6. Расчёт и назначение припусков на механическую обработку

Обычно при обработке резанием заданные чертежом форма, геометрические размеры и параметры качества поверхностного слоя, получают за один или несколько переходов обработки. При этом на каждом переходе механической обработки с элементарной обработкой поверхности в виде стружки снимается слой металла. Таким образом, припуском называют слой металла, который необходимо удалить с поверхности заготовки для получения детали заданных размеров и качества поверхности. На величину припуска оказывают влияние следующие факторы:

1. материал заготовки;

2. вид заготовки (литье, штамповка и т.д.);

3. размер заготовки;

4. величина дефектного слоя на обрабатываемой поверхности;

5. сложность процесса обработки;

6. величина погрешности установки;

Расчет припусков и назначение их по таблицам ГОСТов следует производить после отработки конструкции детали и заготовки на технологичность и технико-экономические обоснования метода получения заготовки.

Перечислим исходные данные для расчета припусков на механическую обработку в нашем случае:

- материал заготовки – Сталь 12ХН3А;

- заготовка получена прокатом;

- способ установки при обработке – в центрах;

Значение припусков запишем в виде таблицы.

Технологический процесс обработки для поверхностей, припуски которых будут определяться в данном разделе расчетно-аналитическим методом, выглядит следующим образом: черновое точение; чистовое точение; шлифование; термообработка; повторное шлифование.

Определяем исходный индекс заготовки. Для этого определяется группа стали в зависимости от содержания углерода. Группа стали – Сталь М1 (согласно ГОСТ 7505-89). Также согласно этому ГОСТу в зависимости от метода получения заготовки определяется класс точности поковки – Т4. Далее необходимо определить степень сложности поковки. Для этого определяем массу детали, исходя из того, что удельный вес стального изделия составляет ρ_ст=7800кг/м³.

(6.1)

где:

d_i – диаметр детали, см;

l_i – длина детали с диаметром d_i, см;

кг;

Определим массу заготовки (приближенная масса заготовки)

(6.2)

К_р - коэффициент, равный 1,33;

кг;

Определим массу геометрической фигуры, в которую вписывается деталь:

(6.3)

где:

d_i – максимальный диаметр детали, см;

l_i – длина всей детали, см;

кг

Определяем степень сложности половин:

(6.4)

Следовательно степень сложности заготовки – С1.

Рассчитаем припуск для поверхности опорной шейки Ø70к6. Необходимые для расчета значения элементов припуска определим, согласно рекомендациям (табл. 4.1, стр. 61 [1]).

Технологический маршрут обработки поверхности опорной шейк состоит из следующих операций: черновое точение, чистовое точение, шлифование предварительное (до термообработки), шлифование окончательное (после термообработки).

Расчёт припусков на обработку приведён в табл. 6.1, в которой последовательно записываются технологический маршрут обработки опорной шейки и все значения элементов припуска.

Значения высоты микронеровностей R_z и глубины дефектного слоя Т для штампованной заготовки массой 9,9 кг принимаем : R_z = 150, Т = 250.

Определяем пространственные отклонения. Для данной заготовки:

(6.5)

где

ρ_см – погрешность заготовок по смещению.

ρ_см = 0,9 (для второй группы точности).

ρ_кор – погрешность штампованной заготовки по короблению.

Ρ _кор = 0,5 (из табл. 1 см.приложение).

ρ_ц – погрешность зацентровки заготовки. Вычисляется по формуле:

(6.6)

Тd_заг – допуск заготовки по ГОСТ 7505-89.

Определяем допуск на поверхность для штамповки точности Т4, для группы стали М1, степени сложности С2 по исходному индексу ИТ=12.

Тd_заг = мм

Определим ρ для последующих технологических переходов:

ρ_черн =0,06× =0,06×1500=90 мкм;

ρ_чист =0,04× =0,04×1500=60 мкм;

ρ_{шл. пр} =0,02× =0,02×1500=30 мкм.

Величину расчётного припуска по технологическим переходам определим по формуле:

(6.7)

где

z_min - расчетный припуск, мкм;

R_zi-1 – среднее квадратичное отклонение на предшествующей операции, мкм;

Т_i-1 – глубина дефектного поверхностного слоя на предшествующей операции, мкм;

ρ_i-1 – суммарное отклонение распределения поверхностей и отклонение формы поверхностей на предшествующей операции, мкм

Для чернового точения: 2z_min=2×(150+250+1500)= 2^.1900 мкм

Для чистового точения: 2z_min=2(50+50+90)= 2^.190 мкм

Для предварительного шлифования: 2z_min=2(30+30+60)= 2^.120 мкм

Для окончательного шлифования: 2z_min=2(10+20+30) = 2^.60мкм

Расчётный размер d_р находится последовательно в обратном порядке технологических переходов, т.е. снизу вверх, начиная с шлифования. Размер после шлифования должен соответствовать размеру детали.

