Экономическое обоснование выбора заготовки

При выборе вида заготовки для вновь проектируемого технологического процесса возможны следующие варианты.

1. Метод получения заготовки принимается аналогичным существующему в данном производстве.

2. Метод получения заготовки изменяется, однако это обстоятельство не вызывает изменений в технологическом процессе механической обработки.

3. Метод получения заготовки изменяется и в результате этого существенно изменяется ряд операций механической обработки детали.

В первом случае достаточно ограничиться ссылкой на справочную литературу, где для данных условий рекомендован этот вариант как оптимальный. Так как стоимость заготовки не изменяется, то она не учитывается при определении технологической себестоимости.

Во втором случае предпочтение следует отдавать заготовке, характеризующейся лучшим использованием металла и меньшей стоимостью. Методика определения стоимости заготовки приводится ниже. Стоимость заготовки учитывается при расчете технологической себестоимости.

В двух рассмотренных случаях имеется полная возможность принять окончательное решение относительно вида заготовки и рассчитать ее стоимость до определения технологической себестоимости варианта процесса.

В третьем случае вопрос о целесообразности определенного вида заготовки может быть, решен лишь после расчета технологической себестоимости детали по сравниваемым вариантам. Предпочтение следует отдавать тон заготовке, которая обеспечивает меньшую технологическую себестоимость детали. Если же сопоставляемые варианты по технологической себестоимости оказываются равноценными, то предпочтительным следует считать вариант заготовки с более высоким коэффициентом использования материала.

Если деталь изготовляется из проката, то затраты на заготовку определяются по весу проката, требующегося на изготовление детали, и весу сдаваемо» стружки. При этом принимается во внимание стандартная длина прутков:

(6)

Стоимость некоторых металлов и заготовительные цены на стружку черных и цветных металлов приводятся в табл. 9 и 10.

Стоимость заготовок, получаемых такими методами, как литье в обычные земляные формы и кокили, литье по выплавляемым моделям, литье под давлением, горячая штамповка на молотах, прессах, ГКМ, а также электровысадкой, можно с достаточной для курсового проектирования точностью определить по формуле

(7)

где Сi– базовая стоимость 1 тонны заготовок, руб.;

– коэффициенты, зависящие от класса точности, группы сложности, массы, марки материала и объема производства заготовок.

Для отливок, полученных литьем в обычных земляных формах и кокилях, рекомендуется пользоваться нижеприведенными данными.

Базовая стоимость одной тонны отливок С^ = 290 руб. (отливки из серого чугуна марок СЧ-00; СЧ 12-28; СЧ 15-32; СЧ 18-36 массой 1-3 кг, 3-го класса точности по ГОСТ 1855-55, 3-й группы сложности и 3-й группы серийности. Прейскурант № 25-01, 1970 г.). Коэффициенты выбираются по следующим данным:

а) в зависимости от точности отливок значения коэффициента

для отливок из черных металлов:

1-й класс точности ,06

2-й класс точности ,03

3-й класс точности

для отливок из цветных металлов (по АН-1026-55)1

4-й класс точности ,1 .'

5-й класс точности ,05

6-й класс точности 1

б) в зависимости от марки материала значения коэффициента Ам следующие:

Чугун

СЧ-00; СЧ 12-28; СЧ 15-32; СЧ 18-36

СЧ 24-44; СЧ 32-52; СЧ 28-48

СЧ 35-56: СЧ 38-60

ВЧ 45-0; ВЧ 50-1,5; ВЧ 60-2

КЧ 30-6; КЧ 33-8; КЧ 35-10; КЧ 37-12

Сталь

Углеродистая 1,21

Низколегированная 1,60

Легированная 2,20-2,60

Сплавы цветных металлов

Алюминиевые сплавы 5,10

Магниевые сплавы 9,15

Медноцинковые сплавы и бронзы, оловянистые 4,15

Бронзы оловяннсто-свинцовые 5,40

Цинковые сплавы 3,40

Коэффициенты, зависящие от группы сложности отливок #с, массы отливок Ьь и объема производства #п, определяются по табл. 11.

Чтобы определить коэффициент Кп, для курсового проектирования в качестве объема производства можно принимать годовую программу. Для этого необходимо сначала установить группу серийности по табл. 12, а затем на основании группы серийности по табл. 11 найти значения k_п.

Коэффициент k_п для отливок, получаемых по выплавляемым моделям, определяется независимо от марки материала отливки. Группа серийности, на основании которой выбираются значения коэффициента k_п, приведена в табл. 12.

Значения коэффициента k_п в зависимости от группы серийности составляют:

1-я группа серийности 0,83

2-я группа серийности 1,00

3-я группа серийности 1,23

Для отливок, полученных литьем под давлением, в качестве базовой принята стоимость одной тонны отливок С₃ = 1780 руб. (Отливки из алюминиевых сплавов, массой 0,1-0,2 кг, 3-й группы сложности, 2-й группы серийности. Прейскурант 25-01, 1970 г.). Коэффициенты выбираются по следующим данным: а) в зависимости от класса точности (по АН 1026-55) значения коэффициента k_Т составляют:

1-й класс точности 1,05

2-й класс точности 1

б) в зависимости от материала отливок коэффициент k_м принимается:

Алюминиевые сплавы 1

Магниевые сплавы 1,5

Медные сплавы 0,93

Цинковые сплавы 0,81

Значения коэффициентов k_с, k_в и k_п приведены в табл. 14. Группа серийности принимается по табл. 12.

Отнесение отливок к той или иной группе сложности можно сделать по следующим признакам [11.

I группа – удлиненные детали типа тел вращения, которые можно отливать не только стационарным, но и центробежным способом. К ним относятся простые и биметаллические вкладыши, некоторые втулки и гильзы, трубы, цилиндры, некоторые типы шпинделей

с фланцами, коленчатые и распределительные валы и др. Отношение длины к диаметру у таких деталей больше единицы.

II группа – детали типа дисков: маховики и основные диски муфт сцепления, шкивы, диски, корпусы подшипников.

III группа – простые по конфигурации коробчатые плоские детали, для формовки которых не требуется большого количества стержней. К этой группе относятся передние, боковые и нижние крышки двигателей; крышки коробок скоростей, передних бабок и других корпусных деталей; суппорты станков; кронштейны; планки; вилки; рычаги.

IV группа – закрытые корпусные детали коробчатого типа, внутри которых монтируются механизмы машин. Это – блоки и головки цилиндров автомобильных, тракторных и других двигателей; корпусы коробок передач; картеры двигателей; корпусы мостов автомобилей и тракторов; картеры рулевого управления; передние бабки, коробки подач и фартуки токарных станков, коробки скоростей и подач сверлильных станков и другие детали сложной формы, для изготовления которых требуется значительное количество стержней при формовке.

V группа – крупные и тяжелые коробчатые детали, на которых обычно монтируются узлы и механизмы машин. К ним можно отнести коробчатые литые рамы тракторов и сельскохозяйственных машин, станины металлорежущих станков и литейных машин, а также прессов, компрессоров и других машин. Внутри таких деталей обычно не монтируются какие-либо механизмы, т.е. они служат как несущие конструкции.

Стоимость горячештампованных заготовок (полученных на молотах, прессах, горизонтально-ковочных машинах и электровысадкой) определяется следующим образом.

За базу принимается стоимость одной тонны штамповок С4=315 руб. (штамповки из конструкционной углеродистой стали, массой 2,5-4 кг, 2-го класса точности по ГОСТ 7505-55, 3-й группы сложности и 2-й группы серийности. Прейскурант № 25-01, 1970г.).

Коэффициенты выбираются по следующим данным:

а) в зависимости от класса точности штамповок по ГОСТ 7505 – 55 значения коэффициента k_т принимаются:

1-й класс точности 1,05

2-й класс точности 1

3-й класс точности 0,90

б) в зависимости от марки материала штамповки значения коэффициента k_м составляют:

Углеродистая сталь 08-85 1

Сталь 15Х-50Х 1,18

Сталь 18ХГТ-ЗОХГТ 1.27

Сталь ШХ15 1,62

Сталь 12ХНЗА-30ХНЗА 1,98

Значения коэффициентов k_с и k_в приводятся в табл. 15.

Коэффициент k_п определяется из следующего условия. Если объем производства заготовок (годовая программа) больше значений, указанных в табл. 16, то принимают k_п == 0,8. В остальных случаях можно принимать k_п = 1,0.

Группа сложности поковок может быть найдена с достаточной для курсового проектирования точностью на основании классификации поковок, приведенной на рис. 5 и 6.

Экономический эффект для сопоставления способов получения заготовок, при которых технологический процесс механической обработки не меняется, может быть рассчитан по формуле

где S_заг1, S_заг2, – стоимости сопоставляемых заготовок, руб.;

N – годовая программа, шт.

Определение стоимости заготовки в курсовом проекте следует оформить в виде расчетного формуляра, образец которого приведен в приложении XVIII.

РАСЧЕТ ПРИПУСКОВ

При выполнении курсового проекта расчет припусков на механическую обработку производится расчетно-аналитическим методом и по таблицам.

Расчет припусков и определение их величин по таблицам могут производиться только после выбора оптимального для данных условии технологического маршрута и выбора метода получения заготовки.

На основании результатов определения припусков расчетно-аналитическим методом для рассчитанных поверхностен в конце этого раздела приводится графическая схема расположения общих и межоперационных припусков и допусков (схема приведена на рис. 14).

Для удобства расчет следует производить в виде табл. 43.

Данные таблицы используются непосредственно для построения графической схемы, а также для быстрой проверки правильности произведенных расчетов.

В основном, за редким исключением, при разработке курсовых проектов применяется метод автоматического получения размеров, т.е. обработки на предварительно настроенных станках. Так как в этом случае заготовки поступают на обработку с колебанием размерен поверхностен, подлежащих обработке в пределах допуска, то и действительные припуски на обработку для этих поверхностей на данном переходе будут иметь различные величины. Колебание размеров, получаемых при обработка, происходит по причине нежесткости технологической системы, т.е. различной ее податливости в результате колебаний припуска на обработку.

Таким образом, как видно из рис. 12, у заготовки с наименьшим предельным размером a_min при обработке в размер b наименьший припуск на обработку – z_imin, а у заготовки с наибольшим предельным размером a_max наибольший припуск на обработку – z_imax.

Расположение полей припусков и межоперационных допусков на двух смежных переходах обработки элементарной поверхности при обработке на предварительно настроенном стайке можно графически изобразить, как показано на рис. 13, а. Иначе выглядит расположение минимального и максимального припусков в том случае, когда обработка производится по методу пробных проходов. Этот случай показан на рис. 13, б.

