2.1. Расчетно-аналитический метод определения межоперационных и общего припусков на обработку.

Расчетно-аналитический метод определения припусков на обработку, разработанный проф. В.М.Кованом, базируется на анализе факторов, влияющих на припуски предшествующего и выполняемого переходов технологического процесса обработки поверхности.

Операционные припуски, рассчитанные аналитическим методом, меньше опытно-статистических припусков, что позволяет:

- экономить металл;

- снизить себестоимость обработки.

Метод применяют при проектировании технологических процессов с большим годовым объемом выпуска.

Расчет величины межоперационного припуска ведется по следующим формулам:

- для обработки поверхности вращения, кроме случая

установки в центрах:

; (4)

- для обработки поверхности вращения при обработке

в центрах:

, (5)

где Rz_(i-1) – высота микронеровностей на поверхности на предшествующем переходе;

h_(i-1) – толщина дефектного слоя, полученная на предшествующем переходе, например, обезуглероженный или наклепанный слой (это слагаемое не учитывается для деталей после термообработки);

Δ_Σ(i-1) – суммарные отклонения расположения поверхности на предшествующем переходе (отклонения от соосности и прямолинейности оси, позиционные отклонения);

ε_i – погрешность установки заготовки на выполняемом переходе;

ТА_(i-1) – допуск операционного размера на предшествующем переходе (при определении припуска на первый черновой переход для наружной цилиндрической поверхности учитывается только минусовая его составляющая ).

Структура межоперационных Z_i и общего Z_o припусков при обработки заготовки за два перехода, например, в результате чернового и чистового точения, показана на рис. 2

Значение высоты микронеровностей Rz и глубины дефектного слоя h для сортового проката обычной и повышенной точности, а также после основных видов механической обработки представлены в табл. 7.

Суммарные отклонения расположения поверхности Δ_Σ определяется как векторная сумма различных отклонений. В тех случаях, когда предвидеть направление векторов отдельных отклонений трудно значение Δ_Σ рассчитывают по формуле:

При консольном закреплении заготовки суммарное отклонение Δ_Σ определятся только как отклонением оси детали от прямолинейности , которое рассчитывается по формуле:

, (6)

где l_к – величина вылета детали из патрона, мм. Величина вылета детали при консольном закреплении равна длине детали увеличенной на 5-10 мм.

Δ_к – удельная кривизна оси цилиндрической заготовки, мкм/мм. Значения кривизны представлены в табл. 8

Таблица 7.

Значение высоты микронеровностей Rz и глубины дефектного слоя h для сортового проката и после основных видов

механической обработки.

Метод и условия обработки	Наибольший габаритный размер заготовки (d), мм	Rz, мм	h, мм
			Заготовки из стали	Заготовки из цветных металлов и сплавов
Сортовой прокат обычной точности	d≤50	0,15	0,20	0,10
	св. 50 до 120	0,20	0,25	0,12
	св. 120 до 260	0,30	0,35	0,15
Сортовой прокат повышенной точности	d≤50	0,10	0,15	0,07
	св. 50 до 120	0,15	0,20	0,10
	св. 120 до 260	0,20	0,25	0,12
Точение черновое	d≤250	0,04	0,06	0
Точение чистовое	d≤250	0,02-0,01	0,02	0
Точение тонкое	d≤250	0,006	0	0
Шлифование черновое (однократное)	d≤250	0,005	0,01	0
Шлифование чистовое	d≤250	0,003	0,006	0

Таблица 8.

Удельная кривизна оси цилиндрических заготовок Δ_к, мкм/мм

Вид заготовки и ее состояние	Интервалы диаметров в мм
	до 30	св. 30 до 50	св. 50 до 80	св. 80 до 120
Прокат сортовой обычной точности	1,2	1,0	0,9	0,8
Прокат калиброванный	0,7	0,6	0,5	0,4
После чернового обтачивания	0,25	0,20		0,15
После чистового обтачивания и термической обработки	0,25	0,20		0,15

При установке сортового проката в центрах суммарное отклонение расположения Δ_Σ рассчитывается как:

, (7)

где – общее отклонение оси заготовки от прямолинейности.

– смещение оси заготовки в результате погрешности центрирования.

При закреплении заготовки в центрах значение рассчитывается как:

, (8)

где l – длина заготовки между центрами.

Смещение оси заготовки в результате погрешности центрирования рассчитывается по формуле:

, (9)

где Т – допуск на размер наружной цилиндрической поверхности исходной заготовки, которая является базой при выполнении центровых отверстий.

Величина погрешности установки ε_i представляют собой операционный допуск на несоосность (эксцентриситет) обрабатываемой и базовой поверхностей. Несоосность этих поверхностей является следствием погрешностей, возникающих при под­готовке технологических баз (например, при выполнении центровых отверстий), при базировании и закреплении заготовок как на выполняемой, так и на предшествующих ступенях обработки.

