4
Обтачивание черновое					2602	39,136	39,14	39,39
Обтачивание чистовое					2118	38,9	38,90	39,00
Итого

Записываем технологический маршрут обработки в первую графу таблицы 3.1 /3/. В нее также записываем соответствующие заготовке и каждому технологическому переходу значения элементов припуска из таблиц 4.3, 4.5, 4.6 /1, с.63-65/. Так как в качестве заготовки для детали экономически целесообразнее принимать прокат /4/, то из таблицы 4.3 для проката :

=150мкм; Т=150мкм.

Из таблицы 4.5 после обтачивания чернового =50мкм, Т=50мкм, после чистового обтачивания =30мкм, Т=30мкм.

Теперь переходим к заполнению графы . По таблице 4.7 /1, с.66-69/ для заготовок из сортового проката при обработке в центрах суммарные значения пространственных отклонений подсчитываются по формуле

/1, с.68/

Из схемы на этой странице видно, что .

По таблице 4.8 /1, с.71/ к=1,3.

После токарных черновой и чистовой обработок значения пространственных отклонений определим по формуле

, /1, с.73/

где к_у=0,06 для токарной черновой обработки, к_у=0,04 для токарной чистовой обработки /1, с.73/.

Тогда

Заносим найденные значения пространственных отклонений в таблицу 3.1.

Переходим к определению погрешности закрепления. При этом пользуемся таблицами 4.10, 4.11, 4,12, 4.13 /1, с.75-82/.

В конкретном случае обрабатывается наружный диаметр, т.е. выдерживается при обработке диаметральный размер, поэтому погрешность закрепления будем определять по таблице 4.10. Поскольку обработка проводится в центрах, то на основании примечания 2 к таблице 4.10 имеем, что при черновом и чистовом точении погрешность закрепления равна нулю. Данную графу для конкретного случая обработки можно было бы исключить из таблицы 3.1, но если бы операция выполнялась в трехкулачковом патроне, пневматическом патроне, зажимной цанге, то данная погрешность присутствовала бы и равнялась соответственно 370, 320 и 70мкм /1, с.75-76, табл. 4.10/.

На основании записанных в таблице данных производим расчет минимальных значений межоперационных припусков по формуле

Минимальный припуск на точение черновое

на чистовое

Рассчитанные значения минимальных припусков также заносим в таблицу 3.1.

Графа «Расчетный размер» заполняется начиная с конечного (в данном случае минимального расчетного) размера последовательным прибавлением расчетного минимального припуска каждого технологического перехода.

Таким образом, имея расчетный размер после последнего перехода (в данном случае после обтачивания чистового: 39–0,1=38,9мм), для остальных переходов получаем:

для обтачивания чернового ,

для заготовки .

Значения допусков каждого перехода принимаются по таблицам в соответствии с квалитетом того или иного вида обработки.

Так, для обтачивания чистового значение допуска составляет Т_d1=100мкм (чертежный размер), для обтачивания чистового по 12 квалитету Т_d2=250мкм /2, с.8, табл.4/. Допуск на наружный диаметр (заготовка из проката обычной точности прокатки) равен Т_{d 3}=1100мкм /2, с.169, табл.62/.

В графе «Предельный размер» наименьшее значение ( ) получается по расчетным размерам, округленным до точности допуска соответствующего перехода. Наибольшие предельные размеры ( ) определяются путем прибавления допусков соответствующих переходов к наименьшим значениям.

Таким образом, для обтачивания чистового наименьший предельный размер – 39,14, а наибольший – 39,14+0,25=39,39мм; для заготовки наименьший предельный размер – 40,3мм, наибольший – 40,3+1,1=41,4мм.

Минимальные предельные значения припусков равны разности наименьших предельных размеров выполняемого и предшествующего переходов, а максимальные значения – соответственно разности наибольших предельных размеров.

Тогда для чистового обтачивания

;

для чернового обтачивания

На основании данных расчета строим схему графического расположения припусков и допусков при обработке (рис. 4)

Общие припуски и определяем, суммируя промежуточные припуски и записываем их внизу соответствующих граф:

Общий номинальный припуск

По ГОСТ 2590-88 для данной детали принимаем стандартное значение диаметра круглого проката: .

Произведем расчет припусков на торцы детали П1.000.00.02 (рис. 3, размеры 15±JT14/2 и 61±JT14/2). Из таблиц допусков находим, что 15±JT14/2 15±0,2, 61±JT14/2 61±0,3. Составляем расчетную таблицу, в которую последовательно записываем значения элементов припуска. При этом исходим из того, что торцы образованы в результате разрезки прутка дисковой пилой, а далее обрабатываются на фрезерно-центровальной операции торцовыми фрезами.

Значение /1, табл. 4.4, с.64/.

Пространственные погрешности торца за счет неточности отрезки исходной заготовки

/1, табл. 4.4, с.64/,

Пространственные отклонения после фрезерования торцов

где к_ц=0,06 /1, с.73/.

Таблица 3.2 – Расчет припусков и предельных размеров по технологическим переходам на обработку торцов вала

Технологи- ческие переходы обработки	Элементы припуска, мкм	Z_min, мкм	Расчетный размер l, мкм	Допуск Т_l, мкм	Предельный размер, мм	Предельные значения припусков, мм

Припуск на размер 15±0,2
Заготовка				15,49		15,5	18,1
Фрезерование черновое			23,4		14,8		14,8	15,2	0,7	2,9
Припуск на размер 61±0,3
Заготовка				61,39		61,4	64,0
Фрезерование чистовое			23,4		60,7		60,7	61,3	0,7	2,7

Допускаемое отклонение размеров по длине заготовки при разрезке прутка дисковыми пилами для равно ±1,3 мм /1, табл. 4.4, с.64/. Следовательно, допуск на заготовку равен 2600 мкм.

Предельные размеры и припуски рассчитываются так же, как и в предыдущем примере. Строим расположение полей припусков и допусков, учитывая, что построение ведется на наружную поверхность. На рисунке 5 представлено расположение полей припусков и допусков для размера 15±0,2. Аналогично построения выполняются для размера 61±0,3.