Припуски, напуски и размеры.
Припуск на механическую обработку-это слой металла, удаляемый с поверхности заготовки с целью получения требуемых по чертежу формы и размеров детали. Припуски назначают только на те поверхности, требуемые форма и точность размеров которых не могут быть достигнуты принятым способом получения заготовки.
Припуски делят на общие и операционные. Общий припуск на обработку-это слой металла, необходимый для выполнения всех необходимых технологических операций, совершаемых над данной поверхностью. Операционный припуск — это слой металла, удаляемый при выполнении одной технологической операции. Припуск измеряется по нормали к рассматриваемой поверхности. Общий припуск равен сумме операционных.
Размер припуска существенно влияет на себестоимость изготовления детали. Завышенный припуск увеличивает затраты труда, расход материала, режущего инструмента и электроэнергии.
Заниженный припуск требует применения более дорогостоящих способов получения заготовки, усложняет установку заготовки на станке, требует более высокой квалификации рабочего. Кроме того, он часто является причиной появления брака при механической обработке.
Поэтому назначаемый припуск должен быть оптимальным для данных условий производства.
Оптимальный припуск зависит от материала, размеров и конфигурации заготовки, вида заготовки, деформации заготовки при ее изготовлении, толщины дефектного поверхностного слоя и других факторов.
Известно, например, что чугунные отливки имеют» дефектный поверхностный слой, содержащий раковины, песчаные включения; поковки, полученные ковкой, имеют окалину; поковки, полученные горячей штамповкой, имеют обезуглероженный поверхностный слой.
Оптимальный припуск может быть определен расчетно-аналитическим методом, который рассматривается в курсе «Технология машиностроения». В отдельных случаях (например, когда еще не разработана технология механической обработки) припуски на обработку различных видов заготовок выбирают по стандартам и справочникам.
Действительный слой металла, снимаемый на первой операции может колебаться в широких пределах, т.к. помимо операционного припуска часто приходится удалять напуск.
Напуск — это избыток металла на поверхности заготовки (сверх припуска), обусловленный технологическими требованиями упростить конфигурацию заготовки для облегчения условий ее получен ния. В большинстве случаев напуск удаляется механической обработкой, реже остается в изделии (штамповочные уклоны, увеличенные радиусы закруглений и др.).
В процессе превращения заготовки в готовую деталь ее размеры приобретают ряд промежуточных значений, которые называются операционными размерами. Операционные размеры обычно проставляют с отклонениями: для валов — в минус, для отверстий — в плюс.
Опытно-статистический метод определения припусковВ машиностроении широко применяется опытно-статистический метод определения припусков на обработку.
При этом методе припуск устанавливается суммарно на весь технологический процесс механической обработки, без расчета величины припуска по составляющим его элементам, а на основании опытных данных о фактических припусках, при которых производилась обработка заготовок аналогичных деталей машин.
В частности, припуски на отливки назначаются независимо от технологического процесса обработки элементарных поверхностей. Опытно-статистические значения припусков на чистовую и отделочную обработку не учитывают схем базирования и других условий выполнения операций.
Опытно-статистические величины припусков обычно завышены, так как они не учитывают особенностей выполнения технологических процессов и соответствуют условиям обработки, при которых припуск должен быть наибольшим.
Методика построения нормативных таблиц, дающих готовую величину припуска, заставляет технолога назначать припуск догматически, отвлекая его от анализа условий выполнения операций и изыскания путей уменьшения величины припусков.
При использовании табличного метода назначения припусков необходимо учитывать следующие обстоятельства: общие табличные припуски — это припуски на обработку соответствующей поверхности заготовки. Если обработка поверхности выполняется за два перехода, то на первый переход дается около 70% общего припуска, на второй около 30%.
В случае трех переходов общий припуск распределяется в соотношении 60% — 30% — 10%; промежуточные табличные припуски — это минимальные припуски на выполнение соответствующего перехода; расчетная длина заготовки, учитываемая при назначении промежуточных припусков, зависит от характера крепления детали в процессе обработки; расчетная длина, по которой определяется промежуточный припуск, не распространяется на детали сложной формы, а также на сильно деформируемые в результате термической обработки детали. Для этих операций припуски устанавливают больше табличных; промежуточные припуски даются с учетом правки заготовок перед механической обработкой, а также рихтовки после каждого вида обработки нежестких и деформируемых деталей [21]. При опытно-статистическом методе припуски определяются по стандартам и таблицам, которые составлены на основе обобщения и систематизации производственных данных передовых предприятий. Припуски на механическую обработку поковок, изготовленных различными методами, отливок из металлов и сплавов приведены, например, в ГОСТ 7505-89, ГОСТ 7062-90, ГОСТ 7829-70, ГОСТ 26645-85. В этих стандартах припуски даны в зависимости от массы и габаритных размеров деталей, их конструктивных форм, заданной точности и шероховатости обрабатываемой поверхности. С помощью опытно-статистического метода можно решить две задачи: определить общий табличный припуск на обработку поверхности заготовки. В случае известного общего припуска на обработку поверхности промежуточные припуски назначают, распределяя в определенной пропорции общий припуск между переходами. определить промежуточные табличные припуски по отдельным переходам. Для определения припусков опытно-статистическим методом на сегодняшний день существует большое количество справочной литературы, различные таблицы, справочники, ГОСТы. Выбирая необходимый нормативный документ, с помощью которого будут определяться необходимые величины припусков на обработку, нужно учитывать не только размеры заготовок, но и их форму, материал и метод получения заготовки.