Значения величин ε_i для основных видов заготовок и ос­новных схем установки заготовок приведены в табл. 9 и 10.

Отклонение ε_i необходимо учитывать:

- для заготовок (под первый технологический переход);

- после черновой и чистовой обработки под последующей технологический переход, выполняемый на другом рабочем месте, например, тонкое точение или шлифование;

- после термической обработки.

Для тех случаев, когда смежные ступени обработки явля­ются последовательными переходами одной операции, выпол­няемыми при одной установке без перезакрепления обраба­тываемой детали, величина ε_i, принимается равной нулю.

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, то есть от размера готовой детали к размеру заготовки.

Последний промежуточный размер используют для назначения размера диаметра прутка из проката.

Припуски на торцевые поверхности заготовки из проката назначаются опытно-статистическим (нормативным) методом. Он основан на использовании справочных (норматив­ных) таблиц припусков.

Таблица 9

Погрешность установки ε_i , мм, при консольном закреплении заготовки или детали

в трехкулачковом патроне или на оправке.

Диаметр технологической базы	Виды точности технологической базы*
	Сортовой прокат обычной точности				После чернового точения с точностью по 14 квалитету					После чернового точения с точностью по 12 квалитету							После чистового точения с точностью по 9-11 квалитетам									После шлифования с точностью по 9 квалитету
	Патрон (оправка) категории Н									Патрон (оправка) категории П													Патрон (оправка) категории В
	При величине вылета детали, мм
	до 30	св. 30 до 120	св. 120 до 260	до 30			св. 30 до 120		св. 120 до 260			до 30		св. 30 до 120		св. 120 до 260			До 30		св. 30 до 120	св. 120 до 260	до 30	св. 30 до 120	св. 120 до 260		до 30		св. 30 до 120		св. 120 до 260
До 18	-	-	-	0,08		0,10		-			0,05		0,06		-			0,035		0,045		-	0,025	0,03	-			0,015		0,018	-
Св. 18 до 50	0,2	0,4	0,5	0,09		0,12		0,13			0,06		0,075		0,095			0,043		0,053		0,065	0,031	0,038	0,048			0,018		0,021	0,026
Св. 50 до 120	0,3	0,5	0,7	0,11		0,14		0,16			0,07		0,09		0,11			0,050		0,063		0,075	0,036	0,045	0,057			0,021		0,025	0,031

*Примечание. Влияние вылета необходимо учитывать только для концевых (консольных) патронов и оправок. Для центровых (то есть устанавливаемых в центрах) оправок величину вылета следует принимать равной нулю независимо от длины детали (соответствующая величина допускаемой несоосности выписывается из столбцов «до 30»).

Категория Н – нормальной точности, категория П – повышенной точности, категория В – высокой точности

Таблица 10.

Погрешность установки ε_i , мм, при консольном закреплении заготовки или детали

в цанговом патроне или на цанговой оправке

Диаметр технологической базы	Виды точности технологической базы
	Калиброванный прокат 12 квалитета точности. После черного точения с точностью по 12 квалитету.								Калиброванный прокат 10-11 квалитетов точности. После чистового точения с точностью по 10-11 квалитетам.				Калиброванный прокат 10-11 квалитетов точности. После чистового точения с точностью по 10-11 квалитетам			Калиброванный прокат 8 квалитета точности. После предварительного шлифования с точностью по 8 квалитету.
	Патрон (оправка) категории Н			Патрон (оправка) категории П					Патрон категории Н				Патрон (оправка) категории П						Патрон (оправка) категории В
	При величине вылета детали, мм
	до 30	св. 30 до 120	св. 120 до 260		до 30	св. 30 до 120	св. 120 до 260			до 30	св. 30 до 120	св. 120 до 260	до 30	св. 30 до 120	св. 120 до 260	до 30	св. 30 до 120	св. 120 до 260	до 30	св. 30 до 120	св. 120 до 260
До 18	0,055	0,07	-		0,04	0,05		-		0,04	0,05	-	0,03	0,04	-	0,015	0,02	-	0,011	0,014	-
Св. 18 до 50	0,065	0,08	0,10		0,05	0,065		0,08		0,05	0,06	0,07	0,035	0,045	0,055	0,02	0,025	0,03	0,013	0,016	0,02
Св. 50 до 120	0,08	0,10	0,12		0,06	0,075		0,09		0,055	0,07	0,085	0,04	0,055	0,065	0,025	0,03	0,035	0,015	0,019	0,023
Св. 120	0,09	0,11	0,13		0,065	0,08		0,10		0,065	0,08	0,10	0,045	0,06	0,07	0,03	0,035	0,04	0,017	0,021	0,026