4.2 Методы определения припусков

Применяемые в промышленности методы назначения и вычисления припусков условно разделяют на три группы: опытно-статистические, расчетно-аналитические и вероятностно-статистические.

Опытно-статистический (нормативный) метод дает наименее точ­ный результат, поскольку основан на использовании данных прошлого, но быстро стареющего опыта. При этом обычно устанавливают общий при­пуск, используя таблицы различных стандартов и заводских данных.

Расчетно-аналитический метод основан на анализе конкретных ус­ловий обработки и определении основных факторов, определяющих про­межуточный припуск.

Для всех переходов обработки, кроме первого, значения максималь­ного промежуточного припуска

(17)

где - номинальный припуск на i-м переходе обработки поверхности;

-допуск на размер заготовки, получаемый на i-м переходе обработки.

Поля допусков на размеры заготовок деталей (штамповок, отливок, проката) располагаются по двусторонней системе. Аналогичный подход может быть распространен и на размеры ремонтных заготовок после на­плавки. Тогда для припуска на 1-ю (черновую) обработку поверхности:

(18)

где - часть поля допуска на размер исходной заготовки, располагаемая или отсчитываемая «вне металла».

С точки зрения теории и практики научно и практически обоснован­ной расчетной величиной является наименьшее значение припуска .

Минимальный промежуточный припуск определяется следующими факторами:

(19)

где - одинаковая для всех участков поверхности часть припуска, кото­рую необходимо снять при обработке, чтобы удалить дефектный слой и микронеровности, оставшиеся на поверхности от предшествующего пере­хода. Слагаемое составляет:

– для поверхностей вращения

(20)

– для плоскостей и торцев

(21)

Здесь - высота микронеровностей (шероховатость) поверхности;

Т - глубина дефектного слоя, у которого структура, химсостав, механические свойства или все эти параметры одновременно отличаются от параметров основного металла;

- часть припуска для компенсации его неравномерности, обуслов­ленной пространственными отклонениями отдельных участков обрабаты­ваемой поверхности. Определяется следующими факторами:

1. Погрешность установки, возникающая на данной рассматриваемой операции. Например, неточность центрирования патрона приводит к появлению погрешности установки - смещению оси заготовки относитель­но оси вращения на величину . Это приводит к появлению неравномер­ности припуска .

Сюда входит также погрешность установки, вызываемая осадкой за­готовки из-за контактных деформаций в местах касания ее базовой поверх­ности с установочными элементами приспособления.

2. Погрешности установки, допущенные на предшествующих опера­циях. При частой смене баз на неравномерность припуска могут влиять по­грешности установки нескольких предшествующих операций.

3. Смещение осей отверстий в корпусных деталях в пределах допус­ков на координатные размеры, выполняемые на данной и предшествующих операциях. Аналогично учитываются смещения осей при обработке наруж­ных цилиндрических поверхностей у кривошипов и коленчатых валов. Ко­ординатные размеры, определяющие положение осей отверстий или кри­вошипных шеек, выполняются по схеме односторонней обработки, при ко­торой погрешности установки входят в состав погрешности координатных размеров и регламентируются допусками на эти размеры. Поэтому при расчете минимального припуска для таких случаев погрешности установки отдельно не учитываются.

(22)

2. Неконтролируемые погрешности формы (не выявляемые при кон­троле соответствующих диаметральных или координирующих размеров). Погрешности формы цилиндрических поверхностей (овальность, конус­ность, бочкообразность и др.) влияют на точность их размеров (диаметров). Эти погрешности должны находиться в пределах поля допуска на соответ­ствующий размер и регламентируются этим допуском. Поэтому включать в состав дополнительное слагаемое для компенсации контролируемых погрешностей формы нет необходимости. Однако имеются погрешности формы, обусловленные непрямолинейностью оси или образующей, кото­рые не могут выявлены существующими методами контроля размеров. Не­обходимо учитывать коробление оси заготовки и неравномерность при­пуска компенсировать отдельно путем включения в состав дополни­тельного слагаемого .