Некоторые из существующих государственных стандартов для определения припусков приведены в таблице 1.1.
Таблица 1.1 — Справочная литература для определения припусков на обработку
| Литература | Материал заготовки | Способ получения заготовки |
| ГОСТ 7062-90 Поковки из углеродистой и легированной стали, изготовляемые ковкой на прессах. Припуски и допуски | Углеродистая и легированная сталь | Ковка на прессах |
| ГОСТ 7829-70Поковки из углеродистой и легированной стали, изготовляемые ковкой на молотах. Припуски и допуски | Углеродистая и легированная сталь | Ковка не молотах |
| ГОСТ 26645-85 Отливки из металлов и сплавов. Допуски размеров массы и припуски на механическую обработку | Черные и цветные металлы | Литье |
| ГОСТ 7505-89 Поковки стальные штампованные. Допуски, припуски и кузнечные напуски | Сталь | Штамповка |
- Преимуществами опытно-статистического метода являются:
- — простота расчетов;
- — возможность систематизации и стандартизации.
- В то же время данный метод имеет и свои недостатки:
- — припуск назначается без учета конкретных производственных условий;
- — при расчете припуска не учитываются элементарные погрешности обработки;
- — для избегания брака величина припуска завышается, что приводит к снижению коэффициента использования материала;
- — использование таблиц лишает технолога необходимости анализировать и совершенствовать процесс производства;
- — данный метод невозможно использовать в режиме САПР ТП.
В связи с этим возникла задача научно-обоснованного определения припусков па обработку, ис 1935 г. в советской литературе по технологии машиностроения появляются работы, в которых дается анализ факторов,, влияющих на величину припуска в дальнейшем разрабатываются методы расчета припусков на обработку.
Расчетно-аналитический метод определения припусков Метод расчета припусков, лишенный недостатков опытно-статистического метода, был разработан проф. В. М. Кованом. Этот метод известен как расчетно-аналитический метод определения припусков.
В соответствии с этим методом промежуточный припуск должен быть таким, чтобы при его снятии устранялись погрешности обработки и дефекты поверхностного слоя, полученные на предшествующем технологическом переходе, а также погрешность установки обрабатываемой заготовки, возникающая на выполняемом переходе.
Этот метод базируется на учете выполнения конкретных условий принимаемого технологического процесса, анализе погрешностей, присущих каждому методу обработки, закономерностях уменьшения погрешностей предшествующей обработки и законе суммирования погрешностей. Он позволяет выявить возможности экономии материала и снижения трудоемкости механической обработки.
В сравнении с опытно-статическими величинами припусков по расчетно-аналитическому методу обеспечивает экономию металла от 6 до 15% чистого веса деталей, снижение трудоемкости обработки и, следовательно, снижение себестоимости обработки в целом.
Переходя к анализу факторов, определяющих величину минимальных припусков следует напомнить, что каждой заготовке, и зависимости от метода ее выполнения, присущи определенные точность и качество шероховатости, так же как и в результате выполнения каждого технологического перехода механической обработки получаем соответствующую точность и определенное качество поверхности.
Припуски на обработку определяют таким образом, чтобы на выполняемом технологическом переходе были устранены погрешности заготовки, имевшиеся после выполнения предшествующего перехода. Качество поверхности заготовок на любой стадиях обработки характеризуется микронеровностями или шероховатостью, состоянием и глубиной поверхностного слоя.
Во избежание последовательного наращивания в поверхностном слое отклонений от нормального :состояния основного металла микронеровности и дефекты поверхностного слоя, получившиеся на предшествующем технологическом переходе, подлежат удалению при выполняемом переходе.
Однако при расчете припусков на обработку надо учитывать не полную глубину поверхностного слоя, а лишь верхнюю дефектную часть его, оставляя нетронутым наклепанный слой, более износостойкий, чем нижележащие слои, и обуславливающий более высокую чистоту поверхности при обработке резанием в его зоне. Геометрические погрешности формы поверхностей — овальность, конусность, бочкообразность, седлообразность, вогнутость, выпуклость и т. п. могут быть допущены только в пределах поля допуска на размер, составляя обычно некоторую часть его, и поэтому при расчете припусков не учитываются.
Пространственные отклонения — кривизна осей, коробление поверхностей, увод и непараллельность осей, неперпендикулярность осей и поверхностей, отклонения от соосности ступеней валов и отверстий, эксцентричность внешних поверхностей относительно отверстий и т. п.
— не связаны с допуском на размер элементарной поверхности и имеют самостоятельное значение. Они учитываются в минимальном припуске в виде слагаемого ?а. При выполняемом переходе могут возникнуть погрешности установки, вызывающие смещение заготовки и требующие соответствующего увеличения припуска на обработку.
Таким образом наименьший ассиметричный припуск на обработку zmin должен включать погрешности поверхностного слоя (высоту микронеровностей Н и глубину дефектного поверхностного слоя Т), суммарное значение пространственных отклонений ?, оставшихся от предшествующей обработки, и погрешность установки заготовок при выполняемой операции eб [4]. Некоторые формулы для определения zmin для конкретных условий обработки приведены ниже.
