Задание: Рассчитать припуски на обработку зубчатого колеса редуктора тепловоза 2ТЭ116. Основные размеры показаны на рис. 5. Заготовка – горячая штамповка в открытых штампах на прессе мощностью 2000 т. Программа выпуска – 3000 шт/г. Приблизительный вес – 12,5 кг, группа точности – 2. Материал – сталь 38ХГС.
Рис. 5. Зубчатое колесо и его заготовка
Решение
Выполним расчет размеров заготовки по наружному диаметру и высоте.
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).
Установим технологический маршрут (последовательность обработки) механообработки поверхностей, размеры которых необходимо рассчитать.
I. Для наружного диаметра:
1. черновое обтачивание;
2. чистовое обтачивание.
II. Для торцовых поверхностей:
1. черновая подрезка;
2. чистовая подрезка.
Обработку выполняем на токарном станке в трехкулачковом патроне. Наружный диаметр обтачиваем с одного установа, подрезку торцов – с двух.
Расчетная формула для определения припуска на обработку (зависит от вида обработки) имеет в данном случае следующий вид:
,
где Rz i-1 – высота неровностей профиля на предшествующем переходе;
hi-1 – толщина дефектного поверхностного слоя на предшествующем переходе;
Di-1 – суммарные отклонения расположения поверхности (отклонения от параллельности, перпендикулярности, соосности и пр.) предшествующем переходе;
eyi – погрешность установки заготовки на выполняемом переходе.
Для удобства расчетов составляем табл. 2.
Определим Rz и h для заготовки (СТМ1, с. 186, т. 12): для штамповки массой от 4 до 25 кг (в примере – 12,5 кг) получаем Rz=200 мкм; h=250 мкм.
Определим Rz и h для всех остальных переходов обработки (СТМ1, с. 188, т. 25): после чернового обтачивания наружных поверхностей дисков: Rz=100 мкм; h=100 мкм;
после чистового обтачивания наружных поверхностей дисков: Rz=25 мкм; h=25 мкм.
Определим пространственную погрешность:
а) вследствие смещения половин штампа, т.е. отклонение от соосности для штамповок на прессах с массой от 10 до 16 кг Dсм=1 мм (СТМ1, с. 187, т. 18);
б) вследствие возможного эксцентриситета базовой поверхности относительно наружного диаметра, т.е. смещение поверхности базирования. При обработке на токарном станке деталь будет базироваться, как показано на рис. 6 по пов. 2. Тогда по (СТМ1, с. 186, т. 17) при толщине поковки 60 мм Dэкс=1,4 мм.
Т а б л и ц а 2
Расчетная таблица по определению припусков и межоперационных размеров заготовки
| Элементы поверхности и их технологический маршрут обработки | Элементы припуска, мкм | Расчетный наименьший припуск, Zmin мм | Расчетный наименьший размер, мм | Допуск на изготавливаемый размер, мм | Принятые округленные размеры по переходам, мм | Полученные предельные припуска, мм | |||||
| Rz | h | D | eу | Наим. | Наиб. | Zmax | Zmin | ||||
| I. Цилиндрическая наружная поверхность Заготовка | |||||||||||
| Черновое обтачивание | 4,4 | 280,6 | 0,89 | 280,6 | 281,49 | 9,4 | 4,51 | ||||
| Чистовое обтачивание | 4,08 | 0,6 | 279,8 | 0,2 | 279,8 | 1,69 | 0,6 | ||||
| II. Торцовые поверхности Заготовка | 66,3 | 2,9 | 66,5 | 69,4 | |||||||
| Черновое подрезание | 4,6 | 60,8 | 0,9 | 60,8 | 61,69 | 8,6 | 4,81 | ||||
| Чистовое подрезание | 4,08 | 0,8 | 59,5 | 0,5 | 59,5 | 2,19 | 0,8 |
Рис. 6. Базирование зубчатого колеса на токарном станке
Т.к. направления отклонений неизвестно, находим суммарную пространственную погрешность по правилу квадратного корня:
мм=1700 мкм.
Пространственная погрешность чернового перехода:
,
где ky – коэффициент уточнения (СТМ1, с. 190, т. 29); ky=0,06;
мкм.
Пространственная погрешность чистового перехода:
,
где ky – коэффициент уточнения (СТМ1, с. 190, т. 29); ky=0,04;
мкм.
Определяем погрешность установки заготовки в радиальном направлении в трехкулачковом патроне при черновой обработке: eу=400 мкм (СТМ1, с. 42, т. 13), учитывая, что диаметр базирования лежит в пределах 180-260 мм.
Рассчитываем припуск Zmin для первого перехода чернового обтачивания:
Находим наименьший припуск для чистового перехода. При этом погрешность установки уже будет отсутствовать, т.к. обработки выполняется при одном установе. Следовательно, упрощается расчетная формула:
мм»0,6 мм.
Определяем допуски:
а) для чистовой обработки он известен из чертежа: d1=0,2 мм;
б) для черновой обработки: d2=890 мкм=0,89 мм (СТМ1, с. 8, т. 4);
в) для штампованной заготовки: dзаг=4 мм (
) (СТМ1, с. 147, т. 23).
