Краткие теоретические сведения. Цель работы:освоение методики расчёта операционных припусков

Тема: «Аналитический метод определения межоперационных и общих припусков, размеров и допусков при механической обработке»

Цель работы: освоение методики расчёта операционных припусков, операционных размеров, а также закрепление знаний по методике назначения операционных допусков.

Краткие теоретические сведения

Припуск — слой материала, удаляемый с поверхности заготовки в целях достижения заданных свойств обрабатываемой поверхности детали. Припуск на обработку поверхностей детали может быть назначен по справочным таблицам или на основе расчетно-аналитического метода.

Расчетной величиной припуска является минимальный припуск на обработку, достаточный для устранения на выполняемом переходе погрешностей обработки и дефектов поверхностного слоя, полученных на предшествующем переходе, и для компенсации погрешностей, возникающих на выполняемом переходе.

Минимальный припуск:

а) при обработке наружных и внутренних поверхностей (двусторонний припуск)

б) при обработке поверхностей вращения в центрах

в) при последовательной обработке противолежащих поверхностей (односторонний припуск)

г) при параллельной обработке противолежащих поверхностей

(двусторонний припуск)

где R_Zi-1 – высота неровностей профиля по десяти точкам на предшест-

вующем переходе;

h_{i -1} – глубина дефектного поверхностного слоя на предшествующем

переходе;

Δ_Σi-1 – суммарное отклонение расположения поверхности (отклонение

от параллельности, перпендикулярности, соосности) на предше-

ствующем переходе;

ε_i – погрешность установки заготовки на выполняемом переходе.

Отклонение расположения Δ_Σ необходимо учитывать у заготовок (под первый технологический переход), после черновой и получистовой обработки лезвийным инструментом (под последующий технологический переход) и после термической обработки.

В связи с закономерным уменьшением величины Δ_Σ при обработке поверхности за несколько переходов на стадиях чистовой и отделочной обработки ею пренебрегают.

На основе расчета промежуточных припусков определяют предельные размеры заготовки по всем технологическим переходам.

Промежуточные расчетные размеры устанавливают в порядке, обратном ходу технологического процесса обработки этой поверхности, т.е. от размера готовой детали к размеру заготовки, путем последовательного прибавления (для наружных поверхностей) к исходному размеру готовой детали промежуточных припусков или путем последовательного вычитания (для внутренних поверхностей) от исходного размера готовой детали промежуточных припусков. Наименьшие (наибольшие) предельные размеры по всем технологическим переходам определяют, округляя их увеличением (уменьшением) расчетных размеров до того знака десятичной дроби, с каким дан допуск на размер для каждого перехода. Наибольшие (наименьшие) предель предельные размеры вычисляют путем прибавления (вычитания) допуска к округленному наименьшему (наибольшему) предельному размеру.

Предельные значения припусков Z_max определяют как разность

наибольших (наименьших) предельных размеров и Z_min как разность наименьших (наибольших) предельных размеров предшествующего и выполняемого (выполняемого и предшествующего) переходов.

Общие припуски Z_omax и Z_omin находят как сумму промежуточных припусков на обработку:

Правильность расчетов определяют по уравнениям:

где T_i-1, T_Di-1 – допуски размеров на предшествующем переходе;

T_i, T_Di – допуски размеров на выполняемом переходе;

T_заг, T_Dзаг – допуски на заготовку;

T_дет, T_Dдет – допуски на деталь.

Технология выполнения работы:

1. Изучение исходных данных для расчета в соответствии с вариантом;

2. Расчёт межоперационных и общих припусков на одну поверхность;

3. Определение межоперационных размеров и допусков.

Пример задачи:

Трехступенчатый вал изготавливается из стали 45 методом штамповки класса точности 5 Г по ГОСТ 7505—89 (рис. 1). Масса заготовки 2 кг. Токарной операции предшествовала операция фрезерно-центровальная, в результате которой были обработаны торцы и выполнены центровые отверстия.

Базирование заготовки при фрезерно-центровальной операции осуществляется по поверхностям D₁ и D₃ (D₁ = D₃ = 25 мм). Шейка с наибольшим диаметром D₂ ступени имеет размер Ø55h6(_-0,02) мм.

Рассчитать промежуточные припуски для обработки шейки D2 аналитическим методом. Рассчитать промежуточные размеры для выполнения каждого перехода.

Решение. Соответственно заданным условиям устанавливаем маршрут обработки ступени D₂:

а) черновое обтачивание;

б) чистовое обтачивание;

в) предварительное шлифование;

г) окончательное шлифование.

 

Вся указанная обработка выполняется с установкой в центрах.

Заносим маршрут обработки в графу 1 таблицы 1. Данные для заполнения граф 2, 3 для штампованной заготовки взяты из приложения 1; для механической обработки — из приложения 2.

Данные графы 8 для заготовки и механической обработки взяты из приложения 2.

Расчет отклонений расположения поверхностей штампованной заготовки при обработке в центрах производят по формуле

где Δ²_Σк — общее отклонение оси от прямолинейности;

Δ²_ц — смещение оси в результате погрешности центрирования.

Общее отклонение оси от прямолинейности

Здесь l_к — размер от сечения, для которого определяется кривизна, до

ближайшего наружного торца – равен для рассматриваемого случая

l_k = l₁ +l₂ - 80 мм; Δ_k — удельная кривизна в микрометрах на 1 мм длины

(в маршруте предусмотрена правка заготовки на прессе, после которой

Δ_k = 0,15 мкм/мм прил. 3)); средний диаметр, который необходимо знать для выбора величины Δ_k, определяется как

Смещение оси заготовки в результате погрешности центрования

где Т= 1,8 мм — допуск на диаметральный размер базы заготовки,

использованной при центровании.