Последовательная обработка противоположных или расположенных отдельно поверхностей:
Обработка наружных и внутренних поверхностей вращения:
Шлифование после термообработки, при наличии eб: 
.
Шлифование после термообработки, при отсутствии eб: 
- Рисунок 1.1 — Схема расположения припусков для наружной поверхности вращения, обрабатываемой за три перехода
- Преимущества данного метода в следующем: — учитывает погрешности, присущие каждому методу обработки и законы суммирования погрешностей; — сокрщает отход металла в стружку по сравнению с табличными значениями припусков; — создает единую систему определения припусков на обработку, размеров заготовки и детали по технологическим переходам;
- — способствует повышению технологической культуры производства.
Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 4493; Мы поможем в написании вашей работы!
Мы поможем в написании ваших работ!
Методы определения припусков
Определение припусков можно осуществлять двумя методами: опытно-статистическим и расчетно-аналитическим, разработанным В. М. Кованом [6].
При опытно-статистическом методе припуск устанавливается по опытным данным суммарно на всю обработку, без расчета припуска по отдельным стадиям обработки. Опытно-статистические данные по величинам припусков для различных видов механической обработки приводятся в ГОСТах, заводских нормативах, различных справочниках.
Расчетно-аналитический метод позволяет определять величину припуска с учетом всех элементов, составляющих припуск. При этом предусматривается, что при каждом технологическом переходе должны быть устранены погрешности предшествующего перехода. Этими погрешностями могут быть:
высота неровностей поверхности;
глубина дефектного поверхностного слоя;
пространственные отклонения в виде коробления поверхностей, непараллельности и неперпендикулярности осей, несоосности ступеней валов и отверстий и другие погрешности установки.
Пространственные отклонения не связаны с допуском на размер, имеют самостоятельное значение и должны учитываться при расчете припусков.
Погрешность установки при выполняемом переходе характеризуется величиной смещения обрабатываемой поверхности и должна быть компенсирована соответствующим увеличением припуска на обработку.
Погрешности размеров и геометрической формы (овальность, конусность, корсетность, бочкообразность) должны задаваться в пределах допуска на размер обрабатываемой поверхности и при расчете припусков не учитывается.
Пространственные отклонения и погрешности установки представляют собой векторы, так как имеют не только величину, но и направление. Погрешность установки определяется как векторная сумма погрешностей базирования εб и погрешности закрепления εз
Поскольку направление векторов неизвестно, погрешность установки определяется по правилу квадратного корня
Суммирование пространственных отклонений ρа с погрешностью установки εв производится с учетом направления этих векторов. При обработке плоских поверхностей векторная сумма определяется арифметической суммой векторов
Заметим, что здесь и далее индексы а и в у слагаемых указывают на составляющие, которые должны быть взяты: а — по предшествующему переходу, в — по выполняемому.
При обработке наружных и внутренних поверхностей вращения векторы ρа и εв могут иметь любое угловое положение, предусмотреть которое невозможно. Поэтому наиболее вероятное суммарное значение этих векторов следует производить по правилу квадратного корня
При расчете припусков необходимо иметь в виду, что удалению подлежит не весь поверхностный слой (рис. 20), а лишь верхняя дефектная часть его. Нижележащий наклепанный слой не подлежит удалению, так как обладает большой износостойкостью по сравнению с нижележащими слоями.
С учетом сказанного наименьший асимметричный припуск zВminна последовательную обработку противолежащих плоских поверхностей должен слагаться из высоты микронеровностей Hа, глубины дефектного поверхностного слоя Та, пространственных отклонений ра и погрешности установки εв
- zВmin = (Ha + Ta) + (ρa + εB).
- Симметричный припуск по обе стороны при параллельной обработке противолежащих плоских поверхностей
- 2zBmin = 2 [(Ha + Ta) + (ρa + εB)]
- и при обработке наружных и внутренних поверхностей вращения припуск на диаметр
При расчете припусков по приведенным формулам необходимо иметь в виду, что в ряде случаев некоторые из составляющих не должны учитываться, как не имеющие места на предшествующем или выполняемом переходах, либо как неисправляемые выполняемым переходом. Например, когда необходимо лишь повысить класс шероховатости поверхности, как в случаях полирования и суперфиниширования, припуск на обработку определяется только высотой неровностей обрабатываемой поверхности. При шлифовании поверхности после химико-термической обработки дефектный слой можно принять равным нулю, поскольку глубину цементации желательно иметь наибольшую. Пространственные же отклонения детали, возможные при химико-термической обработке, должны быть учтены величиной ρа. В этом случае величина zВтin определится так:
При отсутствии погрешности установки, например при шлифовании вала в центрах, когда εв = 0,
- При обтачивании же вала в центрах (погрешность εв равна нулю) должно учитываться удаление дефектного слоя Та
- 2zвmin = 2(Hа + Ta + ρa).
- Величины составляющих расчетных формул приводятся в справочной литературе.
- Промежуточные размеры заготовок по всем технологическим переходам от готовой детали до размеров исходной (черной) заготовки определяются с учетом промежуточных припусков, устанавливаемых расчетом по приведенным ранее формулам.