Составляем схему расположения полей припусков и допусков.
Рис. 7. Схема расположения полей припусков и допусков
на наружной цилиндрической поверхности (* округленные значения)
Определяем наибольшие и наименьшие промежуточные размеры и размеры заготовки:
наименьший после чистовой обработки Æ279,8 мм;
Æ 
наибольший после чистовой обработки Æ280,0 мм;
наименьший размер после черновой обработки Æ280,6 мм;
Æ 
наибольший размер после черновой обработки Æ281,49 мм;
наименьший размер заготовки Æ285,89 мм;
Æ 
наибольший размер заготовки Æ289,89 мм.
Округляем размер до Æ 
, разницу 0,11 мм добавляем к припуску на черновую обработку, тогда наименьший размер заготовки Æ286 мм, наибольший размер заготовки Æ290 мм.
Теперь рассчитываем предельные фактические отклонения:
Для черновой обработки:
наибольший: 
мм;
наименьший: 
мм;
Для чистовой обработки:
наибольший: 
мм;
наименьший: 
мм.
Произведем расчет припусков на торцовые поверхности.
Определяем пространственную погрешность:
а) вследствие коробления Dкор=500 мкм (СТМ1, с. 186, т. 17);
б) вследствие отклонения по плоскостности (СТМ1, с. 138, т. 20) при наибольшем размере поковки 280 мм Dпл=1200 мкм.
Направления отклонений – параллельно оси штамповки и следовательно:
мм=1700 мкм.
Пространственная погрешность чернового перехода:
,
где ky – коэффициент уточнения (СТМ1, с. 190, т. 29); ky=0,06;
мкм.
Пространственная погрешность чистового перехода:
,
где ky – коэффициент уточнения (СТМ1, с. 190, т. 29); ky=0,04;
мкм.
Определяем погрешность установки заготовки в осевом направлении в трехкулачковом патроне при черновой обработке: eу=150 мкм (СТМ1, с. 42, т. 13), учитывая, что диаметр базирования лежит в пределах 260-500 мм.
Погрешность установки заготовки при чистовой обработке: eу=100 мкм (СТМ1, с. 42, т. 13).
Рассчитываем односторонний минимальный припуск Zmin для черновой обработки:
Или на обе стороны 2Z¢min=4,6 мм.
Находим односторонний наименьший припуск для чистового перехода.
Или на обе стороны 2Z²min=0,8 мм.
Определяем допуски на промежуточные размеры:
а) чертежный допуск на размер: d1=0,5 мм;
б) допуск на черновую подрезку: d2=890 мкм=0,89 мм (СТМ1, с. 8, т. 4);
в) допуск на размер исходной заготовки: dзаг=2,9 мм (
) (СТМ1, с. 147, т. 23).
Составляем схему расположения полей припусков и допусков.
Рис 8. Схема расположения полей припусков и допусков
на торцовых поверхностях (* округленные значения)
Определяем наибольшие и наименьшие промежуточные размеры и размеры заготовки:
наименьший после чистовой обработки 60,0 мм;
наибольший после чистовой обработки 59,5 мм;
наименьший размер после черновой обработки 60,8 мм;
наибольший размер после черновой обработки 61,7 мм;
наименьший размер заготовки 66,29 мм;
наибольший размер заготовки 69,19 мм.
Округляем полученный размер в сторону увеличения 
, разницу 0,21 мм добавляем к припуску на черновую обработку, тогда наименьший размер заготовки 66,5 мм, наибольший размер заготовки 69,4 мм.
Теперь рассчитываем предельные фактические отклонения:
Для черновой обработки:
наибольший: 
мм;
наименьший: 
мм;
Для чистовой обработки:
наибольший: 
мм;
наименьший: 
мм.
Рассчитаем наибольший диаметр заготовки с учетом штамповочных уклонов.
Принимаем a=4° (СТМ1, с. 148) (рис. 9), тогда 
мм.
Рис. 9. К расчету диаметра заготовки с учетом штамповочных уклонов
Полное увеличение диаметра 2х=4,7 мм, следовательно, наибольший диаметр составит: 287,5+4,7=292,2 или 
мм.
Литература
1. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т. 1 / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1985. – 656 с.
Учебное издание
Методические указания
к практическим занятиям по дисциплине
«Технологические методы производства
заготовок деталей машин»
для студентов специальности «Технологии машиностроения»
(Занятия по теме «Аналитический расчет припусков»)
Составитель:
Светлана Николаевна ЯСУНИК
Редактор: З.И. Андронова
Техн. редактор: Т.Н. Дроговоз
Оригинал-макет: С.Н. Ясуник
Подписано в печать ________
Формат 60×841/16 Бумага типограф. Гарнитура Arial.
Печать офсетная. Усл. печ. л.______. Уч.-изд. л. ______.
Тираж 50 экз. Изд. № ______. Заказ № _______. Цена договорная.
Издательство Восточноукраинского национального
университета имени Владимира Даля
Адрес издательства: 91034, г. Луганск, кв. Молодежный, 20а
Телефон: 8 (0642) 41-34-12, факс. 8 (0642) 41-31-60
E-mail: uni@snu.edu.ua http: www.snu.edu.ua