Так же выглядит схема расположения полей припусков при последовательном приближении к заданному размеру, например при многопроходной обработки (шлифование, хонингование и т.п.). При этом из-за сравнительно небольших усилий резания упругие отжатия в технологической системе почти отсутствуют. Этому способствует также стремление рабочего получить наибольший предельный размер по проходному калибру.

Порядок расчета припусков на обработку и предельных размеров по технологическим переходам приведен в табл. 25.

25 Порядок расчета припусков на обработку и предельных размеров по технологическим переходам [3]

Для удобства все аналитические формулы определения расчетных величин минимальных припусков z_min для различных видов механической обработки и различных поверхностей сведены в табл. 26. С этой же целью систематизированы и приводятся в виде таблиц значения составляющих, входящих в формулы для определения минимального припуска. Так, значения Кг и Т для основных видов заготовок, различных методов механической обработки заготовок из проката, штамповок и отливок, а также для наиболее распространенных видов обработки отверстий приводятся в табл. 27-30.

В табл. 31 даны расчетные формулы для определения суммарного значения пространственных отклонений, т.е. отклонений от правильной геометрической формы поверхностей и их взаимного расположения для различных видов заготовок при их обработке на первой операции,

с учетом методов базирования заготовок, влияющих на величину пространственного отклонения, Для наглядного представления характера и составляющих пространственного отклонения таблица иллюстрируется эскизами. К. таблице целесообразно сделать следующие пояснения.

26. Расчетные формулы для определения величины припуска на обработку

Для литых заготовок при обработке плоской поверхности корпусной детали с отверстиями, оси которых параллельны обрабатываемой поверхности, существенное значение приобретает способ базирования этой детали на первой операции. Рели деталь базируется на отверстия и перпендикулярную к ним поверхность, то суммарное пространственное отклонение складывается из величины коробления обрабатываемой поверхности и погрешности расположения базовых отверстий относительно той же обрабатываемой поверхности, т.е. смещения этих отверстий к наружной поверхности отливки.

Смещение в данном случае обусловлено неточностью расположения стержня к наружной поверхности и регламентируется допуском на размер от обрабатываемой поверхности до оси базовых отверстий (А ±δ).

На эскизе в таблице векторы коробления и смещения базовых отверстий по отношению к направлению выдерживаемого размера – коллинеарны и для определения суммарного пространственного отклонения можно принять алгебраическую сумму составляющих ρ_кор и ρ_см, однако эта сумма является крайним случаем, поэтому для получения значений с большей вероятностью, учитывая нормальный закон распределения действительных размеров, следует производить геометрическое сложение векторных составляющих ρ_кор и ρ_см.

При установке деталей на плоскость, противолежащую и параллельную обрабатываемой, суммарное значение пространственных отклонений обрабатываемой поверхности выражается величиной ее коробления. Общая величина коробления поверхности отливки определяется как произведение удельной кривизны на наибольший размер обрабатываемой поверхности в направлении обработки.

Для литых деталей типа тел вращения при обработке участков наружной поверхности и базировании по наружной поверхности пространственное отклонение – овальность – выражается произведением удельной кривизны на соответствующий диаметр отливки. Если базирование при обработке наружной поверхности осуществляется по внутреннему диаметру, то для суммарного значения пространственного отклонения следует, так же как и для коробчатых деталей, учитывать смещение стержня отливки относительно наружной поверхности. Величину смещения можно принимать равной допуску на толщину стенки отливки. Так как направление векторов коробления и смещения неопределенны друг относительно друга, то производится геометрическое сложение векторов. Значения удельной кривизны заготовок (коробления) приведены в табл. 32. Для двух последних случаев, так же как и для корпусных деталей, базируемых по отверстиям, величину удельного коробления следует принимать как для корпусов.

При обработке торцевых поверхностей отливок-тел вращения пространственное отклонение обрабатываемой поверхности выражается в виде коробления и определяется так же, как произведение удельной кривизны на диаметр обрабатываемой поверхности.

Для штампованных заготовок (при обработке цилиндрических поверхностей деталей типа ступенчатых валов и консольном их закреплении по крайней ступени) суммарное значение пространственных отклонений выражается в виде коробления детали и смещения одних участков поверхностей относительно других. Это смещение обусловлено несовпадением верхней и нижней частей штампов при штамповке заготовок поперек оси, а также несовпадением полуматриц в горизонтально-ковочных машинах и, наконец, смещением штампуемой части заготовки относительно стержня исходного материала.

В табл. 30 приводятся данные по общей или наибольшей кривизне штампованных заготовок, которую следует принимать в расчет при консольном закреплении заготовок. При обработке штампованных заготовок в центрах для расчетов кривизны или стрелы прогиба в обрабатываемом сечении следует брать произведение удельной кривизны после правки или термообработки на расстояние от обрабатываемого сечения до ближайшей опоры. В этом случае следует, кроме вышеприведенных факторов, учитывать радиальное биение обрабатываемой поверхности в результате погрешности зацентровки. Способ определения погрешности зацентровки приводится ниже.

Так как векторы всех перечисленных погрешностей имеют неопределенное положение в пространстве относительно оси обрабатываемой детали, следует определять их геометрическую сумму.

Для заготовок типа дисков с прошиваемыми при штамповке центральными отверстиями (зубчатые колеса, фланцы и т.п.) суммарное значение пространственных отклонений (при базировании детали на первой операции по наружному диаметру) складывается из смещения частей штампов, формирующих заготовку по оба стороны разъема, и эксцентричности прошитого центрального отверстия по отношению к наружному контуру заготовки. Величины погрешностей заготовок по эксцентричности приводятся в табл. 33, а по смещению в табл. 34. Так же, как и в предыдущем случае из-за неопределенного положения в пространстве секторов погрешностей, суммарное пространственное отклонение определяется геометрическим сложением.

При обработке торцевых поверхностей штампованных заготовок в качестве пространственных отклонений учитывается коробление обрабатываемой поверхности. Оно определяется, как и для литых заготовок, произведением удельной кривизны (берется из табл. 32 для штампованных заготовок после правки) на диаметр обрабатываемой поверхности.

Для заготовок из сортового проката определение суммарного значения пространственных отклонений производится аналогично штампованным заготовкам типа валов в зависимости от способа базирования. При консольном закреплении в расчет принимается только кривизна в обрабатываемом сечении, а при обработке в центрах в векторную сумму включается погрешность зацентровки. Кривизна в обрабатываемом сечении определяется на основании удельной кривизны (табл. 32) с учетом правки пли термической обработки в соответствии с состоянием заготовки.

Погрешность зацентровки заготовок из сортового проката, а также штампованных стержневых заготовок возникает вследствие погрешности базирования на этой операции и приводит к радиальному биению наружной поверхности заготовки относительно оси центровых отверстий.

При использовании на операции зацентровки для закрепления заготовок самоцентрирующих зажимных устройств допуск на наружный диаметр не оказывает влияния на погрешность зацентровки, которая в этом случае определяется погрешностью настройки центровального станка (0,25 мм). При установке деталей на призму с односторонним прижимом погрешность зацентровки, кроме того, зависит от допуска на наружный диаметр заготовки и угла призмы. Для определения суммарного значения погрешности зацентровки следует брать геометрическую сумму указанных составляющих.

Обработка отверстий в неподвижной детали сверлением характеризуется в отношении пространственных отклонений смещением отверстия и уводом – искривлением его оси вследствие нежесткости сверл. Суммарное пространственное отклонение равно векторной сумме этих составляющих, величины которых приведены в табл. 35.

Остаточные пространственные отклонения на обработанных поверхностях, имевших исходные отклонения, являются следствием копирования погрешностей при обработке. Величина этих отклонений зависит как от режимных условий обработки, так и от параметров, характеризующих жесткость технологической системы и механические свойства обрабатываемого материала.

При выполнении курсового проекта для определения промежуточных значений припусков на механическую обработку можно с достаточной для практических целей точностью воспользоваться приведенной ниже эмпирической формулой

ρ_ост = k_уρ_заг, (30)

где k_у – коэффициент уточнения формы.

Значения коэффициента уточнения для различных видов заготовок и методов обработки можно принять следующими.

Однократное и черновое точение штампованных заготовок, заготовок из горячекатаного проката, предварительное шлифование проката 3а и 4-го классов точности ............ 0,06

Получистовая обработка заготовок из проката, штампованных заготовок, рассверливание отверстий, смещение оси отверстия после черновой обработки .........……………………………………………....... 0,05

Чистовое точение заготовок из сортового проката обыкновенного качества, штампованных заготовок, после первого технологического перехода обработки литых заготовок, после чистового шлифования проката 3а и 4-го классов точности ...………………………………........ 0.04

Двукратное обтачивание калиброванного проката или двукратное шлифование заготовок после токарной обработки ..………………….... 0,02

Получистовая обработка (зенкерование и черновое развертывание отверстий) .................……………………………………………………. 0,005

Чистовая обработка – развертывание отверстий .…………….... 0,002

При обработке торцевых поверхностей штампованных заготовок с центральным отверстием остаточную величину пространственного отклонения (коробления) можно определять:

после черновой обработки

; (31)

после получистовой обработки

; (32)

после чистовой обработки

(33)

где R и r – радиусы наружной поверхности и отверстия (см. табл. 31).

Погрешность установки на выполняемом переходе при определении промежуточного припуска характеризуется величиной смещения обрабатываемой поверхности, которое должно компенсироваться дополнительной составляющей промежуточного припуска.

(34)

Все составляющие представляют поля рассеивания случайных величин, поэтому суммируются в общем случае по правилу геометрического сложения.

Погрешность базирования ε_б имеет место при несовмещении установочной и измерительной баз и зависит также от допуска и погрешности формы базовых поверхностей. В табл. 36 приводятся формулы для определения погрешности базирования при обработке заготовок в приспособлениях.

Погрешность закрепления ε_з возникает в результате смещения обрабатываемых поверхностей заготовок от действия зажимной силы. Это смещение может быть учтено настройкой станка, если оно и велико, но постоянно по величине. В ряде случаев, особенно, когда применяются пневматические, гидравлические, электромеханические и другие зажимные устройства, обеспечивающие постоянство усилий зажима, погрешность закрепления можно исключить из расчетов.

Погрешность положения заготовки ε_пр является следствием неточности изготовления станочного приспособления и износа его установочных элементов, а также погрешности установки самого приспособления на станке. Сюда относится также погрешность индексации – поворота зажимных устройств при обработке заготовок на многопозиционных станках, которая в большинстве случаев принимается равной 0,05 мм. За исключением последней составляющей элементы погрешности положения заготовки часто затруднительно выявить как самостоятельные значения, поэтому их учитывают входящими в погрешность закрепления. С учетом сказанного, для одно-позиционной обработки формула (34) примет вид

(35)

Если векторы ε_б и ε_у коллинеарны, как это имеет место при обработке плоских поверхностей, параллельных установочной базе, то

(36)

Значения погрешностей закрепления для различных видов обработки в зависимости от обрабатываемого материала и технологической оснастки приводятся в табл. 37-40.

