1.6 Припуски на механическую обработку.

План:

1.6.1 Понятие о припуске. Факторы, влияющие на размер припуска. Влияние величины припуска на экономичность технологического процесса

1.6.1 Понятие о припуске. Факторы, влияющие на размер припуска. Влияние величины припуска на экономичность технологического процесса.

Общепринято припуском считать слой материала, удаляемый с поверхности заготовки в целях достижения заданных свойств обрабатываемой поверхности.

Однако современный взгляд на припуск предполагает припуском считать слой материала, подлежащий удалению с поверхности заготовки в целях достижения заданных свойств обрабатываемой поверхности. Такое понятие припуска в большей мере соответствует его назначению. Различие заключается в разном понимании максимального припуска Z_max (рисунок 7.1)

Таким образом максимальный припуск –

ггде	Zmax	-
	Zmin	-	минимальный припуск;
	Тдет	-	поле допуска на выдерживаемый размер детали Рзаг;
	Тзаг	-	поле допуска, ограничивающее отклонение размера заготовки.

Припуски различают по ряду признаков, которые приведены на схеме (рисунок 7.2).

В механической обработке различают 3 вида припусков: минимальный, максимальный, номинальный.

Расчету подлежит минимальный припуск. Значения номинальных припусков исполь­зуют для определения номинальных размеров, по которым изготавливают тех­нологическую оснастку (штампы, модели, прессформы).

Максимальный припуск, снимаемый за один рабочий ход, определяет наи­большую нагрузку на режущий инструмент.

Установление правильных размеров припусков на обработку яв­ляется ответственной технико-экономической задачей.

Назначение чрезмерно больших припусков приводит к непроиз­водительным потерям материала, превращаемого в стружку; увеличение трудоемкости механической обработки, повышению расхода режущего инструмента и электрической энергии, к увеличению потребности в оборудовании и рабочей силе. При этом затрудняется построение опе­раций на настроенных станках, снижается точность обработки в связи с увеличением упругих отжатий в технологической системе и усложня­ется применение приспособлений.

Рисунок 7.2 – Классификация припусков

Назначение недостаточно больших припусков не обеспечивает удаления дефектных слоев материала и достижения требуемой точности и шероховатости поверхностей, а также вызывает повышение требова­ний к точности исходных заготовок, приводит к их удорожанию, зат­рудняет разметку и выверку положения заготовок на станках при об­работке по методу пробных ходов и увеличивает опасность появления брака.

Припуски должны быть оптимальными и достаточными для выполне­ния операций механической обработки, предусмотренных технологичес­ким процессом. При этом должны быть удовлетворены требования к точности размеров, качеству, шероховатости поверхностей при минимальном расходе материала и наименьшей себестоимости.

В крупносерийном и массовом производствах стремятся к умень­шению припусков на заготовках и получению заготовок, требующих минимального объема механической обработки.

В условиях мелко-, среднесерийного производства необходимо рассматривать затраты на себестоимость получения заготовок.

Симметричные припуски имеют место при обработке наружных и внутренних поверхностей вращения, а также при обработке с одной установки противолежащих параллельных поверхностей.

Несимметричные припуски имеют место тогда, когда противолежа­щие поверхности заготовки обрабатываются последовательно одна за другой. Одностороннее расположение припуска представляет частный случай асимметричных припусков, когда одна из противолежащих по­верхностей совсем не обрабатывается.

Определяя припуски необходимо устанавливать и допуски на раз­меры заготовки.

Факторы, влияющие на размеры припуска:

1. Погрешности геометрической формы (овальность, огранка, конусность, бочкообразность, седлообразность, выпуклость, вогну­тость и т.д.) должны находиться в пределах поля допуска на размер -1/4 поля допуска.

2. Поверхностные микронеровности - шероховатость поверхности, характеризуемая высотой неровностей Rz no ГОСТ 2789-80. С целью учета запаса надежности значения шероховатости принимаются по верх­нему пределу (рисунок 7.3, а).

Рисунок 7.3 – Составляющие элементы операционного припуска

3) Поверхностный дефектный слой, Т, характеризующийся откло­нениями физико-механических свойств от остальной массы металла (рисунок 7.3, а) h  T (у заготовок из серого чугуна - перлитная корка; обезуглероженный слой, коррозия, перенаклеп, поверхностные трещины).

4) Пространственные отклонения  - несоосность наружной по­верхности и отверстия у заготовок - втулок, дисков, гильз; неперпендикулярность тор­цевой плоскости к оси базовой цилиндрической поверхности заготовки, неперпендикулярность обрабатываемой и базовой плоскостей у корпусных деталей, сме­щение и непараллельность осей (рисунок 7.3, б).