Припуск также увеличивают для компенсации неравномерности, воз­никающей вследствие погрешностей формы плоскостей и торцов - непло­скостности (непрямолинейности образующей).

Проф. Кован В.М. предложил факторы 2, 3, и 4 относить к простран­ственным отклонениям (или ) расположения обрабатываемой поверх­ности относительно базовых поверхностей заготовки. Фактор 1 является погрешностью установки, возникающей на выполняемом переходе и обо­значается (или ).

Пространственные отклонения и погрешности установки представля­ют собой векторы. При обработке:

– плоских поверхностей

(23)

– поверхностей вращения

(24)

Получены следующие расчетные структурные формулы для опреде­ления минимального промежуточного припуска на обработку:

припуск на сторону при последовательной обработке противополож­ных или отдельно расположенных поверхностей

(25)

припуск на две стороны при параллельной обработке противолежа­щих поверхностей

(26)

припуск на диаметр при обработке наружных или внутренних по­верхностей вращения

(27)

На основе этих общих формул могут быть получены частные расчет­ные формулы для конкретных случаев обработки путем исключения тех или иных составляющих. В общем виде минимальный расчетный припуск определяется выражением

(28)

В практике часто используют суммарные значения пространственных отклонений для различных видов заготовок и механической обработки. Они могут быть также использованы и в технологии восстановления дета­лей при схожести используемых процессов. Существует аналогия между процессами литья и устранением дефектов заливкой жидкого металла, процессами ковки и штамповки и восстановлением размеров изношенных поверхностей методами пластического деформирования и др.

Для литых корпусных деталей

(29)

где ; – величина удельного коробления ( мкм/мм);

– наибольший габаритный размер поверхности;

– величина смещения стержней, равная допуску на координирующий размер оси отверстия ( ).

Для литых деталей типа плит , мкм/мм.

Для литых деталей типа тел вращения

; ; ; (30)

где – пространственные отклонения для наружной цилиндрической поверхности диаметром ;

– пространственные отклонения для внутренней цилиндрической поверхности диаметром ;

– допуск на размер толщины стенки;

– пространственное отклонение для торца детали длиной .

Для штампованных заготовок типа стержней, обтачиваемых с кон­сольной установкой в патроне

(31)

где – величина смещения штампов;

– длина заготовки. Для заготовок без правки мкм/мм.

При обработке штампованных стержневых заготовок с установкой центрах

; ; (32)

где – погрешность зацентровки; – общая длина детали; – длина от торца детали до обрабатываемой ступени.

При обтачивании штампованных заготовок типа втулок с установкой в патроне

(33)

Погрешность зацентровки при установке заготовки в самоцентри­рующие призмы принимают равной 0,25 мм. При установке в обычные призмы с углом 90^о , с углом 120^о .

Остаточные пространственные отклонения на обработанных поверх­ностях определяют как

(34)

где – коэффициент уточнения формы. Обычно принимают .

Изложенный расчетно-аналитический метод является вариантом дифференциально-аналитического метода, когда для заданных условий выполнения операции определяют факторы, влияющие на величину при­пуска, а затем расчетным путем или по таблицам находят элементы при­пуска, достаточные для компенсации влияния каждого из фактора.

Вероятностно-статистический метод определения припусков явля­ется дальнейшим развитием расчетно-аналитического метода, однако в ос­нову анализа факторов и расчета припусков и размеров заготовок в нем по­ложен вероятностный подход, что более оправдано теоретически и дает бо­лее близкий к практике результат. Статистические методы используются при исследовании и обобщении результатов производственного эксперимента в условиях производства. При проектировании используют не только данные по факторам, определяющим припуски, но и значения средних промежуточных и общих припусков для оговоренных в нормативных мате­риалах условий (в том числе по обеспечиваемой точности) изготовления заготовок и деталей.