Определение значений допусков на заготовки производится по соответствующим для каждого метода ГОСТам, указанным в разделе «Выбор заготовки» настоящего пособия.

Для первого технологического перехода при обработке черных заготовок всех видов и при выдерживании размера от черной базы допуск δ следует принимать не табличный, а определять по формуле

(37)

где δ_заг – допуск на размер черной заготовки; δ_обр – допуск по классу точности, указанному в таблице для соответствующего метода обработки.

Рис. 14. Штампованная заготовка

При определении допусков штампованных заготовок следует учитывать следующие факторы: недоштамповку Нед, допускаемый износ окончательного ручья штампа Иш, колебания усадки заготовки по температурному интервалу штамповки Ку и элемент допуска, не зависящий от износа штампов и недоштамповки Нез. Размеры штампованных заготовок (рис .14) по-разному зависят от перечисленных факторов.

Допуски на размеры, зависящие от недоштамповки или двустороннего износа штампов, определяются как (размеры А на рис. 14)

(38) при этом верхнее отклонение (плюс)

(39) нижнее отклонение (минус)

(40)

Допуски на размеры углублений и внутренних поверхностей (размеры D и A) также рассчитываются по формуле (38), при этом верхнее отклонение (плюс)

, (41)

а нижнее отклонение (минус)

(42)

Допуски на наружные размеры поверхностей, зависящие от одностороннего износа штампов (параллельные плоскости разъема – размеры Б),

, (43)

При этом верхнее отклонение (плюс)

, (44)

нижнее отклонение (минус)

(45)

Для размеров внутренних поверхностей в этом случае (размеры Б) верхнее отклонение (плюс)

(46)

нижнее отклонение (минус)

(47)

Допуски на размеры, определяющие расстояние между осями бобышек или других элементов, не выходящих к периферии заготовки, не зависящие от износа ручьев штампов (размеры В), и на размеры, зависящие от одностороннего равномерного износа ручьев (размеры Г),

(48)

При этом верхнее (плюс) и нижнее (минус) отклонения равны

(49)

Элементы допусков по недоштамповке Нед, износу штампов Иш и не зависящие от износа штампов Нез приводятся в табл. 41 и 42.

Колебания усадки принимают Ку = 1,0 мкм/мм.

Суммарные значения расчетных допусков следует округлять с точностью до 0,1 мм для 1-й и 2-й групп точности и с точностью 1,0 мм для 3-й группы точности штампованных заготовок.

Значения промежуточных допусков для различных видов механической обработки определяются по классам точности, приведенным в таблицах экономической точности обработки (приложение III).

Пример 1. Рассчитать припуски на обработку и промежуточные предельные размеры для диаметра 50^+0,005 отверстия корпуса, показанного на рис. 15. На остальные поверхности (1, 2, 3) назначить припуски и допуски по ГОСТ 1855-55.

Заготовка представляет собой отливку 1-го класса точности, массой 3,5 кг.

Технологический маршрут обработки отверстия 50^+0,05 состоит из двух операций: чернового и чистового растачивания, выполняемых при одной установке обрабатываемой детали. Заготовка базируется на данной операции на плоскость основания 2 и два отверстия Ø10А, изготовленные предварительно. Схема установки при обработке ясна из рис. 15.

Рис. 15. Корпус (чертеж и схема установки при обработке отверстия Ø 50^+0,05)

Расчет припусков на обработку отверстия Ø 50^+0,05 ведем путем составления табл. 43, в которую последовательно записываем технологический маршрут обработки отверстия и все значения элементов припуска.

Суммарное значение Rz и Т, характеризующее качество поверхности литых заготовок, составляет 600 мкм (табл. 27). После первого технологического перехода величина Т для деталей из чугуна исключается из расчетов, поэтому для чернового и чистового растачивания находим по табл. 29 только значения Rz, соответственно 50 и 20 мкм, и записываем их в расчетную таблицу. Суммарное значение пространственных отклонений для заготовки данного типа определится по формуле

Величину коробления отверстия следует учитывать как в диаметральном, так и в осевом его сечении, поэтому

Величину удельного коробления для отливок находим по табл. 32 (d и l - диаметр и длина обрабатываемого отверстия).

При определении ρ_см в данном случае следует принимать во внимание точность расположения базовых поверхностей, используемых при данной схеме установки и полученных на предыдущих операциях относительно обрабатываемой в данной установке поверхности.

Так, если бы для получения размера (Б) (47_-0.34) при обработке плоскости основания 2 использовалось отверстие, то последующая погрешность расположения отверстия относительно поверхности 2 была бы равна допуску, который выдерживался при обработке поверхности 2 от отверстия, т.е. 0,34 мм.

Если же при обработке поверхности 2 в качестве базы использовалась, как это и бывает в большинстве случаев, какая-то наружная поверхность, то следует учитывать смещение стержня, который формирует отверстие относительно-наружной поверхности. Последнее принято определять как отклонение от номинального размера в отливке, определяемое допуском, на размер соответствующего класса точности.

Эти же соображения следует принимать во внимание при определении погрешности размера (Г) в горизонтальной плоскости, т.е. смещения положения отверстия заготовки относительно наружной ее поверхности. Так как в качестве базы при сверлении и развертывании отверстий Ø10А использовалась боковая поверхность отливки, то для определения погрешности расположения обрабатываемого в данной установке отверстия 50^+0.05 относительно базовых отверстий Ø10А следует принять смещение стержня относительно наружной поверхности отливки, определяемое допуском на размер (Г) в отливке.

Учитывая, что суммарное смещение отверстия в отливке относительно наружной ее поверхности представляет геометрическую сумму в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, получаем

где δ_Б и δ_Г - допуски на размеры (Б) и (Г) по классу точности, соответствующему данной отливке (табл. 7).

Таким образом, суммарное значение пространственного отклонения заготовки составит

Величина остаточного пространственного отклонения после чернового растачивания

.

Погрешность установки при черновом растачивании

.

Погрешность базирования в данном случае возникает за счет перекоса заготовки в горизонтальной плоскости при установке ее на штыре приспособления. Перекос при этом происходит из-за наличия зазоров между наибольшим диаметром установочных отверстий и наименьшим диаметром штырей.

Наибольший зазор между отверстиями и штырями определится как

Тогда наибольший угол поворота заготовки на штырях может быть найден из отношения наибольшего зазора при повороте в одну сторону от

среднею положения к расстоянию между базовыми отверстиями:

Погрешность базирования на длине обрабатываемого отверстия в этом случае составит

ε_б = ltgα = 100 • 0,0004 = 0,04 мм = 40 мкм,

где l – длина обрабатываемого отверстия.

Погрешность закрепления заготовки (табл. 40) е_з принимаем равной 120 мкм.

Тогда погрешность установки при черновом растачивании

мкм.

Остаточная погрешность установки при чистовом растачивании

мкм.

Так как черновое и чистовое растачивание производится в одной установке. то ε_инд = 0.

На основании записанных в таблице данных производим расчет минимальных значений межоперационных припусков, пользуясь основной формулой

Минимальный припуск под растачивание:

черновое

мкм;

чистовое

мкм.

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

Таким образом, имея расчетный (чертежный) размер, после последнего перехода (в данном случае чистового растачивания 50,05) для остальных переходов получаем:

для чернового растачивания

d_p1 = 50,05 – 0,132 = 49,918 мм;

для заготовки

d_p3 = 49,918 – 1,84 = 48,078 мм.

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

Так, для чистового растачивания значение допуска составляет 60 мкм (чертежный размер); для чернового растачивания δ = 170 мкм; допуск на отверстие в отливке 1-го класса точности по ГОСТ 1855-55 составляет δ = 400 мкм.

Рис. 16. Схема графического расположения припусков и допусков на обработку отверстия Ø 50^+0.05 корпуса (рис. 14)

В графе «Предельный размер» наибольшее значение (d_max) получается по расчетным размерам, округленным до точности допуска соответствующего перехода. Наименьшие предельные размеры (d_min) определяются из наибольших предельных размеров вычитанием допусков соответствующих переходом.

Таким образом, для чистового растачивания наибольший предельный размер – 50,05 мм, наименьший – 50,05-0,05 = 50 мм; для чернового растачивания наибольший предельный размер – 49,92, а наименьший - 49,92 - 0,17 = 49,75; для заготовки наибольший предельный размер – 48,08 мм, наименьший – 48,08 – 0,4 = 47,68 мм.

Поверхность	Размер	Припуск		Допуск
		табличный	расчетный
1	Ø 50	2*2,0	2*1,06	±0,2
2	90	2,0	-	±0,3
3,4	100	2,0	-	±0,3

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

Тогда для чистового растачивания

для чернового растачивания

Все результаты произведенных расчетов сведены в табл. 43

На основании данных расчета строим схему графического расположения припусков и допусков по обработке отверстия 50^+0.05 (рис. 16).

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

Общий номинальный припуск

Производим проверку правильности выполненных расчетов:

На остальные обрабатываемые поверхности корпуса припуски и допуски выбираем по таблицам (ГОСТ 1855-55) и записываем их значения в табл. 44.

44. Припуски и допуски на обрабатываемые поверхности корпуса (рис. 15) по ГОСТ 1855-55 (размеры в мм)

На рис. 17 показан чертеж заготовки корпуса с припусками на механическую обработку.

Пример 2. Рассчитать припуски на обработку и промежуточные предельные размеры на поверхность шестерни ведущей (рис. 18). На остальные обрабатываемые поверхности назначить припуски и допуски по таблицам ГОСТ 7505-55.

Заготовки - штамповка на ГКМ, группа точности - 2-я. Масса заготовки 11,3кг.

Рис. 17. Заготовка корпуса (рис. 15) с начисленными припусками и допусками

Рис. 18. Шестерня ведущая (чертеж и схема установки при обработке поверхностей

Технологический маршрут обработки поверхности состоит из обтачивания предварительного и окончательного и шлифования предварительного и окончательного. Обтачивание и шлифование производится в центрах, схема установки показана на рис. 18.

Так же как и в предыдущем примере, записываем технологический маршрут обработки в расчетную табл. 45. В таблицу также записываем соответствующие заготовке и каждому технологическому переходу значения элементов припуска. Так как в данном случае обработка ведется в центрах, то погрешность установки в радиальном направлении равна нулю, что имеет значение для рассчитываемого размера. В этом случае эта величина исключается на основной формулы для расчета минимального припуска, и соответствующую графу можно не включать в расчетную таблицу.