5) Погрешность установки заготовки - компенсируемая увеличе­нием припуска (рис. 7.3, в).

Припуск является компенсатором всех погрешностей предыдущей обработки заготовки и погрешностей, связанных с выполнением данной технологической операции.

В настоящее время в машиностроении применяются два метода оп­ределения припусков на механическую обработку: опытно-статистичес­кий и расчетно-аналитический.

При опытно-статистическом методе промежуточные минимальные припуски определяются по справочным и руководящим материалам, установленным на основании опытных и статистических данных в виде таблиц. По этим таблицам припуски выбираются в зависимости от веса, материала, раз­меров и вида заготовки, а также необходимой точности и шероховатос­ти поверхности и других факторов.

При расчетно-аналитической методе, разработанном профессором В.М.Кованом, уточненном профессором Б.С.Балакшиным, величина при­пуска определяется путем расчета по его составляющим элементам с использованием следующих формул:

1) Минимальный симметричный припуск при обработке наружных и внутренних поверхностей вращения на выполняемый переход:

(7.1)

2) Минимальный симметричный припуск при обработке противоле­жащих плоских параллельных поверхностей (одновременное фрезерова­ние 2-х плоскостей, 2-х торцев у деталей типа валов) у заготовок с одной установки определяется по выражению:

(7.2)

3) Минимальный асимметричный припуск

(7.3)

где	Rmini	-	высота микронеровностей, оставшихся от предыдущей обработки (по ГОСТ 2789-80);
	Тi-1	-	толщина дефектного слоя оставшегося от предшест­вующей обработки;
	i-1	-	суммарное значение пространственных отклонений взаимосвязанных поверхностей, оставшихся от предшествующей обработки;
	yi	-	погрешность установки, возникающая на выполняемой операции;
	i	-	данная операция;
	(i-1)	-	предыдущая (предшествующая) операция;
	i-1	-	пространственные отклонения возникают из-за деформации исходных заготовок; пространственных погрешностей изготовления литейных форм и ковоч­ных штампов, погрешностей во взаимном положении рабочих элементов станка в процессе обработки;
			- если направления пространственных отклонений одинаковы;
			- при противоположных направлениях.

Наиболее вероятное суммарное значение пространственных откло­нений определяется квадратичным суммированием (например, для дета­лей типа "валов").

(7.4)

В связи с закономерным уменьшением ^_i-1 по мере выполнения операций (переходов), при расчете припуска суммарное значение исключается из формул припуска в следующих случаях:

после шлифования;

чистового и тонкого точения и других отделочных видов обработки (т.к. эти отклонения малы).

Когда они не могут быть ликвидированы при выполнении операции (перехода), например, при развертывании плавающей разверткой, су­перфиниширования и полирования, т. е. когда достигается лишь умень­шение шероховатости.

- погрешность установки зависит от принятой схемы базирования. Может определяться по формулам

(7.5)

или определяться по таблицам.

Во всех случаях установленный минимальный припуск не должен быть меньше rnin толщины стружки, которую может снять режущий ин­струмент (порядка 0,005 мм при обработке острозаточенным инстру­ментом; 0,020-0,050 мм - обычным инструментом).

Порядок расчета припусков

1) Установить пооперационный технологический процесс, кото­рый бы обеспечивал получение заданной точности и шероховатости и других технологических требований чертежа. (Согласно таблицам эко­номической точности).

2) Определяют элементы rnin припуска: .

3) Рассчитывают Z_min припуск на обработку.

4) Определяют для конечного перехода наименьший предельный размер по чертежу.

5) Для перехода, предшествующего конечному, рассчитывают размер, прибавляя (вычитая) к наименьшему (наибольшему) размеру по чертежу значения расчетного припуска Z_min.

Расчетный

(7.6)

6) Последовательно проделывают процедуру 5 для всех пере­ходов, округляя значение в сторону увеличения припуска. (Округления проводят до значений, с которыми дан допуск на размер соответ­ствующего перехода).

7) Определяют наибольшие (наименьшие) предельные размеры, прибавляя (вычитая) допуск к округляемому размеру:

(7.7)

8) Определяют предельные значения припусков Z_max как разность наибольших (наименьших) предельных размеров предшествующего и выполняемого переходов.

(7.8)

(7.9)

где

Ti-1, Ti

-

допуски на предшествующий и данный переходы.

(7.10)

9) Определяют общие припуски , суммируя промежуточные значения.

Схема расположения припусков и допусков для детали типа «вал» приведена на рисунке 7.4.