Величину остаточных пространственных отклонений чернового обтачивания определяют по уравнению

Δ_r = K_yΔ_Σ = 0,06∙500 = 30 мкм.

где К_у — коэффициент уточнения, равный 0,06.

Величину остаточных пространственных отклонений чистового обтачивания рассчитывают по уравнению

Δ_r = K_yΔ_Σ = 0,04∙500 = 20 мкм.

Здесь коэффициент уточнения К_у принимается равным 0,04.

Расчетные величины отклонений расположения поверхностей заносим в графу 4 таблицы 1.

Минимальные припуски на диаметральные размеры для каждого

Таблица 1 - Результаты расчета припусков на обработку и предельных размеров по технологическим переходам

 

Маршрут обработки	Элементы припуска, мкм	Расчетный	Допуск на промежуточные размеры, мкм	Принятые (округленные) размеры заготовки по переходам, мм	Предельный припуск, мкм
Rz	h	ΔΣ	εi	припуск 2Zi, мкм	минимальный размер, мм	наибольший	наименьший	2Zmax	2 Zmin
Штамповка				-	-	57,160		59,16	57,16	-	-
Точение - черновое - чистовое
					55,442		55,84	55,44	3,32	1,72
					55,180		55,30	55,18	0,54	0,26
Шлифование - предварительное   - окончательное
					55,040		55,10	55,04	0,2	0,14
-	-	-	-		54,980		55,00	54,98	0,1	0,06

перехода рассчитываются по уравнению:

а) черновое обтачивание 2Z_{i min} = 2(160 + 200 + 500) = 1720 мкм;

б) чистовое обтачивание 2Z_{i min} = 2(50 + 50 + 30) = 260 мкм;

в) предварительное шлифование 2Z_{i min} = 2(25 + 25 + 20) = 140 мкм;

г) чистовое шлифование 2Z_{i min} = 2(10 + 20) = 60 мкм.

Расчетные значения припусков заносим в графу 6 таблицы 1.

Расчет наименьших размеров по технологическим переходам начинаем с наименьшего (наибольшего) размера детали по конструкторскому чертежу и производим по зависимости d_i+1 = d_i + Z_{i min} в такой последовательности:

а) предварительное шлифование 54,980 + 0,060 = 55,040 мм;

б) чистовое обтачивание 55,040 + 0,140 = 55,180 мм;

в) черновое обтачивание 55,180 + 0,260 = 55,44 мм;

г) заготовка 55,44+ 1,720 = 57,160 мм.

Наименьшие расчетные размеры заносим в графу 7 таблицы 1, наименьшие предельные размеры (округленные) — в графу 10 таблицы 1.

Наибольшие предельные размеры по переходам рассчитываем по зависимости d_{i max}= d_{i min} + T_di в такой последовательности:

а) окончательное шлифование 54,980 + 0,020 = 55 мм;

б) предварительное шлифование 55,040 + 0,60 = 55,100 мм;

в) чистовое обтачивание 55,18 + 0,120 = 55,300 мм;

г) черновое обтачивание 55,440 + 0,400 = 55,840 мм;

д) заготовка 57,160 + 2,0 = 59,160 мм.

Результаты расчетов заносим в графу 9 таблицы.

Фактические минимальные и максимальные припуски по переходам рассчитываем в такой последовательности.

Максимальные припуски:

55,100 - 55,0 = 0,100 мм;

55,300 - 55,100 = 0,200 мм;

55,84 - 55,300 = 0,540 мм;

59,16 - 55,84 = 3,32 мм.

Минимальные припуски:

55,040 - 54,980 = 0,06 мм;

55,180 - 55,040 = 0,14 мм;

55,44 - 55,18 = 0,26 мм;

57,16 - 55,44 = 1,72 мм.

Результаты расчетов заносим в графы 11 и 12 таблицы 1.

Определяем общие припуски:

- общий наибольший припуск

Z_оmах = ΣZ_max = 0,1 + 0,2 + 0,54 + 3,32 = 4,16 мм;

- общий наименьший припуск

Z_omin = ΣZ_min = 0,06 + 0,14 + 0,26 + 1,72 = 2,18 мм.

Правильность расчетов проверяем по уравнению:

Z_оmах - Z_omin = 4,16 – 2,18 = T_заг - Т_дет = 2 - 0,02 = 1,98 мм

Задание

Трехступенчатый вал изготавливается из проката нормальной точности. Условия выполнения операции и маршрут обработки элементарных поверхностей для вариантов такой же, как примере выше. Рассчитать припуски и промежуточные размеры по переходам. Данные к задаче приведены в таблице 3.

 

Таблица 3 – Исходные данные

№ вар.	Диаметр мм	Длинна мм	Масса загот. кг	№ вар.	Диаметр мм	Длинна мм	Масса загот. кг
	40n6		2,0		45h7		3,0
	55g6		4,7		63g7		5,7
	30h6		1,5		46k6		2,5
	60f7		8,2		56s6		9,3
	35k6		1,8		77f8		2,9
	70m6		2,1		59j7		3,2
	50d8		4,3		42h6		5,4
	80u8		13,5		67f7		5,4
	45j6		2,9		38s6		1,4
	65s6		7,5		72f6		8,6
	50f7		3,8		64u8		4,9
	30h6		1,6		58h7		2,7