Суммарное отклонение

Допуск на поверхности, используемые в качестве базовых на фрезерно-центровальной операции, рассчитываем по формуле

Остаточная величина пространственного отклонения:

после предварительного обтачивания

ρ₁ = 0.06* 1820 = 109 мкм;

после окончательного обтачивания

ρ₂ = 0,04* 1820 = 73 мкм;

после предварительного шлифования-

ρ₃ = 0,02 * 1820 = 36 мкм.

Расчет минимальных значений припусков производим, пользуясь основной формулой!

Минимальный припуск:

под предварительное обтачивание

мкм;

под окончательное обтачивапие

мкм;

под предварительное шлифование

мкм;

под окончательное шлифование

мкм.

Аналогично предыдущему примеру производим расчет по остальным графам таблицы.

Графа «Расчетный размер» (dp) заполняется, начиная с конечного (чертежного) размера, путем последовательного прибавления расчетного минимального припуска каждого технологического перехода.

Записав в соответствующей графе расчетной таблицы значении допусков на каждый технологический переход и заготовку, в графе «Наименьший предельный размер» определим их значения для каждого технологического перехода, округляя расчетные размеры увеличением их значений. Округ-пение производим до того же знака десятичной дроби, с каким дан допуск па размер для каждого перехода. Наибольшие предельные размеры вычисляем прибавлением допуска к округленному

наименьшему предельному размеру;

Предельные значения припусков определяем как разность наибольших предельных размеров и – как разность наименьших предельных размеров предшествующего и выполняемого переходов:

Общие припуски и рассчитываем так же, как и в предыдущем примере, суммируя промежуточные припуски и записывая их значения внизу соответствующих граф.

Аналогично проверяется правильность произведенных расчетом и графическое расположение полей припусков н допусков, учитывая в данном случае, что построение производится на наружную, а не на внутреннюю поверхность.

Величину номинального припуска в данном случае определяем с учетом несимметричного расположения поля допуска заготовки;

На остальные обрабатываемые поверхности детали припуски и допуски принимаем по таблице (ГОСТ 7505-55) и записываем их значения в табл. 46.

Чертеж заготовки (штамповки па ГКМ) шестерни ведущей показан на рис. 19.

Так же, как и другие расчеты в курсовом проекте, расчет припусков удобно построить в виде расчетного формуляра, пример которого дан в приложении XIV.

Рис. 19. Заготовка шестерня ведущей (рис. 17) с начисленными припусками и допусками

РАСЧЁТНО-АНАЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИПУСКОВ

Расчетные формулы и указания к расчету припусков при методе автоматического получения заданных размеров. Расчетный припуск – минимальный промежуточный припуск при обработке наружных поверхностей – определяют как разность между наименьшими предельными размерами, а при обработке внутренних поверхностей – между наибольшими предельными размерами заготовок на смежных технологических переходах, т.е. для наружных поверхностей

(1) (2)

для внутренних поверхностей

(3) (4)

где – минимальный припуск на сторону на выполняемый технологический переход; - минимальный припуск на обе стороны пли по диаметру; – соответственно наименьшие и наибольшие предельные размеры, для партии заготовок на предшествующем технологическом переходе; - соответственно наименьшие и наибольшие предельные размеры, для партии заготовок на выполняемом технологическом переходе.

Минимальный припуск при последовательной обработке противолежащих поверхностей

(5)

при параллельной обработке противолежащих поверхностей

; (6)

при обработке наружных н внутренних поверхностей вращения

(7)

где – соответственно высота микронеровностей, глубина дефектного поверхностного слоя и суммарное значение пространственных отклонений для элементарной поверхности на предшествующем переходе и – погрешность установки заготовки при выполняемом переходе.

Суммарное значение р определяют как векторную сумму пространственных отклонений ; погрешность установки определяют в общем виде как векторную сумму погрешности базирования и погрешности закрепления , т.-е. .

При совпадающем направлении векторов

;

для противоположного направления векторов

В тех случаях, когда предвидеть направление вектороп затруднительно, их суммируют по правилу квадратного корня:

.

Пространственные отклонения необходимо учитывать: у черных заготовок (под первый технологический переход), после черновой и получистовой обработки лезвийным инструментом (под последующий переход), после термообработки.

Пространственные отклонения при обработке закономерно уменьшаются. Поэтому обычно уже после чистовой обработки величина отклонений столь мала, что ею пренебрегают.

Максимальный припуск на обработку

(8) (9)

где и – допуск но размеру па предшествующем переходе; – допуск по размеру на выполняемом переходе.

Глубину резания принимают равной максимальному припуску, т.е. . Эту величину используют при определении режимов резания (подачи и скорости резания) и выборе оборудования по мощности привода.

Номинальный припуск на обработку для наружных поверхностей

,(10) (11)

для внутренних поверхностей

(12)(13)

где – нижние отклонения по размерам соответственно на предшествующем и выполняемом переходах; – верхние отклонения по размерам соответственно на предшествующем и выполняемом переходах. При этом относятся к диаметрам.

Значение поминальных припусков необходимо для определения номинальных размеров заготовок (поковок, отливок и т.п.), но которым изготовляют технологическую оснастку (штампы, пресс-формы, модели, приспособления).

. Порядок расчета минимальных припусков и предельных размеров наружных (в скобках – внутренних) поверхностен следующий:

1. Пользуясь рабочим чертежом деталп и картой технологического процесса механической обработки, записать в расчетную карту обрабатываемые элементарные поверхности заготовки и технологические переходы в порядке последовательности их выполнения при обработке по каждой элементарной поверхности от черной заготовки до окончательной обработки (см. пример расчета стр. 195).

2. Записать значения .

3. Определить расчетные величины минимальных припусков на обработку по всем технологическим переходам.

4. Записать для конечного перехода в графу «Расчетный размер» наименьший (наибольший) предельный размер деталп по чертежу.

5:- Для перехода, предшествующего конечному, определить расчетный размер путем прибавления к наименьшему предельному размеру но чертежу (вычитания из наибольшего предельного размера по чертежу) расчетного припуска .

6. Последовательно определить расчетные размеры для каждого предшествующего перехода путем прибавления к расчетному размеру (вычитания из расчетного размера) следующего за ним смежного перехода расчетного припуска

7. Записать наименьшие (наибольшие) предельные размеры по всем технологическим переходам, округляя их увеличением (уменьшением) расчетных размеров; округление производить до того же знака десятичной дроби, с каким дан допуск па размер для каждого перехода.

8. Определить наибольшие (наименьшие) предельные размеры путем прибавления (вычитания) допуска к округленному наименьшему (наибольшему) предельному размеру.

9. Записать предельные значения припусков как разность наибольших (наименьших) предельных размеров и как разность наименьших (наибольших) предельных размеров предшествующего и выполняемого (выполняемого и предшествующего) переходов.

10. Определить общие припуски , суммируя промежуточные припуски на обработку.

11. Проверить правильность расчетов по формулам:

Допуски и качество поверхности на конечных технологических переходах следует принимать по чертежу детали, проверяя по нормативам возможность получения их запроектированным способом обработки.

В связи с разнохарактерностью действий при расчете размеров для наружных и внутренних поверхностей рекомендуется во избежание ошибок группировать в расчетной карте наружные и внутренние поверхности, а не записывать их вперемешку.

При обработке взаимосвязанных плоских поверхностей от переменных баз рекомендуете» строить размерные цепи, определяющие взаимосвязь обрабатываемой поверхности с измерительной базой.

Указания к расчету припусков н предельных размеров при изготовлении деталей из проката. Для ступенчатых валов расчет ведут но ступени с наибольшим диаметром, а при их равенстве – по ступени (шейке), к которой предъявляют высокие требования но точности н качеству поверхности.

Расчетный наименьший предельный диаметр заготовки (прутка) определяют по формуле

где – наименьший предельный размер детали по чертежу; – расчетный минимальный общий припуск на обработку но диаметру.

Полученный размер округляют (в большую сторону) до ближайшего по сортаменту диаметра прутка , наименьший предельный размер которого должен быть по менее , тогда действительный общий припуск на обработку будет

(15)

Сортамент калиброванного, горячекатаного и поперечно-винтового проката и их точностные характеристики даны в соответствующих ГОСТах (2590-57 н 7417-57) н справочной литературе.

Размер проката (кроме поперечно-винтового) принимают одинаковым для всех ступеней вала. На остальные ступени назначают напуск, упрощающий конфигурацию заготовки. Малый по величине напуск снимают за один проход, большой напуск удаляют за два прохода: 60-70% па первом и 40-30% на втором проходах. Дальнейшую обработку шеек ступенчатого вала, на которых был предусмотрен напуск, ведут в соответствии с расчетными предельными размерами.

Данные для расчета припусков на обработку наружных п торцовых поверхностей валов из проката приведены в табл. 1-4, отверстий – см. табл. 16-17.

Указания к расчету припусков и предельных размеров при изготовлении деталей из поковок. Штамповка. Величины допусков на заготовки, получаемые горячей объемной штамповкой на молотах, прессах и горизонтально-ковочных машинах, приведены в ГОСТе 7505-55.

Полученные в результате расчета общие припуски и размеры заготовки корректируют с учетом следующих дополнений:

назначают необходимые штамповочные уклоны, технологические напуски для крепления заготовок при термической обработке или изготовления образцов для физико-механических испытаний, а также напуски, упрощающие конфигурацию заготовки или сглаживающие местные углубления, переходы и уступы; их задают от поминальных размеров черной заготовки, определяемых расчетом;

назначают радиусы закруглений или размеры фаски в соответствии с размерными соотношениями заготовки. При необходимости корректируют припуски на обработку, исходя из оптимального соотношения

где – радиусы закругления пли размеры фаски соответственно у обработанной детали и заготовки; – номинальный припуск на обработку, рассчитанный по формулам (10) – (13).

При несоблюдении оптимального соотношения целесообразно увеличить радиус закругления или размер фаски у обработанной детали; если по конструктивным соображениям этого сделать нельзя, то корректируют величину минимального припуска с при этом - нижнее отклонение по размеру соответственно обработанной детали и заготовки;

Данные для расчета припусков при обработке наружных и торцовых поверхностей штампованных заготовок – см. в табл. 5-12, при обработке отверстий – в табл. 16-17.

Указания к расчету припусков и предельных размеров при изготовлении деталей из отливок. Общие припуски и размеры черной заготовки, полученные в результате расчета, должны быть скорректированы с учетом следующих дополнений:

назначают необходимые по технологии литья напуски, упрощающие конфигурацию черпой заготовки п сглаживающие местные углубления, переходы и уступы;

устанавливают дополнительные припуски на верхние, но положению при заливке, поверхности в соответствии с ГОСТом 1855-55 для отливок из серого чугуна пли ГОСТом 2009-55 для стальных фасонных отливок;

проверяют радиусы литых галтелей и переходы при изменении сечений отливок, внося соответствующие конструктивные изменения в элементы детали или корректируя расчетные припуски, увеличивая их по сопрягаемым поверхностям до величины, обеспечивающей необходимый минимальный припуск, на угол;

по предельным размерам определяют поминальные размеры заготовок и их отклонения, так как модели изготовляют исходя из номинальных размеров. От номинальных размеров заготовки указывают формовочные уклоны и учитывают усадку материала отливки.