- При обработке заготовок с наименьшим предельным размером на предварительно настроенных станках выдерживаемый размер получается также наименьшим (рис. 21),
а при обработке заготовки с наибольшим размером — наибольшим. Объясняется это различной величиной отжатий элементов технологической системы. При этом значение промежуточных припусков будет (рис. 21):
- zimin =amin —bmin;zimax =amax —bmax.
- Так как amax = amin + δa и bmax = bmin + δВ, то zimax = amin + δa — bmin — δВ = amin — bmin + δa — δВ или
- zimax = zimin + δa — δВ.
- Здесь δa — допуск на предшествующий размер; δВ — допуск на выполняемый размер.
Установление припусков на разные стадии обработки поверхности целесообразно производить с последней операции обработки, приняв за исходные размеры готовой детали. В этом случае операционные размеры определяются наиболее просто, как это следует из рассмотрения схемы обработки вала, приведенной на рис. 22 [3, 7]. Технологический маршрут обработки вала: черновое, чистовое и тонкое точение.
От минимального диаметрального размера готовой детали d3min откладываем наименьший припуск на тонкое точение z3min, в результате чего имеем минимальный размер заготовки после чистового точения d2min. Прибавляя к d2min наименьший припуск на чистовое точение z2min, получаем минимальный размер заготовки d1min после чернового точения.
Суммой размеров d1min и zimin определяется минимальный размер domin диаметра заготовки. Наибольшими предельными размерами диаметра заготовок будут d0max, d1max и d2max и готовой детали d3max, получаемые путем суммирования минимальных размеров d0min, d1min,d2min и d3min с допусками δ0, δ 1, δ 2, δ 3.
Общий минимальный припуск на обработку z0min будет равен сумме промежуточных (операционных) минимальных припусков. Максимальный промежуточный припуск для выполнения той или иной операции или перехода, как видно из схемы, равен разности между максимальными размерами заготовки на предшествующих и выполняемых операциях или переходах.
Максимальный общий припуск на обработку z0max будет равен сумме максимальных промежуточных припусков
Расчетно-аналитический метод расчета припусков относится к области обработки деталей способом автоматического получения размеров и может быть использован для случаев обработки способом индивидуального получения размеров. При этом для определения припуска погрешность установки необходимо заменить погрешностью выверки заготовки соответствующим способом.
Определение припусков и промежуточных размеров заготовки по технологическим переходам расчетно-аналитическим методом позволяет выявить возможности экономии материала и снижения трудоемкости обработки в процессе проектирования технологических процессов.
Глава VII Методика разработки технологических процессов обработки деталей
Расчет и назначение припусков на обработку
Расчет припусков на обработку поверхности диаметром сводим в таблицу 8.1., в которой последовательно записываем маршрут обработки поверхности и все значения элементов припуска. Таблица 8.1.
|
Определяем элементы припуска по [5] по всем операциям и заносим их в таблицу 8.1.
Определяем суммарное значение пространственных отклонений при обработке в центрах:
- где ссм — погрешность смещения, мкм;
- скор — погрешность коробления, мкм;
- сц — погрешность зацентровки заготовки, мкм.
где Дк — удельная кривизна заготовки, мкм;
l — расстояние от обрабатываемого сечения до ближайшей опоры, мм.
где дз — допуск на заготовку, мм.
По [5] принимаем Дк=0,6 мкм/мм.
По [11] принимаем ссм= 0,8 мм =800 мкм.
Остаточные пространственные отклонения:
- где kу — коэффициент уточнения формы.
- По [5] принимаем для:
- — точения предварительного kу=0,06;
- — точения чистового kу=0,05;
- — шлифования предварительного kу=0,02;
- Рассчитываем минимальные значения припусков по формуле:
- Минимальные значения припусков:
- — под точение предварительное
- — под точение чистовое
- — под шлифование предварительное
- — под шлифование окончательное
- Определяем расчётный размер:
- Записываем наименьшие предельные размеры по всем технологическим переходам, округляя их увеличением расчётного размера; округление производить до того же знака десятичной дроби, с каким дан допуск на размер для каждого перехода.
- Определяем наибольшие предельные размеры:
- Определяем предельные значения припусков:
- Определяем общие припуска:
- Определяем общий номинальный припуск:
- где HDз, HDд — нижние предельное отклонение размера заготовки и детали соответственно, мм.
- Определяем номинальный размер заготовки:
- Проверяем правильность произведённых расчётов:
Следовательно расчёты выполнены верно.
Строим схему расположения операционных припусков и допусков (рисунок 8.1.
Рассчитаем припуск торцы размера 309-1,3. Расчет ведем посредством заполнения таблицы 8.2. Технологический маршрут обработки состоит из однократного фрезерования штамповки.
Таблица 8.2.
| Технологические переходы обработки поверхности 309-1,3 | Элементы припуска, мкм | 2Zmin, мкм | Расчетный размер lр, мм | Допуск , мкм | Предельный размер, мм | Предельное значение припуска, мм | |||||
| Rz | T | с | е | l min | l max | ||||||
| 1. Заготовка | 150 | 250 | 250 | — | — | 309,22 | 3600 | 309,3 | 312,9 | — | — |
| 2. Фрезерование однократное | 50 | 50 | 15 | 110 | 2·760 | 307,7 | 1300 | 307,7 | 309 | 1,6 | 3,9 |
| Итого: | 1,6 | 3,9 |
- Суммарное значение пространственных отклонений поверхности (при установке на призму):
- с = скор = 0,25 мм.
