Методичні вказівки до практичної частини

Припуск — це шар матеріалу, який знімають з поверхні заготовки для досягнення потрібних розмірів та якості оброблюваної поверхні. Припуски призначають тільки для поверхонь заготовки, точність форм і розмірів яких не можуть бути забезпечені дібраним способом отримання заготовки. Припуск вимірюють у напрямку нормалі до поверхні, для якої він призначений.

Значення припуску суттєво впливає па вартість виготовлення деталі. Зі збільшенням припуску зростають витрати праці, матеріалів, різальних інструментів, енергії. Зменшення припуску вимагає, використання дорожчих способів отримання та подальшого оброблення заготовки, вищої кваліфікації працівників, прецезійного устаткування та спорядження тощо. Малі припуски часто є причиною появи бракованих деталей, особливо в умовах автоматизованого виробництва. Тому призначений припуск повинен бути оптимальним для заданих умов виробництва. Розміри припуску залежать від марки матеріалу, конфігурації та розмірів заготовки, способу її формування, товщини дефектного шару тощо. Наприклад, виливки можуть мати значний дефектний поверхневий шар з неметалевими вкрапленнями, порожнини, від білений шар (для чавуну); кованки — вигоранку, задирки, облий, зневуглецьований шар тощо.

Рис.2. Заготовка шестерні. Розміри, напуски,

та припуски на оброблення різанням.

Припуск може бути призначений згідно з довідковими таблицями незалежно від технологічного процесу механічного оброблення та умов його виконання та визначений розрахунково-аналітичним методом з урахуванням факторів, що впливають на його розміри [1,2]. Розрахунковий метод вимагає розроблення структури технологічного процесу, добору основного устаткування та спорядження, врахування всіх факторів., що впливають на значення припусків на всіх стадіях оброблення кожної з поверхонь. Порівняно з табличним, розрахунковий метод більш трудомісткий, але дає змогу призначати мінімальні припуски на механічне оброблення, що має істотне значення для серійного та, особливо, масового виробництва. Тому табличним способом користуються здебільшого для одиничного та дрібносерійного виробництва, а розрахунковим — для серійного та масового. Припуски розраховують послідовно для всіх технологічних переходів оброблення поверхні, після чого, підсумовуючі всі проміжні припуски, визначають розміри заготовки. Мінімальним вважають припуск, достатній для усунення похибок і дефектів оброблення, отриманих на попередньому переході, а також компенсації похибок на виконуваному переході. У припусках також враховують напуски, нахили, прибутки, заокруглення тощо.

Напуском називають надлишок матеріалу на поверхні заготовки, зумовлений технологічними вимогами спрощення конфігурації заготовки для поліпшення умов її виготовлення. Здебільшого напуск знімають з поверхні в процесі її механічного оброблення, а деколи залишають в деталі (ливарні та штампувальні нахили, радіуси заокруглень тощо). На рис. 2 показано заготовку шестерні, для якої поверхні розмірів А₃, Д₃, Д₄, Д₅, Д₆, не підлягають механічному обробленню різанням, поверхні розмірів А₁₃, А₂₃, D₁₃, D₂₃ обробляють різанням і тому на них є відповідні припуски Z₁, Z₂, Z₃, Z₄, Z₅, Z₆ після зняття яких отримують поверхні деталі A_1Д, A_2Д, D_1Д, D_2Д. Поверхні деталі розмірів D_7Д, D_8Д утворюються після зняття відповідних напусків.

Розрахунково-аналітичний метод визначення

розмірів заготовок

Зменшення припусків для оброблення різанням заготовок дає змогу заощаджувати матеріал, різальний інструмент, енергоресурси, зменшувати трудомісткість виготовлення та вартість виробів.

Мінімальний припуск визначають як

(1)

де а — кількість шарів припуску заданого розміру заготовки, а =1 для механічного оброблення поверхні з одного боку (1) і а = 2 для механічного оброблення з двох боків (2); R_Z — висота нерівностей поверхні заготовки, що обробляється, мм;

Рис.3. Схема розмірів, припусків та їх відхилень для заготовок.