Допускаемые отклонения размеров назначают по ГОСТу 1855-55 для отливок из серого чугуна и по ГОСТу 2009-55 для стальных фасонных отливок (см. гл. II).

Данные для расчета припусков при обработке наружных и торцовых поверх-•ностей приведены в табл. 13-15, отверстий – в табл. 16, 17.

Указания к расчету припусков и предельных размеров отверстий после механической обработки. Данные по точности диаметров отверстий и качеству поверхности, получаемые после обработки отверстий различными способами, независимо от класса детали и метода получения заготовки, приведены в табл. 16 и 17. П'рн обработке отверстий мерным инструментом (сверло, зенкер, развертка, протяжка ц т.п.) диаметр инструмента принимают ближайший по сортаменту, причем наименьший предельный размер инструмента должеы быть не менее диаметра полученного расчетом.

РАСЧЕТ ПРИПУСКОВ ПРИ МЕТОДЕ ИНДИВИДУАЛЬНОГО ПОЛУЧЕНИЯ ЗАДАННЫХ РАЗМЕРОВ

Минимальный припуск на обработку черной заготовки следует рассчитывать по формулам:

плоские поверхности

поверхности вращения

где – соответственно высота неровностей, глубина дефектного слоя и суммарное значение пространственных отклонений обрабатываемой элементарной поверхности заготовки на предшествующем переходе и – погрешность выверки заготовки при установке па выполняемом переходе.

Значения максимального и номинального припуска следует определять соответственно по формулам (8), (9) и (10)-(13).

Последовательность расчета припусков на обработку и. предельных размеров по технологическим переходам см. стр. 164.

Значения величии, входящих в расчетные формулы припусков на обработку, приведены в табл. 18-20.

ТАБЛИЧНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ПРИПУСКОВ НА МЕХАНИЧЕСКУЮ ОБРАБОТКУ

Прокат. В табл. 23 даны размеры диаметров заготовок для деталей, изготовляемых из круглого сортового проката по ГОСТу 2590—57, в зависимости от номинального диаметра детали и ее длины. Например, диаметр сортового проката для детали с номинальным размером 9 мм при ее длине 72 мм равен 11 мм; при длине 180 мм — 12 мм.

Припуски на механическую обработку торца приведены в табл. 24.

Поковки, получаемые свободной ковкой. Припуски на механическую обработку поковок общего назначения из неободранных слитков и заготовок углеродистой и легированной стали, изготовляемых свободной ковкой на прессах, приведены в ГОСТе 7062—67 и на молотах — в ГОСТе 7829—55.

Нормальные диаметры прошивней при изготовлении отверстий в муфтах и брусках в зависимости от диаметра отверстия приведены в табл. 25.

Поковки, получаемые штамповкой. Припуски на механическую обработку поковок весом до 200 кг, изготовляемых горячей объемной штамповкой из черных металлов на различных видах кузнечно-прессового оборудования, прриведены в ГОСТе 7505—55.

Припуски на штампованные поковки из цветных сплавов, изготовляемых на прессах и молотах, приведены в табл. 26.

Отливки. Припуски на механическую обработку наружных поверхностей отливок из серого чугуна приведены в ГОСТе 1855—55 и из стали — в ГОСТе 2009—55. Припуски на механическую обработку отверстий, получаемых в отливках, принимают по этим же ГОСТам.

Припуски на механическую обработку отливок из цветных металлов и сплавов могут быть определены расчетом (см. табл. 37). Эти припуски отсчитывают от наименьшего предельного размера для наружных поверхностей и от наибольшего предельного размера для внутренних поверхностей.

Промежуточные припуски на механическую обработку. Минимальные промежуточные припуски на механическую обработку наружных поверхностей валов, изготовляемых из проката повышенной и нормальной точности и штампованных поковок, приведены в табл. 27.

Минимальные припуски на механическую обработку плоскостей даны в табл. 28.

Припуски на механическую обработку элементарных поверхностей деталей из черных металлов приведены в табл. 29 – 36, а из цветных металлов и сплавов – в табл. 37. Во всех случаях в таблицах приведены минимальные значения припусков на соответствующий элемент детали (диаметр, сторону, торец и т.п.)

РАСЧЕТ ПРИПУСКОВ

При выполнении курсового проекта расчет припусков на механическую обработку производится расчетно-аналитическим методом и по таблицам.

Расчет припусков и определение их величин по таблицам могут производиться только после выбора оптимального для данных условии технологического маршрута и выбора метода получения заготовки.

На основании результатов определения припусков расчетно-аналитическим методом для рассчитанных поверхностен в конце этого раздела приводится графическая схема расположения общих и межоперационных припусков и допусков (схема приведена на рис. 14).

Для удобства расчет следует производить в виде табл. 43.

Данные таблицы используются непосредственно для построения графической схемы, а также для быстрой проверки правильности произведенных расчетов.

В основном, за редким исключением, при разработке курсовых проектов применяется метод автоматического получения размеров, т.е. обработки на предварительно настроенных станках. Так как в этом случае заготовки поступают на обработку с колебанием размерен поверхностен, подлежащих обработке в пределах допуска, то и действительные припуски на обработку для этих поверхностей на данном переходе будут иметь различные величины. Колебание размеров, получаемых при обработка, происходит по причине нежесткости технологической системы, т.е. различной ее податливости в результате колебаний припуска на обработку.

Таким образом, как видно из рис. 12, у заготовки с наименьшим предельным размером a_min при обработке в размер b наименьший припуск на обработку – z_imin, а у заготовки с наибольшим предельным размером a_max наибольший припуск на обработку – z_imax.

Расположение полей припусков и межоперационных допусков на двух смежных переходах обработки элементарной поверхности при обработке на предварительно настроенном стайке можно графически изобразить, как показано на рис. 13, а. Иначе выглядит расположение минимального и максимального припусков в том случае, когда обработка производится по методу пробных проходов. Этот случай показан на рис. 13, б.

Так же выглядит схема расположения полей припусков при последовательном приближении к заданному размеру, например при многопроходной обработки (шлифование, хонингование и т.п.). При этом из-за сравнительно небольших усилий резания упругие отжатия в технологической системе почти отсутствуют. Этому способствует также стремление рабочего получить наибольший предельный размер по проходному калибру.

Порядок расчета припусков на обработку и предельных размеров по технологическим переходам приведен в табл. 25.

25 Порядок расчета припусков на обработку и предельных размеров по технологическим переходам [3]

Для удобства все аналитические формулы определения расчетных величин минимальных припусков z_min для различных видов механической обработки и различных поверхностей сведены в табл. 26. С этой же целью систематизированы и приводятся в виде таблиц значения составляющих, входящих в формулы для определения минимального припуска. Так, значения Кг и Т для основных видов заготовок, различных методов механической обработки заготовок из проката, штамповок и отливок, а также для наиболее распространенных видов обработки отверстий приводятся в табл. 27-30.

В табл. 31 даны расчетные формулы для определения суммарного значения пространственных отклонений, т.е. отклонений от правильной геометрической формы поверхностей и их взаимного расположения для различных видов заготовок при их обработке на первой операции,

с учетом методов базирования заготовок, влияющих на величину пространственного отклонения, Для наглядного представления характера и составляющих пространственного отклонения таблица иллюстрируется эскизами. К. таблице целесообразно сделать следующие пояснения.

26. Расчетные формулы для определения величины припуска на обработку

Для литых заготовок при обработке плоской поверхности корпусной детали с отверстиями, оси которых параллельны обрабатываемой поверхности, существенное значение приобретает способ базирования этой детали на первой операции. Рели деталь базируется на отверстия и перпендикулярную к ним поверхность, то суммарное пространственное отклонение складывается из величины коробления обрабатываемой поверхности и погрешности расположения базовых отверстий относительно той же обрабатываемой поверхности, т.е. смещения этих отверстий к наружной поверхности отливки.

Смещение в данном случае обусловлено неточностью расположения стержня к наружной поверхности и регламентируется допуском на размер от обрабатываемой поверхности до оси базовых отверстий (А ±δ).

На эскизе в таблице векторы коробления и смещения базовых отверстий по отношению к направлению выдерживаемого размера – коллинеарны и для определения суммарного пространственного отклонения можно принять алгебраическую сумму составляющих ρ_кор и ρ_см, однако эта сумма является крайним случаем, поэтому для получения значений с большей вероятностью, учитывая нормальный закон распределения действительных размеров, следует производить геометрическое сложение векторных составляющих ρ_кор и ρ_см.

При установке деталей на плоскость, противолежащую и параллельную обрабатываемой, суммарное значение пространственных отклонений обрабатываемой поверхности выражается величиной ее коробления. Общая величина коробления поверхности отливки определяется как произведение удельной кривизны на наибольший размер обрабатываемой поверхности в направлении обработки.

Для литых деталей типа тел вращения при обработке участков наружной поверхности и базировании по наружной поверхности пространственное отклонение – овальность – выражается произведением удельной кривизны на соответствующий диаметр отливки. Если базирование при обработке наружной поверхности осуществляется по внутреннему диаметру, то для суммарного значения пространственного отклонения следует, так же как и для коробчатых деталей, учитывать смещение стержня отливки относительно наружной поверхности. Величину смещения можно принимать равной допуску на толщину стенки отливки. Так как направление векторов коробления и смещения неопределенны друг относительно друга, то производится геометрическое сложение векторов. Значения удельной кривизны заготовок (коробления) приведены в табл. 32. Для двух последних случаев, так же как и для корпусных деталей, базируемых по отверстиям, величину удельного коробления следует принимать как для корпусов.

При обработке торцевых поверхностей отливок-тел вращения пространственное отклонение обрабатываемой поверхности выражается в виде коробления и определяется так же, как произведение удельной кривизны на диаметр обрабатываемой поверхности.

Для штампованных заготовок (при обработке цилиндрических поверхностей деталей типа ступенчатых валов и консольном их закреплении по крайней ступени) суммарное значение пространственных отклонений выражается в виде коробления детали и смещения одних участков поверхностей относительно других. Это смещение обусловлено несовпадением верхней и нижней частей штампов при штамповке заготовок поперек оси, а также несовпадением полуматриц в горизонтально-ковочных машинах и, наконец, смещением штампуемой части заготовки относительно стержня исходного материала.