- По формуле (8.4) и [5] для фрезерования:
- Погрешность установки равна погрешности закрепления при установке на призму (с пневматическим зажимом):
- еу = ез = 110 мкм.
- Рассчитываем минимальные значения припусков по формуле:
- Минимальные значения припусков:
- — под фрезерование однократное:
- Определяем расчётный размер:
- Записываем наименьшие предельные размеры по всем технологическим переходам, округляя их увеличением расчётного размера; округление производить до того же знака десятичной дроби, с каким дан допуск на размер для каждого перехода.
- Определяем наибольшие предельные размеры:
- Определяем предельные значения припусков:
- Определяем общие припуска:
- Определяем общий номинальный припуск:
- где HDз, HDд — нижние предельное отклонение размера заготовки и детали соответственно, мм.
- Определяем номинальный размер заготовки:
Рисунок 8.2.
Проверяем правильность произведённых расчётов:
Следовательно, расчёты выполнены верно.
Строим схему расположения операционных припусков и допусков (рисунок 8.2.
Назначаем общие припуски и допуски на механическую обработку оставшихся поверхностей детали опытно-статистическим методом по [11] и заносим их с таблицу 8.3.
Таблица 8.3.
| Размер | Припуск | Допуск | |
| табличный | расчётный | ||
| — | 2·3,45 | +1,6 -0,9 | |
| Ш80±0,01 | 2·5,3 | — | +1,8 -1,0 |
| 309-1,3 | — | 2·0,85 | +2,4 -1,2 |
| 61-0,46 | 2·1,8 | — | +1,6 -0,9 |
| 171-0,63 | 2,0 | — | +2,1 -1,1 |
Допуски и припуски на механическую обработку
Главная задача механической обработки любого типа – получение деталей нужной формы и размеров с заданной точностью и шероховатостью поверхности. Такие результаты достигаются путём снятия с заготовки слоя металлической стружки.
Этот снимаемый слой принято называть припуском. Другими словами, припуск – это разность между размерами детали по чертежу и заготовки. Правильное определение припусков на механическую обработку позволяет обеспечить необходимую точность.
Виды припусков и допусков
В зависимости от способа обработки детали различают два основных вида припусков:
- промежуточный или межоперационный;
- общий.
Промежуточные припуски представляют собой слой металла, снимаемый на отдельном переходе обработки. Общий припуск – это слой, снимаемый на всех технологических этапах. Данная величина рассчитывается путём сложения промежуточных припусков.
Припуск на обработку – величина непостоянная, и связано это с тем, что размеры заготовки до и после выполнения технологического перехода могут колебаться в пределах установленного допуска. Припуск на обработку может быть минимальным, номинальным или максимальным.
При минимальном припуске снимаемый слой является разностью между наименьшим размером после выполнения операции. Номинальный припуск – это разность между номинальными размерами до и после осуществления технологического перехода.
Максимальный припуск представляет собой разность между наименьшими размерами поверхности после выполнения предыдущего перехода и наибольшим размером после завершения текущей операции.
Технология машиностроения неразрывно связана с метрологией – наукой об измерениях, средствах и методах обеспечения их единства для достижения необходимой точности обработки. Две детали, соединяемые между собой, называются сопрягаемыми.
Величину, по которой осуществляется соединение, называют сопрягаемым размером. В качестве примера сопрягаемых деталей можно рассмотреть диаметр отверстия в шкиве и соответствующий ему диаметр вала.
Величину, по которой соединение не происходит, называют свободным размером (наружный диаметр вала).
В целях обеспечения взаимозаменяемости деталей сопрягаемые величины должны всегда иметь точные значения. Однако обеспечить такую точность в процессе механической обработки не всегда удаётся, а иногда это просто нецелесообразно. Поэтому в машиностроении используется способ получения взаимозаменяемых деталей с так называемой приближённой точностью.
Суть данного способа заключается в том, что для различных условий эксплуатации деталям и узлам задаются допустимые отклонения от установленных размеров. Данные отклонения никак не влияют на безупречность работы элементов и рассчитываются для различных условий эксплуатации.
Выстраиваются они в определённой схеме, которая называется «Система допусков и посадок».
Допуски и посадки являются разностью между наименьшими и наибольшими предельными значениями параметров (массовой доли, массы и размеров). Устанавливаются эти параметры с учётом технологических требований к детали. Расчётные данные детали называются номинальным размером.
Выражаются они в целых миллиметрах. Фактические размеры детали, получаемые после обработки, называются предельными.
На чертежах эти величины обозначаются числовыми значениями и указываются при номинальном размере (верхнее значение отмечается в верхней части записи размера, нижнее – в нижней).
Припуски и допуски на механическую обработку напрямую влияют на производительность и себестоимость технологического процесса. Чем больше эти величины, тем выше трудоёмкость механической обработки. Это приводит к увеличению энергозатрат, быстрому износу инструмента и большому расходу металла.