F — товщина дефектного шару заготовки, мм; ρ — сумарні похибки форми оброблюваної поверхні та її розташування відносно поверхні заготовки, що є базовою на заданому етапі механічного оброблення, мм; ξ — сумарна похибка встановлення заготовки під час її оброблення, мм. Перші три складові частини (1) R_Z,F і ρ оброблюваної поверхні належать до попереднього технологічного переходу, а четверта частина ξ , як і мінімальне значення припуску Z_min — до виконуваного технологічного переходу. Коли напрямки векторів ρ і ξ визначити неможливо, мінімальний припуск вираховують як

(2)

Схема розмірів готової деталі, проміжної та початкової заготовок, а також припуски на механічне оброблення для випадку однобічного механічного оброблення призматичної заготовки показано на рис.3, де А_і, А_{і min}, А_{і max}, і T_{і max} — відповідно номінальний, найменший та найбільший допустимі розміри та допуск розміру готової деталі; А_і-1, А_{і-1 min}, А_{і-1 max}, і T_{і-1 max}; --те ж для проміжної заготовки; А_і-2, А_{і-2 min}, А_{і-2 max}, і T_{і-2 max} – те ж саме для початкової заготовки.

Індекси і, і-1, і-2 означають, що те чи інше значення розміру, припуску, допуску стосується відповідно виконуваного, проміжного чи початкового стану заготовки (технологічного переходу). Враховуючи це, можна переписати вирази (1) і (2) як

(3)

(4)

де J — номер технологічного переходу механічного оброблення заданої поверхні у зворотному порядку його виконання. Мінімальний припуск на кожному технологічному переході є різницею між мінімальним розміром заготовки, що є вихідною для заданого технологічного переходу і максимального розміру заготовки чи деталі, яку отримують у результаті виконання цього технологічного переходу.

Найменші припуски для оброблення різанням є основою для визначення розмірів вихідної та проміжних заготовок, максимальних і номінальних значень припусків. Максимальні значення припусків ураховують для визначення глибини різання та потужності різального устаткування. Номінальні значення припусків і номінальні розміри проміжних і початкової заготовок використовують для встановлення розмірів формоутворювальних частин технологічного різального інструменту та спорядження (штампів, матриць, прес-форм тощо).

Найбільший припуск для оброблення різанням кожної поверхні заготовки для заданого технологічного переходу у загальному випадку можна записати як

(5)

а сумарне значення мінімального припуску на механічне оброблення для кожного розміру в п технологічних переходах

(6)

де п — кількість технологічних переходів (етапів) механічного оброблення.

Найбільший розмір заготовки є сумою найбільшого розміру деталі, мінімальних значень припусків і допусків розмірів проміжних заготовок на всіх технологічних переходах, разом з початковою заготовкою, тобто

(7)

Для визначення розмірів внутрішніх поверхонь знаходять найменший розмір заготовки як різницю між найменшим розміром цієї поверхні для деталі та сумою мінімальних значень припусків усіх проміжних заготовок. тобто

(8)

Номінальним розмір заготовки визначають як алгебричну суму номінального розміру готової деталі та номінальних значень припусків на механічне оброблення для всіх технологічних переводів

(9)

Номінальні припуски для оброблення різанням

(10)

де еsА _i-(j-i) і eiA_i-j - відповідно верхнє та нижнє відхилення розмірів А_i-(j-i) і A_i-j.Номінальні розміри проміжних заготовок заокруглюють до значень спів мірних з точністю до допусків чи відхилень цих розмірів, а номінальні розміри початкової заготовки заокруглюють відповідно до вимог стандартів для заданого способу її отримання. Усі розміри заокруглюють у бік збільшення припусків на механічне оброблення.

Наприклад, для випадку, показаного на рис.2, маємо два технологічних переходи, які нумеруються в порядку, зворотному до їх виконання. Першим технологічним переходом вважають останній перехід, у якому з проміжної заготовки отримують готову деталь. Для цього переходу, підставивши j=1 у (3), (5) і (7), отримаємо вирази для визначення відповідно мінімального й максимального значень припуску та максимального розрахункового значення розміру проміжної заготовки:

(11)

(12)

(13)

де R_Zi-1— шорсткість поверхні проміжної заготовки: F_i-1 — глибина її дефектного шару;ρ_i-1 — нерівності її форми; ξ — похибка встановлення проміжної заготовки у пристрої верстата; Т_i — допуск розміру деталі згідно з кресленням; Т_i-1 — допуск на розмір проміжної заготовки, який призначають [1] згідно зі способом виготовлення проміжної заготовки; Z_{i-1 min} і Z_{i-1 max} — відповідно найменше й найбільше розрахункові значення припуску для встановлення розміру проміжної заготовки; А_{i-1 min} і А_{i-1 max} — найбільші значення розмірів деталі згідно з кресленням і проміжної заготовки (розрахункове) відповідно.