В табл. 30 приводятся данные по общей или наибольшей кривизне штампованных заготовок, которую следует принимать в расчет при консольном закреплении заготовок. При обработке штампованных заготовок в центрах для расчетов кривизны или стрелы прогиба в обрабатываемом сечении следует брать произведение удельной кривизны после правки или термообработки на расстояние от обрабатываемого сечения до ближайшей опоры. В этом случае следует, кроме вышеприведенных факторов, учитывать радиальное биение обрабатываемой поверхности в результате погрешности зацентровки. Способ определения погрешности зацентровки приводится ниже.

Так как векторы всех перечисленных погрешностей имеют неопределенное положение в пространстве относительно оси обрабатываемой детали, следует определять их геометрическую сумму.

Для заготовок типа дисков с прошиваемыми при штамповке центральными отверстиями (зубчатые колеса, фланцы и т.п.) суммарное значение пространственных отклонений (при базировании детали на первой операции по наружному диаметру) складывается из смещения частей штампов, формирующих заготовку по оба стороны разъема, и эксцентричности прошитого центрального отверстия по отношению к наружному контуру заготовки. Величины погрешностей заготовок по эксцентричности приводятся в табл. 33, а по смещению в табл. 34. Так же, как и в предыдущем случае из-за неопределенного положения в пространстве секторов погрешностей, суммарное пространственное отклонение определяется геометрическим сложением.

При обработке торцевых поверхностей штампованных заготовок в качестве пространственных отклонений учитывается коробление обрабатываемой поверхности. Оно определяется, как и для литых заготовок, произведением удельной кривизны (берется из табл. 32 для штампованных заготовок после правки) на диаметр обрабатываемой поверхности.

Для заготовок из сортового проката определение суммарного значения пространственных отклонений производится аналогично штампованным заготовкам типа валов в зависимости от способа базирования. При консольном закреплении в расчет принимается только кривизна в обрабатываемом сечении, а при обработке в центрах в векторную сумму включается погрешность зацентровки. Кривизна в обрабатываемом сечении определяется на основании удельной кривизны (табл. 32) с учетом правки пли термической обработки в соответствии с состоянием заготовки.

Погрешность зацентровки заготовок из сортового проката, а также штампованных стержневых заготовок возникает вследствие погрешности базирования на этой операции и приводит к радиальному биению наружной поверхности заготовки относительно оси центровых отверстий.

При использовании на операции зацентровки для закрепления заготовок самоцентрирующих зажимных устройств допуск на наружный диаметр не оказывает влияния на погрешность зацентровки, которая в этом случае определяется погрешностью настройки центровального станка (0,25 мм). При установке деталей на призму с односторонним прижимом погрешность зацентровки, кроме того, зависит от допуска на наружный диаметр заготовки и угла призмы. Для определения суммарного значения погрешности зацентровки следует брать геометрическую сумму указанных составляющих.

Обработка отверстий в неподвижной детали сверлением характеризуется в отношении пространственных отклонений смещением отверстия и уводом – искривлением его оси вследствие нежесткости сверл. Суммарное пространственное отклонение равно векторной сумме этих составляющих, величины которых приведены в табл. 35.

Остаточные пространственные отклонения на обработанных поверхностях, имевших исходные отклонения, являются следствием копирования погрешностей при обработке. Величина этих отклонений зависит как от режимных условий обработки, так и от параметров, характеризующих жесткость технологической системы и механические свойства обрабатываемого материала.

При выполнении курсового проекта для определения промежуточных значений припусков на механическую обработку можно с достаточной для практических целей точностью воспользоваться приведенной ниже эмпирической формулой

ρ_ост = k_уρ_заг, (30)

где k_у – коэффициент уточнения формы.

Значения коэффициента уточнения для различных видов заготовок и методов обработки можно принять следующими.

Однократное и черновое точение штампованных заготовок, заготовок из горячекатаного проката, предварительное шлифование проката 3а и 4-го классов точности ............ 0,06

Получистовая обработка заготовок из проката, штампованных заготовок, рассверливание отверстий, смещение оси отверстия после черновой обработки .........……………………………………………....... 0,05

Чистовое точение заготовок из сортового проката обыкновенного качества, штампованных заготовок, после первого технологического перехода обработки литых заготовок, после чистового шлифования проката 3а и 4-го классов точности ...………………………………........ 0.04

Двукратное обтачивание калиброванного проката или двукратное шлифование заготовок после токарной обработки ..………………….... 0,02

Получистовая обработка (зенкерование и черновое развертывание отверстий) .................……………………………………………………. 0,005

Чистовая обработка – развертывание отверстий .…………….... 0,002

При обработке торцевых поверхностей штампованных заготовок с центральным отверстием остаточную величину пространственного отклонения (коробления) можно определять:

после черновой обработки

; (31)

после получистовой обработки

; (32)

после чистовой обработки

(33)

где R и r – радиусы наружной поверхности и отверстия (см. табл. 31).

Погрешность установки на выполняемом переходе при определении промежуточного припуска характеризуется величиной смещения обрабатываемой поверхности, которое должно компенсироваться дополнительной составляющей промежуточного припуска.

(34)

Все составляющие представляют поля рассеивания случайных величин, поэтому суммируются в общем случае по правилу геометрического сложения.

Погрешность базирования ε_б имеет место при несовмещении установочной и измерительной баз и зависит также от допуска и погрешности формы базовых поверхностей. В табл. 36 приводятся формулы для определения погрешности базирования при обработке заготовок в приспособлениях.

Погрешность закрепления ε_з возникает в результате смещения обрабатываемых поверхностей заготовок от действия зажимной силы. Это смещение может быть учтено настройкой станка, если оно и велико, но постоянно по величине. В ряде случаев, особенно, когда применяются пневматические, гидравлические, электромеханические и другие зажимные устройства, обеспечивающие постоянство усилий зажима, погрешность закрепления можно исключить из расчетов.

Погрешность положения заготовки ε_пр является следствием неточности изготовления станочного приспособления и износа его установочных элементов, а также погрешности установки самого приспособления на станке. Сюда относится также погрешность индексации – поворота зажимных устройств при обработке заготовок на многопозиционных станках, которая в большинстве случаев принимается равной 0,05 мм. За исключением последней составляющей элементы погрешности положения заготовки часто затруднительно выявить как самостоятельные значения, поэтому их учитывают входящими в погрешность закрепления. С учетом сказанного, для одно-позиционной обработки формула (34) примет вид

(35)

Если векторы ε_б и ε_у коллинеарны, как это имеет место при обработке плоских поверхностей, параллельных установочной базе, то

(36)

Значения погрешностей закрепления для различных видов обработки в зависимости от обрабатываемого материала и технологической оснастки приводятся в табл. 37-40.

Определение значений допусков на заготовки производится по соответствующим для каждого метода ГОСТам, указанным в разделе «Выбор заготовки» настоящего пособия.

Для первого технологического перехода при обработке черных заготовок всех видов и при выдерживании размера от черной базы допуск δ следует принимать не табличный, а определять по формуле

(37)

где δ_заг – допуск на размер черной заготовки; δ_обр – допуск по классу точности, указанному в таблице для соответствующего метода обработки.

Рис. 14. Штампованная заготовка

При определении допусков штампованных заготовок следует учитывать следующие факторы: недоштамповку Нед, допускаемый износ окончательного ручья штампа Иш, колебания усадки заготовки по температурному интервалу штамповки Ку и элемент допуска, не зависящий от износа штампов и недоштамповки Нез. Размеры штампованных заготовок (рис .14) по-разному зависят от перечисленных факторов.

Допуски на размеры, зависящие от недоштамповки или двустороннего износа штампов, определяются как (размеры А на рис. 14)

(38) при этом верхнее отклонение (плюс)

(39) нижнее отклонение (минус)

(40)

Допуски на размеры углублений и внутренних поверхностей (размеры D и A) также рассчитываются по формуле (38), при этом верхнее отклонение (плюс)

, (41)

а нижнее отклонение (минус)

(42)

Допуски на наружные размеры поверхностей, зависящие от одностороннего износа штампов (параллельные плоскости разъема – размеры Б),

, (43)

При этом верхнее отклонение (плюс)

, (44)

нижнее отклонение (минус)

(45)

Для размеров внутренних поверхностей в этом случае (размеры Б) верхнее отклонение (плюс)

(46)

нижнее отклонение (минус)

(47)

Допуски на размеры, определяющие расстояние между осями бобышек или других элементов, не выходящих к периферии заготовки, не зависящие от износа ручьев штампов (размеры В), и на размеры, зависящие от одностороннего равномерного износа ручьев (размеры Г),

(48)

При этом верхнее (плюс) и нижнее (минус) отклонения равны

(49)

Элементы допусков по недоштамповке Нед, износу штампов Иш и не зависящие от износа штампов Нез приводятся в табл. 41 и 42.

Колебания усадки принимают Ку = 1,0 мкм/мм.

Суммарные значения расчетных допусков следует округлять с точностью до 0,1 мм для 1-й и 2-й групп точности и с точностью 1,0 мм для 3-й группы точности штампованных заготовок.

Значения промежуточных допусков для различных видов механической обработки определяются по классам точности, приведенным в таблицах экономической точности обработки (приложение III).

Пример 1. Рассчитать припуски на обработку и промежуточные предельные размеры для диаметра 50^+0,005 отверстия корпуса, показанного на рис. 15. На остальные поверхности (1, 2, 3) назначить припуски и допуски по ГОСТ 1855-55.

Заготовка представляет собой отливку 1-го класса точности, массой 3,5 кг.

Технологический маршрут обработки отверстия 50^+0,05 состоит из двух операций: чернового и чистового растачивания, выполняемых при одной установке обрабатываемой детали. Заготовка базируется на данной операции на плоскость основания 2 и два отверстия Ø10А, изготовленные предварительно. Схема установки при обработке ясна из рис. 15.

Рис. 15. Корпус (чертеж и схема установки при обработке отверстия Ø 50^+0,05)

Расчет припусков на обработку отверстия Ø 50^+0,05 ведем путем составления табл. 43, в которую последовательно записываем технологический маршрут обработки отверстия и все значения элементов припуска.

Суммарное значение Rz и Т, характеризующее качество поверхности литых заготовок, составляет 600 мкм (табл. 27). После первого технологического перехода величина Т для деталей из чугуна исключается из расчетов, поэтому для чернового и чистового растачивания находим по табл. 29 только значения Rz, соответственно 50 и 20 мкм, и записываем их в расчетную таблицу. Суммарное значение пространственных отклонений для заготовки данного типа определится по формуле

Величину коробления отверстия следует учитывать как в диаметральном, так и в осевом его сечении, поэтому

Величину удельного коробления для отливок находим по табл. 32 (d и l - диаметр и длина обрабатываемого отверстия).

При определении ρ_см в данном случае следует принимать во внимание точность расположения базовых поверхностей, используемых при данной схеме установки и полученных на предыдущих операциях относительно обрабатываемой в данной установке поверхности.