Одним из способов уменьшения припусков является повышение точности изготовления заготовки и выполнение предварительных механических операций. Но это, в свою очередь, требует более точной и тщательной установки деталей в приспособлениях и на станках.
Размер припуска зависит от целого ряда факторов:
- требований к точности;
- заданной шероховатости детали;
- конфигурации и размеров готового изделия.
Влияют на величину тип производственной операции и погрешность установки детали в приспособлении.
Расчёт припусков и допусков
Определение припусков на обработку может выполняться двумя способами: статистическим (табличным) или аналитическим (расчётным). В первом случае величина припусков зависит от типа заготовки и особенностей технологического процесса. Определяется она по нормативам, установленным в ГОСТах.
Для того чтобы правильно определить размер припусков табличным способом, необходимо разработать маршрутную карту и определиться с технологическими допусками для всех переходов. Затем на основании данных, приведённых в таблицах, назначаются элементы припуска Rz и h. При расчётах важно учесть величину пространственных погрешностей.
Расчёты технологического припуска табличным методом нужно начинать с последнего перехода.
Аналитический метод расчётов припусков предполагает использование формул для цилиндрических деталей или для плоских поверхностей. При расчётах учитываются величина микронеровностей, глубина дефектного слоя, величина суммарных пространственных отклонений, погрешность установки заготовки.
Промежуточный припуск на обработку определяется с высокой точностью – до микрометра, округление полученных величин производится в сторону увеличения. Важно, чтобы величина припусков превышала минимальную толщину стружки, снимаемой режущим инструментом.
Определение допусков на механическую обработку выполняется по установленным стандартам. Точные величины зависят от типа технологической операции, особенностей заготовки, размеров и класса точности готовой детали. Необходимые данные берутся из таблиц.
Чтобы обеспечить соответствие указанным параметрам, в процессе обработки постоянно используются измерительные инструменты. Для грубых замеров и проверки соответствия размеров применяются линейки, нутромеры и кронциркули.
Штангенциркули, микрометры, калибры позволяют обеспечить более высокую точность измерений.
Расчет припусков и операционных размеров
Под припуском понимается слой материала, снимаемый с заготовки в результате выполнения одного или нескольких технологических переходов при обработке определенной поверхности.
Размер, получаемый на детали после удаления припуска на заданном переходе, называется межпереходным.
В свою очередь, размер на детали, получаемый после удаления припуска на определенной операции, называется операционным.
Таким образом, расчет припусков на обработку тесно связан с установлением промежуточных межпереходных, операционных размеров и исходных размеров заготовки, которые необходимо знать:
- — для выбора метода получения заготовки;
- — конструирования станочных приспособлений;
- — выбора режущих и мерительных инструментов;
- -конструирования штампов, пресс-форм, литейных моделей, форм и другой технологической оснастки;
- — настройки металлорежущих станков и другого технологического оборудования;
- — обоснованного выбора методов обработки, режимов резания и установления норм времени на выполнение технологических операций.
Правильное назначение припусков во многом определяет эффективность принятых технологических решений.
Завышенные припуски приводят к излишнему расходу материала, к увеличению трудоемкости изготовления деталей, к повышенному расходу электроэнергии и режущего инструмента и, как следствие, к повышению себестоимости изделия.
В свою очередь, заниженные припуски не позволяют обеспечить требуемое качество изготовляемых деталей, что приводит к получению брака.
Расчетно-аналитический и табличный методы определения припусков на механическую обработку
В настоящее время в машиностроении применяются два метода установления припусков на обработку — опытно-статистический и расчетно-аналитический.
При опытно-статистическом (табличном) методе припуски устанавливают по таблицам, которые составлены на основе обобщения практических данных, полученных на передовых заводах.
Недостатком этого метода является то, что припуски назначают без учета конкретных условий построения технологических процессов.
В связи с этим опытно-статистические припуски во многих случаях, как правило, завышены, так как они ориентированы на условия обработки, при которых припуск должен быть наибольшим во избежание брака.
Расчетно-аналитический метод определения припусков является более трудоемким, однако он лишен указанных недостатков. Основы аналитического метода определения припусков были разработаны проф. В.М. Кованом.
В соответствии с этим методом промежуточный припуск, назначаемый для определенного перехода, должен быть таким, чтобы при его снятии устранялись погрешности обработки и дефекты поверхностного слоя, полученные на предшествующем технологическом переходе, а также поірешность установки обрабатываемой заготовки, возникающая на выполняемом переходе.
Этот метод предполагает учет конкретных условий выполнения технологического процесса. Он позволяет выявить возможности экономии материала и снижения трудоемкости механической обработки.
Расчету припусков на механическую обработку предшествует важный этап разработки технологического процесса — выбор метода получения заготовки.
Зная метод получения заготовки, возможно по справочным данным определить квалитет, предельные отклонения ESar(eSs3r), ЕІззг(ЄІззг) И ДОПуСК Гиг НЭ рассматриваемый размер ЗЭГО-товки.
Данные по точности заготовок, получаемых литьем, ковкой, штамповкой и прокатом, приведены в справочниках [25, 27, 28]. При этом номинальный размер заготовки Азаі первоначально, до расчета, можно принять с определенным приближением исходя из размера детали Адст-
Размеры детали, заготовки, операционные и межпереходные размеры образуют соответствующие технологические размерные связи, которые показаны на примере изготовления вала (рис. 8.1).