Предельные отклонения принимаем по СТ СЭВ 144-75. В нашем случае: Ø .

d_р при шлифовании в случае обработки наружных поверхностей принимают по d_мин. Последующие значения d_р для технологических переходов определяются прибавлением к известному размеру величин припуска (рис 6.1):

d_р1 = 70,002 + 0,120 = 70,122 мм

d_р2 = 70,122 + 0,240 = 70,362 мм

d_р3 = 70,362 + 0,380 = 70,742 мм

d_р4 = 70,742 + 3,800 = 74,542 мм

d_max = d_min+Td,

где Td – допуск на размер для заготовки:

d_max = 74,542 + 2 = 76,542 мм – для заготовки;

d_max = 70,742 + 0,1 = 70,842 мм – для чернового точения;

d_max = 70,362 + 0,039 = 70,401 мм – для чистового точения;

d_max = 70,122 + 0,025 = 70,147 мм – для шлифования;

d_max = 70,002 + 0,016 = 70,018 мм – для повторного шлифования.

Предельные значения припусков 2z_min^пр для наружных поверхностей определяют как разность наибольших предельных размеров, 2z_mах^пр – как разность наименьших предельных размеров предшествующего и рассматриваемого переходов.

2z_max1 = 70,147 – 70,018= 129 мкм;

2z_max2 = 70,401 – 70,147 = 254 мкм;

2z_max3 = 70,842 – 70,401 = 441 мкм;

2z_max4 = 76,542 – 70,842 = 5700 мкм;

2z_min1= 70,122 – 70,002 = 120 мкм;

2z_min2= 70,362 – 70,122 = 240 мкм;

2z_min3= 70,742 – 70,362 = 380 мкм;

2z_min4= 74,542 – 70,742 = 3800 мкм;

Выполним проверку:

2z_{max i} - 2z_{min i} = T_i-1-T_i (6.8)

2z_max1 - 2z_min1 = 129 - 120= 9 мкм;

Тd - Тd_i = 25-16=9мкм.

2z_max2 - 2z_min2 = 254 - 240 = 14 мкм;

Тd - Тd_i = 39– 25=14мкм.

2z_max3 - 2z_min3 = 441- 380 = 61 мкм;

Тd - Тd_i = 100 – 39 = 61мкм.

2z_max4 - 2z_min4 = 5700 - 3800 = 1900 мкм;

Тd - Тd_i = 2000-100=1900мкм.

Величина номинального припуска z_0ном определяется с учётом несимметричного расположения поля допуска заготовки.

Для наружных поверхностей:

(6.9)

где

Н_з – нижнее отклонение допуска заготовки,

Н_д – нижнее отклонение допуска детали.

z_0ном = 4540 + 700 – 2 = 5238 мкм = 2^.2,619 мм ≈ 2^.2,52 мм

Расчетный размер заготовки:

d_{заг. ном.}= d + z_0ном (6.10)

d_{заг. ном.}= 70 + 5,238 = 75,238 мм ≈ 75,24 мм

Рис.6.1

Таблица 6.1

Технологические переходы обработки поверхности	Элементы припуска, мкм			Расчётный припуск 2zmin, мкм	Расчётный размер dр, мм	Допуск Тd, мкм	Предельные отклонения, мм		Предельные значения припусков, мкм
	RZ	Т	ρ				dмин	dмах	2zminпр	2zmахпр
Заготовка	150	250	1500	–	74,542	2000	74,542	76,542	–	–
Черновое точение	50	50	90	2.1900	70,742	100	70,742	70,842	3800	5700
Чистовое точение	30	30	60	2.190	70,362	39	70,362	70,401	380	441
Шлифова- ние предвари-тельное	10	20	30	2.120	70,122	25	70,122	70,147	240	254
Шлифова- ние окончате-льное	5	15	–	2.60	70,002	16	70,002	70,018	120	129
Всего									4540	6524

На остальные поверхности заготовки (рис 6.1) припуски и допуски принимаются по найденному исходному индексу ИТ по ГОСТ 7505-89. Результаты сводим в табл.6.2.

Рис 6.1

Таблица 6.2

Припуски на поверхности заготовки

Обозначение размера	Размер по чертежу	Припуски, мм		Размер заготовки, мм	Предельные отклонения, мм
		табличный	расчётный
1	70	2.1,7=3,4		73,4	+1,3 -0,7
2	90	2.1,8=3,6		93,6	+1,3 -0,7
3	150	2.2,0=4,0		154,0	+1,3 -0,7
4	200	2.2,0=4,0		204,0	+1,8 -1,0
5	96	2.1,7=3,4		99,4	+1,4 -0,8
6	80	2.1,7=3,4		83,4	+1,4 -0,8
7	70	2.1,8=3,6	2.2,52=5,04	75,04	+1,3 -0,7
8	60	2.1,7=3,4		63,4	+1,4 -0,8

Данные таблицы являются основой для последующего назначения глубины при расчёте режимов резания.