Так, если бы для получения размера (Б) (47_-0.34) при обработке плоскости основания 2 использовалось отверстие, то последующая погрешность расположения отверстия относительно поверхности 2 была бы равна допуску, который выдерживался при обработке поверхности 2 от отверстия, т.е. 0,34 мм.

Если же при обработке поверхности 2 в качестве базы использовалась, как это и бывает в большинстве случаев, какая-то наружная поверхность, то следует учитывать смещение стержня, который формирует отверстие относительно-наружной поверхности. Последнее принято определять как отклонение от номинального размера в отливке, определяемое допуском, на размер соответствующего класса точности.

Эти же соображения следует принимать во внимание при определении погрешности размера (Г) в горизонтальной плоскости, т.е. смещения положения отверстия заготовки относительно наружной ее поверхности. Так как в качестве базы при сверлении и развертывании отверстий Ø10А использовалась боковая поверхность отливки, то для определения погрешности расположения обрабатываемого в данной установке отверстия 50^+0.05 относительно базовых отверстий Ø10А следует принять смещение стержня относительно наружной поверхности отливки, определяемое допуском на размер (Г) в отливке.

Учитывая, что суммарное смещение отверстия в отливке относительно наружной ее поверхности представляет геометрическую сумму в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, получаем

где δ_Б и δ_Г - допуски на размеры (Б) и (Г) по классу точности, соответствующему данной отливке (табл. 7).

Таким образом, суммарное значение пространственного отклонения заготовки составит

Величина остаточного пространственного отклонения после чернового растачивания

.

Погрешность установки при черновом растачивании

.

Погрешность базирования в данном случае возникает за счет перекоса заготовки в горизонтальной плоскости при установке ее на штыре приспособления. Перекос при этом происходит из-за наличия зазоров между наибольшим диаметром установочных отверстий и наименьшим диаметром штырей.

Наибольший зазор между отверстиями и штырями определится как

Тогда наибольший угол поворота заготовки на штырях может быть найден из отношения наибольшего зазора при повороте в одну сторону от

среднею положения к расстоянию между базовыми отверстиями:

Погрешность базирования на длине обрабатываемого отверстия в этом случае составит

ε_б = ltgα = 100 • 0,0004 = 0,04 мм = 40 мкм,

где l – длина обрабатываемого отверстия.

Погрешность закрепления заготовки (табл. 40) е_з принимаем равной 120 мкм.

Тогда погрешность установки при черновом растачивании

мкм.

Остаточная погрешность установки при чистовом растачивании

мкм.

Так как черновое и чистовое растачивание производится в одной установке. то ε_инд = 0.

На основании записанных в таблице данных производим расчет минимальных значений межоперационных припусков, пользуясь основной формулой

Минимальный припуск под растачивание:

черновое

мкм;

чистовое

мкм.

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

Таким образом, имея расчетный (чертежный) размер, после последнего перехода (в данном случае чистового растачивания 50,05) для остальных переходов получаем:

для чернового растачивания

d_p1 = 50,05 – 0,132 = 49,918 мм;

для заготовки

d_p3 = 49,918 – 1,84 = 48,078 мм.

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

Так, для чистового растачивания значение допуска составляет 60 мкм (чертежный размер); для чернового растачивания δ = 170 мкм; допуск на отверстие в отливке 1-го класса точности по ГОСТ 1855-55 составляет δ = 400 мкм.

Рис. 16. Схема графического расположения припусков и допусков на обработку отверстия Ø 50^+0.05 корпуса (рис. 14)

В графе «Предельный размер» наибольшее значение (d_max) получается по расчетным размерам, округленным до точности допуска соответствующего перехода. Наименьшие предельные размеры (d_min) определяются из наибольших предельных размеров вычитанием допусков соответствующих переходом.

Таким образом, для чистового растачивания наибольший предельный размер – 50,05 мм, наименьший – 50,05-0,05 = 50 мм; для чернового растачивания наибольший предельный размер – 49,92, а наименьший - 49,92 - 0,17 = 49,75; для заготовки наибольший предельный размер – 48,08 мм, наименьший – 48,08 – 0,4 = 47,68 мм.

Поверхность	Размер	Припуск		Допуск
		табличный	расчетный
1	Ø 50	2*2,0	2*1,06	±0,2
2	90	2,0	-	±0,3
3,4	100	2,0	-	±0,3

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

Тогда для чистового растачивания

для чернового растачивания

Все результаты произведенных расчетов сведены в табл. 43

На основании данных расчета строим схему графического расположения припусков и допусков по обработке отверстия 50^+0.05 (рис. 16).

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

Общий номинальный припуск

Производим проверку правильности выполненных расчетов:

На остальные обрабатываемые поверхности корпуса припуски и допуски выбираем по таблицам (ГОСТ 1855-55) и записываем их значения в табл. 44.

44. Припуски и допуски на обрабатываемые поверхности корпуса (рис. 15) по ГОСТ 1855-55 (размеры в мм)

На рис. 17 показан чертеж заготовки корпуса с припусками на механическую обработку.

Пример 2. Рассчитать припуски на обработку и промежуточные предельные размеры на поверхность шестерни ведущей (рис. 18). На остальные обрабатываемые поверхности назначить припуски и допуски по таблицам ГОСТ 7505-55.

Заготовки - штамповка на ГКМ, группа точности - 2-я. Масса заготовки 11,3кг.

Рис. 17. Заготовка корпуса (рис. 15) с начисленными припусками и допусками

Рис. 18. Шестерня ведущая (чертеж и схема установки при обработке поверхностей

Технологический маршрут обработки поверхности состоит из обтачивания предварительного и окончательного и шлифования предварительного и окончательного. Обтачивание и шлифование производится в центрах, схема установки показана на рис. 18.

Так же как и в предыдущем примере, записываем технологический маршрут обработки в расчетную табл. 45. В таблицу также записываем соответствующие заготовке и каждому технологическому переходу значения элементов припуска. Так как в данном случае обработка ведется в центрах, то погрешность установки в радиальном направлении равна нулю, что имеет значение для рассчитываемого размера. В этом случае эта величина исключается на основной формулы для расчета минимального припуска, и соответствующую графу можно не включать в расчетную таблицу.

Суммарное отклонение

Допуск на поверхности, используемые в качестве базовых на фрезерно-центровальной операции, рассчитываем по формуле

Остаточная величина пространственного отклонения:

после предварительного обтачивания

ρ₁ = 0.06* 1820 = 109 мкм;

после окончательного обтачивания

ρ₂ = 0,04* 1820 = 73 мкм;

после предварительного шлифования-

ρ₃ = 0,02 * 1820 = 36 мкм.

Расчет минимальных значений припусков производим, пользуясь основной формулой!

Минимальный припуск:

под предварительное обтачивание

мкм;

под окончательное обтачивапие

мкм;

под предварительное шлифование

мкм;

под окончательное шлифование

мкм.

Аналогично предыдущему примеру производим расчет по остальным графам таблицы.

Графа «Расчетный размер» (dp) заполняется, начиная с конечного (чертежного) размера, путем последовательного прибавления расчетного минимального припуска каждого технологического перехода.

Записав в соответствующей графе расчетной таблицы значении допусков на каждый технологический переход и заготовку, в графе «Наименьший предельный размер» определим их значения для каждого технологического перехода, округляя расчетные размеры увеличением их значений. Округ-пение производим до того же знака десятичной дроби, с каким дан допуск па размер для каждого перехода. Наибольшие предельные размеры вычисляем прибавлением допуска к округленному

наименьшему предельному размеру;

Предельные значения припусков определяем как разность наибольших предельных размеров и – как разность наименьших предельных размеров предшествующего и выполняемого переходов:

Общие припуски и рассчитываем так же, как и в предыдущем примере, суммируя промежуточные припуски и записывая их значения внизу соответствующих граф.

Аналогично проверяется правильность произведенных расчетом и графическое расположение полей припусков н допусков, учитывая в данном случае, что построение производится на наружную, а не на внутреннюю поверхность.

Величину номинального припуска в данном случае определяем с учетом несимметричного расположения поля допуска заготовки;

На остальные обрабатываемые поверхности детали припуски и допуски принимаем по таблице (ГОСТ 7505-55) и записываем их значения в табл. 46.

Чертеж заготовки (штамповки па ГКМ) шестерни ведущей показан на рис. 19.

Так же, как и другие расчеты в курсовом проекте, расчет припусков удобно построить в виде расчетного формуляра, пример которого дан в приложении XIV.

Рис. 19. Заготовка шестерня ведущей (рис. 17) с начисленными припусками и допусками

РАСЧЁТНО-АНАЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИПУСКОВ

Расчетные формулы и указания к расчету припусков при методе автоматического получения заданных размеров. Расчетный припуск – минимальный промежуточный припуск при обработке наружных поверхностей – определяют как разность между наименьшими предельными размерами, а при обработке внутренних поверхностей – между наибольшими предельными размерами заготовок на смежных технологических переходах, т.е. для наружных поверхностей

(1) (2)

для внутренних поверхностей

(3) (4)

где – минимальный припуск на сторону на выполняемый технологический переход; - минимальный припуск на обе стороны пли по диаметру; – соответственно наименьшие и наибольшие предельные размеры, для партии заготовок на предшествующем технологическом переходе; - соответственно наименьшие и наибольшие предельные размеры, для партии заготовок на выполняемом технологическом переходе.

Минимальный припуск при последовательной обработке противолежащих поверхностей

(5)

при параллельной обработке противолежащих поверхностей

; (6)

при обработке наружных н внутренних поверхностей вращения

(7)

где – соответственно высота микронеровностей, глубина дефектного поверхностного слоя и суммарное значение пространственных отклонений для элементарной поверхности на предшествующем переходе и – погрешность установки заготовки при выполняемом переходе.

Суммарное значение р определяют как векторную сумму пространственных отклонений ; погрешность установки определяют в общем виде как векторную сумму погрешности базирования и погрешности закрепления , т.-е. .

При совпадающем направлении векторов

;

для противоположного направления векторов

В тех случаях, когда предвидеть направление вектороп затруднительно, их суммируют по правилу квадратного корня:

.

Пространственные отклонения необходимо учитывать: у черных заготовок (под первый технологический переход), после черновой и получистовой обработки лезвийным инструментом (под последующий переход), после термообработки.

Пространственные отклонения при обработке закономерно уменьшаются. Поэтому обычно уже после чистовой обработки величина отклонений столь мала, что ею пренебрегают.

Максимальный припуск на обработку

(8) (9)

где и – допуск но размеру па предшествующем переходе; – допуск по размеру на выполняемом переходе.

Глубину резания принимают равной максимальному припуску, т.е. . Эту величину используют при определении режимов резания (подачи и скорости резания) и выборе оборудования по мощности привода.