Другим технологічним переходом є передостанній перехід, в якому з початкової отримують проміжну заготовку. Для цього переводу, підставивши j=2 у (5) —(7), дістанемо вирази для визначення відповідно мінімального та максимального значень припусків й максимального розрахункового розміру початкової заготовки:

(14)

(15)

(16)

де R_Zi-2, F_i-2, ρ_i-2 — відповідно шорсткість поверхні, глибина дефектного шару та нерівність форми початкової заготовки; ξ_i-1 — похибка установлення її у пристрої верстата; Т_i-2 — допуск розміру початкової заготовки, який призначають [1] згідно зі способом її виготовлення; Z_{i-1 min} і Z_{i-1 max} — відповідно найменше та найбільше розрахункові значення припуску для встановлення розміру початкової заготовки; А_{i-1 max} — найбільше розрахункове значення початкової заготовки.

Розміри заготовок визначають з урахуванням особливостей їх геометричної форми та результатів аналізу розмірних ланцюгів.

Рекомендації для розрахунку та призначення припусків для оброблення заготовок різанням

Для кожної оброблюваної поверхні призначають кількість і послідовність виконання технологічних переходів механооброблення, тип основного устаткування, технологічні пристрої, спосіб виготовлення початкової заготовки, застосовуваний різальний та вимірювальний інструмент, базові поверхні, спосіб базування та закріплення заготовки в процесі механічного оброблення. Мінімальні значення припусків знаходять для кожної поверхні та для кожного переходу почергово (від останнього до першого переходу). Інколи, для більшого унаочнення розрахунків, складають розрахункову карту чи таблицю, яка містить умовне позначення поверхні, назву переходів оброблення, складові та значення мінімального припуску, допуски розмірів оброблюваних поверхонь на кожному з переходів оброблення, мінімальні та максимальні значення розмірів [1,2,3]. Схему розрахунку припусків і розмірів заготовок приведені в табл.7.

Таблиця 7

Поверхня	Операція або перехід		Складова припуску, мм				Припуски Аi-(j-j), мм	Розмір Аi-j min, мм	Допуски Тi-j, мм	Розмір Li-j, мм
	№	Назва	RZi-j	Fi-j	ρi-j	ξi
	4	Фінішна	∆	∆	∆	•	•	∆	∆	∆
	3	Чистова	•	•	•	•	•	•	•	•
	2	Напівчистова	•	•	•	•	•	•	•	•
	1	Чорнова	•	•	•	•	•	•	•	•
	0	Заготівельна	@	@	@	---	---	@	@	@

Примітка: ∆ - параметри готової деталі за кресленням;

• - параметри проміжних заготовок;

@- параметри вихідної заготовки;

--- - відсутність параметра.

Для заготовок із чавуну та кольорових столів після першого технологічного переходу (чорнове оброблення), а також для сталей після термічного оброблення глибину дефектного шару прирівнюють до нуля (не враховують). Не беруть до уваги під час розрахунку й похибки взаємного розташування та .форми поверхонь, якщо у виконуваному переході вони не усуваються, наприклад у процесі протягування отворів, чи їх розверчування самоустановною розвертачкою.

Похибки взаємного розташування та форми поверхонь обов'язково враховують у перших двох переходах оброблення лезовим інструментом і після термічного оброблення. У чистовому та фінішному переходах ними нехтують. Якщо ці відхилення є складовими частинами допусків розмірів поверхонь, то у розрахунках окремо їх не беруть до уваги.

Похибки взаємного розташування та форми поверхонь для заготовок беруть із довідкових таблиць (стандартів), або визначають за формулами, отриманими експериментальним шляхом для кожного зі способів виготовлення заготовок. Підсумування цих похибок виконують за правилами векторної алгебри.

Розрахунок і призначення припусків заготовок для автоматизованого проектування заготовок і технологічних процесів їх механічного оброблення здійснюють за допомогою підпрограм, які є складовими частинами САПР К і САІІР ТП.

Автоматизоване проектування значно скорочує час на розроблення заготовки, підвищує продуктивність праці конструкторів і технологів, забезпечує високу якість виконуваних проектів і розрахунків.