- Номинальный диаметр заготовки ОИ1 рассчитывают путем прибавления к номинальному диаметру детали DaeT удвоенных припусков Zi, Z2, Z3, назначенных на соответствующую операцию или переход:
- Озаг = Одет + 2Zj + 2Z2 + 2Z|.
- В свою очередь, операционные (межпереходные) размеры, подлежащие контролю по окончанию операции, составляют:
- — на операции № 3 Оз — D!Kt;
- — на операции № 2 О2 = O4eT + 2Z?;
- — на операции № 1 D = ОЛСг + 2Z3 + 2Z2.
Рис. 8.1. Технологические размерные связи при изготовлении цилиндрической детали типа «вал»
В зависимости от схемы расположения (рис. 8.2) различают припуск односторонний (рис. 8.2, а) и двусторонний, который может быть симметричным при Z] = Z2 (рис. 8.2, б) и несимметричным при Z| * Z2 (рис. 8.2, в). При обработке наружных и внутренних цилиндрических поверхностей вращения (см. рис. 8.2, в) имеет место двусторонний симметричный припуск Z1.
в
Рис. 8.2. Схемы расположения припусков на механическую обработку: а — односторонний; б — двусторонний несимметричный;
в — двусторонний симметричный
Определение припусков рассчетно-аналитическим методом необходимо выполнять в определенной последовательности [25]:
- 1) определение состава и количества технологических переходов (операций), необходимых для обработки данной поверхности;
- 2) расчет наименьших припусков ДЛЯ предусмотренных переходов Zmini
- 3) расчет наибольших припусков для предусмотренных переходов Zmaxj
- 4) расчет номинальных припусков для предусмотренных переходов ZH;
- 5) расчет межпереходных, операционных размеров и размеров заготовки.
Рассмотрим эту последовательность более подробно.
I. Состав и количество технологических переходов (операций), необходимых для обработки данной поверхности, определяют путем расчета уточнений. Зная допуск на размер изготовляемой детали Т;кт и допуск па соответствующий размер заготовки 7)аг, определяют требуемое уточнение:
є=-^-. (8.1)
Т дет
Допуск на размер заготовки Г!аг находят из соответствующих таблиц [25], для чего необходимо выбрать метод получения заготовки и с первым приближением определить ее номинальный размер.
Затем подбирают технологические переходы, выполнение которых обеспечит достижение требуемой точности детали. Подбор технологических переходов осуществляют в последовательности, обратной выполнению технологического процесса, идя от поверхности изготовляемой детали к заготовке.
Например, требуемую точность диаметрального размера вала (квалитет /77, шероховатость поверхности R- = 0,8 мкм), достигаемую на последнем переходе, можно обеспечить путем чистового шлифования на круглошлифовальном станке. Этому переходу должно предшествовать предварительное круглое шлифование.
В свою очередь, предварительное шлифование выполняют после чистовой токарной обработки, которой предшествует черновое точение, выполняемое по заготовке.
Таким образом, в результате анализа выявлено четыре необходимых перехода: 1 — черновое точение, 2 -чистовое точение, 3 — предварительное круглое шлифование, 4 — чистовое шлифование, для которых по таблицам (см. далее табл. 8.
1) определяют достигаемые параметры точности (допуски на получаемые межпереходпые размеры — Т, Тг, Тз, Та; шероховатость поверхности /?’, глубину дефектного слоя /г). Это позволяет рассчитать уточнения размеров, получаемые на каждом выбранном переходе:
т т., т. т
е4 = -^;?з=-г;в2=-±;е1=^, (8.2)
- 1 дет ' 3 1 2 1 1
- и определить общее уточнение ?0, которое должно быть равно или превышать требуемое єт:
- г=4
- Єо = Є1 ‘ Є2 ’ Є3 ’ Є4 = I”[є/ ’ ?о — Єт •
- 1=1
- В общем случае аналогично подбирают требуемые технологические переходы в количестве к, при котором достигаемое общее уточнение ?0 больше или равно требуемому:
- і=к
Єо=?Г?2—?*=П?і; (8'3)
- ?о>єт. (8.4)
- 2. Расчет наименьшего припуска Zmin. Наименьший припуск Zmin на обрабатываемую поверхность должен быть достаточным для устранения погрешности обработки и дефектов поверхностного слоя, полученных на предшествующем технологическом переходе, а также погрешности установки заготовки, возникающей на данном переходе.
- В соответствии с этим наименьший припуск Zmin складывается из нескольких составляющих [5, 28], каждая из которых определяет рассчитываемую толщину слоя материала, необходимую для компенсации имеющихся на заготовке отклонений:
- Zmin і = Rzi і + hi~] + Дх/-і + ф, (8.5)
- где Rzi- — высота микронеровностей поверхности заготовки, полученных на предшествующем переходе;
- hi- — глубина дефектного поверхностного слоя заготовки, полученного на предшествующем переходе (прижоги, неметаллические включения, рыхлости, раковины);
- Дь-1 — суммарное отклонение (погрешность) формы и расположения обрабатываемой поверхности, полученная на предшествующем переходе;
- — погрешность установки заготовки, возникающая на данном переходе.
