4. Расчет припусков и допусков
С целью проектирования заготовки необходимо предусмотреть припуски на все обрабатываемые поверхности детали. При этом установление чрезмерно больших припусков ведет к непроизводительным потерям материала, увеличению трудоемкости механической обработки, повышению расхода режущего инструмента и электроэнергии и т.п. С другой стороны, назначение недостаточно больших припусков не обеспечивает удаление дефектных слоев материала и достижения требуемой точности и шероховатости обрабатываемых поверхностей.
Общий номинальный (расчетный) припуск на обработку Zном складывается из промежуточных припусков, т.е. слоев материала, удаляемых с заготовки на всех операциях технологического процесса
(1)
где Zi ном − номинальный (расчетный) припуск на отдельную операцию; n − общее количество операций обработки детали.
Максимальный припуск на обработку поверхности определяется следующим выражением:
(2)
где Zi max − максимальный операционный припуск, равный разности наибольшего предельного размера до обработки и наименьшего предельного размера после обработки на данной операции; Zi min − минимальный операционный припуск, равный разности наименьшего предельного размера до обработки и наибольшего предельного размера после обработки на данной операции; TАi-1 и TAi − допуски соответственно для предшествующей и данной операций.
Допуск припуска это разность между максимальным и минимальным значениями размера припуска, т.е.
(3)
Наименьший операционный припуск определяется различными погрешностями
(4)
где Z1 – слой металла, который необходимо удалить с заготовки для устранения неровностей после предыдущей обработки и дефектного слоя металла, возникшего на предыдущей операции вследствие обезуглероживания, коррозии, наклепа и т.п.; Z2 – слой металла, удаляемый для компенсации погрешности формы и пространственных отклонений; Z3 – слой металла, удаляемый для компенсации погрешности установки заготовки.
Составляющая Z1 для тел вращения определяется следующим образом:
(4)
где Rzi-1 – шероховатость поверхности после предыдущей обработки; hi-1 – величина дефектного слоя после предыдущей обработки.
Составляющие Z2 и Z3 определяются аналитически или экспериментально к конкретным условиям установки обрабатываемых заготовок и характеру погрешностей исходных заготовок. В связи с тем, что составляющие погрешности в выражении могут иметь различное направление, складывать их необходимо по правилу векторов.
Значения составляющих Rzi-1, hi-1, Z2 и Z3 приведены в соответствующей справочной литературе.
Существует два метода расчета припусков: расчетноаналитический и табличный.
Расчетно-аналитический метод расчета припусков базируется на анализе факторов, влияющих на припуски предшествующего и выполняемого переходов технологического процесса обработки поверхности.
Данный метод применяется при проектировании исходных заготовок в условиях крупносерийного и массового производства, а также при проектировании ответственных заготовок в условиях серийного и даже единичного производства.
Метод предусматривает расчет припусков по всем последовательно выполняемым технологическим переходам обработки данной поверхности детали, их суммирование для определения общего припуска на обработку поверхности и расчет промежуточных размеров, определяющих положение поверхности, и размеров заготовки.
Расчет проводится в следующей последовательности:
а) определяется минимальный припуск Zi min (4);
б) устанавливаются допуски на размеры предыдущей и выполняемой операции Тi-1 и Тi исходя из технологических возможностей оборудования (точность по паспорту, определенную экспериментально или из справочных таблиц);
в) устанавливается размер максимально возможного припуска Zi max (2);
г) определяется номинальный припуск Zi ном (3);
д) определяется общий припуск на заготовку как сумма операционных припусков (1).
Перед началом непосредственного расчета припусков устанавливается последовательность обработки для обеспечения требуемой точности размеров и чистоты поверхности.
После расчета промежуточных размеров определяют допуски на эти размеры, соответствующие экономической точности данной операции. Промежуточные размеры и допуски на них определяют для всех обрабатываемых поверхностей детали. Порядок назначения припусков обратный плану выполнения технологического процесса.
Табличный метод расчета припусков применяется в условиях мелкосерийного и единичного производств.
Расчет припусков на обработку начинают с выбора типа заготовки: литье, прокат, поковка и т.п. Вид заготовки определяет точность ее получения и соответствует стандартной величине припуска. Значения общих припусков на обработку в зависимости от вида заготовки приводятся в справочных таблицах.
При пользовании нормативными таблицами припусков следует учитывать, что они дают значения номинальных, а не минимальных припусков и включают в себя значения допусков предшествующих операций (3). В связи с этим при изменении точности предшествующей обработки должна измениться и величина табличного припуска.
После составления плана обработки общий припуск разбивают на межоперационные. При этом межоперационные припуски назначаются в соответствии с видом обработки по таблицам.
Следует обращать внимание на размерность величины припуска, он может быть дан в виде припуска на диаметр или припуска на сторону. Порядок назначения припусков обратный плану выполнения технологического процесса.
Припуск на первый (черновой) проход определяется следующим образом (для припусков на диаметр):
(4)
В расчетно-практической работе при проектировании заготовки типовой детали машин и аппаратов пищевых производств необходимо выполнить расчет припусков на одну поверхность детали (указанную в задании на расчетно-практическую работу в соответствии с вариантом). При этом следует учитывать, что наиболее распространенным типом производства на предприятиях пищевого машиностроения является мелкосерийное производство. Поэтому для расчета припусков на обрабатываемую поверхность следует использовать табличный метод расчета.