(7.11) , (7.12) где n – количество операций. , (7.13) где Zном – разность размеров изделия до и после обработки на данной операции. Рисунок 7.4– Схема расположения припусков и допусков на токарную обработку и шлифование вала (номинальные диаметры: исходной заготовки вала – Dисх. заг, вала после точения - Dток; припуски: общий припуск на обработку - , операционные припуски на точение - и на шлифование - )

а) б) Рисунок 7.5 – Припуски на обработку наружных и внутренних поверхностей

а) б) Рисунок 7.6 – Припуски на обработку противоположных поверхностей

Рисунок 7.7 – Симметричные припуски на обработку поверхностей

Рисунок 7.8 – Схема для расчета припусков при обработке наружных поверхностей

на предварительно настроенных станках

Факторы, влияющие на размер припуска

Размер припуска зависит от толщины поврежденного поверхностного слоя, т.е. от толщины такого слоя, который не может быть в дальнейшем использован и должен считаться «поврежденным» (корка на литых заготовках, глубины поверхностных неровностей, раковины, трещины и др. Эти повреждения являются совокупностью повреждений заготовки и погрешностей, возникающих при выполнении каждой операции.

Производственные повреждения характеризуются отклонениями размеров, геометрическими нарушениями формы и отклонениями взаимосвязанных поверхностей, поверхностными микронеровностями, глубиной дефектного поверхностного слоя.

Наряду с перечисленными отклонениями в процессе обработки возника-

ют погрешности установки, которые также должны быть компенсированы со-

ответствующим увеличением припуска.

Таким образом, наименьший межоперационный припуск на обработку при наименьшем предельном размере заготовки для наружных поверхностей и при наибольшем предельном размере для внутренних поверхностей может быть определен по формуле:

где: - средняя высота микронеровностей; - глубина дефектного пове- рхностного слоя; - геометрическая сумма пространственных откло не- ний взаимосвязанных поверхностей; - погрешность установки; - индекс, характеризующий предшествующую операцию; - индекс, ха- рактеризующий данную операцию.

Из формулы следует, что в межоперационный припуск входят погрешности предшествующей операции и погрешности установки данной операции.

При обработке плоских поверхностей учитывается наибольшее из пространственных отклонений взаимосвязанных поверхностей по нормали к обрабатываемой поверхности; тогда суммарное значение будет определяться как векторная сумма пространственных отклонений. Для одинакового направления векторов :

Для противоположного направления векторов:

Влияние размера припуска на экономичность процесса обработки очень велико, так как чем больше припуск, тем большее количество рабочих ходов требуется для снятия соответствующего слоя металла, что приводит к повышению трудоёмкости процессов, расхода электроэнергии, износу режущего инструмента и увеличивает отходы металла, превращаемого в стружку. Завышение припуска приводит к увеличению парка оборудования и производственных площадей, необходимых для его размещения.

Межоперационные припуски и допуски

Чтобы обеспечить постоянные межоперационные припуски на каждой из операций, размер обрабатываемой поверхности должен находиться в определенных пределах, характеризующих межоперационный допуск. Общий припуск на обработку складывается из суммы наименьших межоперационных припусков и межоперационных допусков, без допуска на последнюю операцию. Допуск на последнюю операцию должен соответствовать допуску на окончательную обработку данной поверхности.

Допуск на размер детали на предшествующей операции определяется как разность наибольшего и наименьшего предельных значений припуска:

На рис. 7.1 представлены схемы расположения межоперационных при-

пусков и допусков при обработке заготовок вала (рис. 7.1а), где - размер за

готовки; и - наибольший и наименьший предельные размеры заготовки после первой операции; - то же, после второй операции; - после третьей операции; - межоперационный припуск и допуск на первую операцию; - то же на вторую операцию; - на третью операцию, и отверстия (рис. 7.1б), где - размер отверстия в заготовке; - наименьший и наибольший предельные размеры отверстия после первой операции; - то же, после второй операции; - после третьей операции.

Рис.7.1. Припуски и допуски при обработке заготовок: а) вал;

б) отверстие

Между предварительной (черновой) обработкой и чистовой суммарный припуск распределяется следующим образом: 60 % - предварительная обработка, 40% - чистовая; возможны варианты, когда на черновую обработку приходится 45 %, на получистовую – 30 % и 25 % на чистовую обработку.

Расчёт размеров межоперационных припусков и предельных размеров обрабатываемых поверхностей по операциям проводят в определённой последовательности:

определяют базовые опорные поверхности для обработки;

определяется порядок выполнения технологических операций;

определяют значения ;

определяют расчётные размеры припусков по всем операциям.

1.7 ПРИНЦИП ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ПРАВИЛА РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

План:

1.7.1 Классификация технологических процессов

1.7.2 Оформление технологической документации

1.7.3 Структура технологических операций