- В соответствии с этим наименьший припуск для обработки поверхностей вычисляют следующим способом:
- — для плоских поверхностей (односторонний припуск)
- Zmin = ) + AXi-l + ; (8 6)
- — плоских поверхностей (двусторонний симметричный припуск)
- 22тіп=2[(/гг,._І+й,._1) + Д2/-і+^]; (8-7)
- — наружных и внутренних цилиндрических поверхностей (двусторонний симметричный припуск)
- 2Zmjn + (8.8)
где составляющие Д^і-і и %,? суммируют квадратично.
При этом погрешность установки ^вычисляют по формуле
^7^+^ + 2^.,-cos^-^, (8.9)
где — погрешность базирования, обусловленная геометрическими отклонениями базовых поверхностей;
— погрешность закрепления, порождаемая отклонениями, возникающими при закреплении (упругие и контактные деформации, сдвиги и др.).
Если угол между векторами , ?3 неизвестен, то принимают
246^-cos^643=0. (8.10)
При установке валов в центрах погрешность базирования принимают как 0,25 от допуска Та, на диаметральный размер устанавливаемой заготовки [25]:
?6 = 0,257^,, (8.11)
Погрешность закрепления для жестких валов принимается ?3 = 0.
- Отклонения расположения поверхностей находят по таблицам [25] или рассчитывают по формуле
- ^ = ^L, (8.12)
- где Дуд — удельное коробление рассматриваемой поверхности,
- м к м/мм;
- L — длина рассматриваемой поверхности, мм.
- Отклонения расположения поверхности в общем случае определяются нс только се короблением, но и другими факторами — смещениями по плоскости разъема опок, штампов, смещениями базовых центров, искривлениями оси и др. Поэтому суммарное отклонение расположения обрабатываемой поверхности находят путем алгебраического или квадратичного суммирования соответствующих отклонений Д,:
- к li=k
Ау = У, или Ду = .1^2Д? , (8.13)
i=i V i=i
где к — количество учитываемых факторов.
Следует отметить, что заниженные припуски создают неблагоприятные условия для работы режущего инструмента по корке или окалине.
Минимальный припуск не должен быть меньше той глубины резания, при которой работа нормально заточенного режущего инструмента становится неустойчивой. Для резца минимальная толщина срезаемого слоя равна 20 мкм.
Значения составляющих для расчета минимального припуска Zmin приведены далее в табл. 8.1-8.3.
3. Расчет наибольшего припуска Zmax, на данном переходе.
Знание наибольшего припуска необходимо для правильного расчета режимов резания. Наибольший припуск (рис. 8.3) определяется так:
- Zmax і = Zmini + Ті + 7)-1, (8.14)
- где Zmin і — наименьший припуск на данном переходе;
- Ті — допуск на данном переходе;
- Ті-і — допуск на предшествующем переходе.
- При обработке поверхностей вращения, когда имеет место удвоенный симметричный припуск, наибольший припуск на диаметр вала или отверстия составляет
2Zmax і = Zmin і+ T + Ti-. (8.15)
Рис. 8.3. Схема к определению максимального и номинального припуска
ZiTlQX
Допуски на размеры Т„ обеспечиваемые при выполнении соответствующих операций, можно определить по табл. 8.2-8.4, приведенным в разд. 8.2, зная квалитеты точности, достигаемой при соответствующем способе обработки, и получаемый линейный размер.
4. Расчет номинального припуска Zni на данном переходе.
Номинальный припуск ZH, в общем случае представляет собой разницу номинальных значений операционных (межпереходных) размеров, устанавливаемых на предшествующей и данной операции (см. рис. 8.3):
ZHf = Аш-1 — Аш. (8.16)
Однако на данном этапе расчета операционные размеры Аш-і, А™ неизвестны, их предстоит определить на последнем этапе расчета.
Поэтому номинальный припуск ZH/ определяем как замыкающее звено размерной цепи, звеньями которой является наименьший припуск на данной операции (переходе) Zmin/, верхнее отклонение получаемого размера Д“ на данной операции и нижнее отклонение размера A»_j на предшествующей операции (см. рис. 8.3):
- ZH, =/(Zmin/; Д;в; Д» ,).
- При симметричном расположении допусков Ті и Ті- относительно номинальных операционных размеров, когда предельные отклонения являются увеличивающими звеньями, имеем:
- — для плоских поверхностей
- ZHi = Zmini + Д»_| + Д“; (8.17)
- — цилиндрических поверхностей
- 2Z11, = 2Z,„,n,+A»_1 + Д,в. (8.18)
В случае несимметричного расположения допусков 7) и Тї-i относительно номинальных размеров предельные отклонения Д»_,, Д“ в уравнениях цепей (8.17), (8.18) могут быть представлены как уменьшающие звенья со знаком «минус».
- 5. Расчет операционных размеров и размера заготовки выполняют начиная с последней финишной операции путем прибавления к номинальному размеру детали ЛДСт рассчитанных номинальных припусков Zha, Zh« и, Zhi. В результате получают операционные размеры:
- — на последней операции за номером N = к, At = Адет;
- — предпоследней операции N = (к — 1), At = Ажт + Z„
Загрузка...