Номинальный припуск на обработку для наружных поверхностей

,(10) (11)

для внутренних поверхностей

(12)(13)

где – нижние отклонения по размерам соответственно на предшествующем и выполняемом переходах; – верхние отклонения по размерам соответственно на предшествующем и выполняемом переходах. При этом относятся к диаметрам.

Значение поминальных припусков необходимо для определения номинальных размеров заготовок (поковок, отливок и т.п.), но которым изготовляют технологическую оснастку (штампы, пресс-формы, модели, приспособления).

. Порядок расчета минимальных припусков и предельных размеров наружных (в скобках – внутренних) поверхностен следующий:

1. Пользуясь рабочим чертежом деталп и картой технологического процесса механической обработки, записать в расчетную карту обрабатываемые элементарные поверхности заготовки и технологические переходы в порядке последовательности их выполнения при обработке по каждой элементарной поверхности от черной заготовки до окончательной обработки (см. пример расчета стр. 195).

2. Записать значения .

3. Определить расчетные величины минимальных припусков на обработку по всем технологическим переходам.

4. Записать для конечного перехода в графу «Расчетный размер» наименьший (наибольший) предельный размер деталп по чертежу.

5:- Для перехода, предшествующего конечному, определить расчетный размер путем прибавления к наименьшему предельному размеру но чертежу (вычитания из наибольшего предельного размера по чертежу) расчетного припуска .

6. Последовательно определить расчетные размеры для каждого предшествующего перехода путем прибавления к расчетному размеру (вычитания из расчетного размера) следующего за ним смежного перехода расчетного припуска

7. Записать наименьшие (наибольшие) предельные размеры по всем технологическим переходам, округляя их увеличением (уменьшением) расчетных размеров; округление производить до того же знака десятичной дроби, с каким дан допуск па размер для каждого перехода.

8. Определить наибольшие (наименьшие) предельные размеры путем прибавления (вычитания) допуска к округленному наименьшему (наибольшему) предельному размеру.

9. Записать предельные значения припусков как разность наибольших (наименьших) предельных размеров и как разность наименьших (наибольших) предельных размеров предшествующего и выполняемого (выполняемого и предшествующего) переходов.

10. Определить общие припуски , суммируя промежуточные припуски на обработку.

11. Проверить правильность расчетов по формулам:

Допуски и качество поверхности на конечных технологических переходах следует принимать по чертежу детали, проверяя по нормативам возможность получения их запроектированным способом обработки.

В связи с разнохарактерностью действий при расчете размеров для наружных и внутренних поверхностей рекомендуется во избежание ошибок группировать в расчетной карте наружные и внутренние поверхности, а не записывать их вперемешку.

При обработке взаимосвязанных плоских поверхностей от переменных баз рекомендуете» строить размерные цепи, определяющие взаимосвязь обрабатываемой поверхности с измерительной базой.

Указания к расчету припусков н предельных размеров при изготовлении деталей из проката. Для ступенчатых валов расчет ведут но ступени с наибольшим диаметром, а при их равенстве – по ступени (шейке), к которой предъявляют высокие требования но точности н качеству поверхности.

Расчетный наименьший предельный диаметр заготовки (прутка) определяют по формуле

где – наименьший предельный размер детали по чертежу; – расчетный минимальный общий припуск на обработку но диаметру.

Полученный размер округляют (в большую сторону) до ближайшего по сортаменту диаметра прутка , наименьший предельный размер которого должен быть по менее , тогда действительный общий припуск на обработку будет

(15)

Сортамент калиброванного, горячекатаного и поперечно-винтового проката и их точностные характеристики даны в соответствующих ГОСТах (2590-57 н 7417-57) н справочной литературе.

Размер проката (кроме поперечно-винтового) принимают одинаковым для всех ступеней вала. На остальные ступени назначают напуск, упрощающий конфигурацию заготовки. Малый по величине напуск снимают за один проход, большой напуск удаляют за два прохода: 60-70% па первом и 40-30% на втором проходах. Дальнейшую обработку шеек ступенчатого вала, на которых был предусмотрен напуск, ведут в соответствии с расчетными предельными размерами.

Данные для расчета припусков на обработку наружных п торцовых поверхностей валов из проката приведены в табл. 1-4, отверстий – см. табл. 16-17.

Указания к расчету припусков и предельных размеров при изготовлении деталей из поковок. Штамповка. Величины допусков на заготовки, получаемые горячей объемной штамповкой на молотах, прессах и горизонтально-ковочных машинах, приведены в ГОСТе 7505-55.

Полученные в результате расчета общие припуски и размеры заготовки корректируют с учетом следующих дополнений:

назначают необходимые штамповочные уклоны, технологические напуски для крепления заготовок при термической обработке или изготовления образцов для физико-механических испытаний, а также напуски, упрощающие конфигурацию заготовки или сглаживающие местные углубления, переходы и уступы; их задают от поминальных размеров черной заготовки, определяемых расчетом;

назначают радиусы закруглений или размеры фаски в соответствии с размерными соотношениями заготовки. При необходимости корректируют припуски на обработку, исходя из оптимального соотношения

где – радиусы закругления пли размеры фаски соответственно у обработанной детали и заготовки; – номинальный припуск на обработку, рассчитанный по формулам (10) – (13).

При несоблюдении оптимального соотношения целесообразно увеличить радиус закругления или размер фаски у обработанной детали; если по конструктивным соображениям этого сделать нельзя, то корректируют величину минимального припуска с при этом - нижнее отклонение по размеру соответственно обработанной детали и заготовки;

Данные для расчета припусков при обработке наружных и торцовых поверхностей штампованных заготовок – см. в табл. 5-12, при обработке отверстий – в табл. 16-17.

Указания к расчету припусков и предельных размеров при изготовлении деталей из отливок. Общие припуски и размеры черной заготовки, полученные в результате расчета, должны быть скорректированы с учетом следующих дополнений:

назначают необходимые по технологии литья напуски, упрощающие конфигурацию черпой заготовки п сглаживающие местные углубления, переходы и уступы;

устанавливают дополнительные припуски на верхние, но положению при заливке, поверхности в соответствии с ГОСТом 1855-55 для отливок из серого чугуна пли ГОСТом 2009-55 для стальных фасонных отливок;

проверяют радиусы литых галтелей и переходы при изменении сечений отливок, внося соответствующие конструктивные изменения в элементы детали или корректируя расчетные припуски, увеличивая их по сопрягаемым поверхностям до величины, обеспечивающей необходимый минимальный припуск, на угол;

по предельным размерам определяют поминальные размеры заготовок и их отклонения, так как модели изготовляют исходя из номинальных размеров. От номинальных размеров заготовки указывают формовочные уклоны и учитывают усадку материала отливки.

Допускаемые отклонения размеров назначают по ГОСТу 1855-55 для отливок из серого чугуна и по ГОСТу 2009-55 для стальных фасонных отливок (см. гл. II).

Данные для расчета припусков при обработке наружных и торцовых поверх-•ностей приведены в табл. 13-15, отверстий – в табл. 16, 17.

Указания к расчету припусков и предельных размеров отверстий после механической обработки. Данные по точности диаметров отверстий и качеству поверхности, получаемые после обработки отверстий различными способами, независимо от класса детали и метода получения заготовки, приведены в табл. 16 и 17. П'рн обработке отверстий мерным инструментом (сверло, зенкер, развертка, протяжка ц т.п.) диаметр инструмента принимают ближайший по сортаменту, причем наименьший предельный размер инструмента должеы быть не менее диаметра полученного расчетом.

РАСЧЕТ ПРИПУСКОВ ПРИ МЕТОДЕ ИНДИВИДУАЛЬНОГО ПОЛУЧЕНИЯ ЗАДАННЫХ РАЗМЕРОВ

Минимальный припуск на обработку черной заготовки следует рассчитывать по формулам:

плоские поверхности

поверхности вращения

где – соответственно высота неровностей, глубина дефектного слоя и суммарное значение пространственных отклонений обрабатываемой элементарной поверхности заготовки на предшествующем переходе и – погрешность выверки заготовки при установке па выполняемом переходе.

Значения максимального и номинального припуска следует определять соответственно по формулам (8), (9) и (10)-(13).

Последовательность расчета припусков на обработку и. предельных размеров по технологическим переходам см. стр. 164.

Значения величии, входящих в расчетные формулы припусков на обработку, приведены в табл. 18-20.

ТАБЛИЧНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ПРИПУСКОВ НА МЕХАНИЧЕСКУЮ ОБРАБОТКУ

Прокат. В табл. 23 даны размеры диаметров заготовок для деталей, изготовляемых из круглого сортового проката по ГОСТу 2590—57, в зависимости от номинального диаметра детали и ее длины. Например, диаметр сортового проката для детали с номинальным размером 9 мм при ее длине 72 мм равен 11 мм; при длине 180 мм — 12 мм.

Припуски на механическую обработку торца приведены в табл. 24.

Поковки, получаемые свободной ковкой. Припуски на механическую обработку поковок общего назначения из неободранных слитков и заготовок углеродистой и легированной стали, изготовляемых свободной ковкой на прессах, приведены в ГОСТе 7062—67 и на молотах — в ГОСТе 7829—55.

Нормальные диаметры прошивней при изготовлении отверстий в муфтах и брусках в зависимости от диаметра отверстия приведены в табл. 25.

Поковки, получаемые штамповкой. Припуски на механическую обработку поковок весом до 200 кг, изготовляемых горячей объемной штамповкой из черных металлов на различных видах кузнечно-прессового оборудования, прриведены в ГОСТе 7505—55.

Припуски на штампованные поковки из цветных сплавов, изготовляемых на прессах и молотах, приведены в табл. 26.

Отливки. Припуски на механическую обработку наружных поверхностей отливок из серого чугуна приведены в ГОСТе 1855—55 и из стали — в ГОСТе 2009—55. Припуски на механическую обработку отверстий, получаемых в отливках, принимают по этим же ГОСТам.

Припуски на механическую обработку отливок из цветных металлов и сплавов могут быть определены расчетом (см. табл. 37). Эти припуски отсчитывают от наименьшего предельного размера для наружных поверхностей и от наибольшего предельного размера для внутренних поверхностей.

Промежуточные припуски на механическую обработку. Минимальные промежуточные припуски на механическую обработку наружных поверхностей валов, изготовляемых из проката повышенной и нормальной точности и штампованных поковок, приведены в табл. 27.

Минимальные припуски на механическую обработку плоскостей даны в табл. 28.

Припуски на механическую обработку элементарных поверхностей деталей из черных металлов приведены в табл. 29 – 36, а из цветных металлов и сплавов – в табл. 37. Во всех случаях в таблицах приведены минимальные значения припусков на соответствующий элемент детали (диаметр, сторону, торец и т.п.)