Расчёт припусков и размеров заготовки

Минимальный припуск (у заготовки с наименьшим предельным размером при автоматическом получении размеров, то есть при обработке на предварительно настроенном станке) для обработки наружных и внутренних поверхностей вращения определяется по формуле [1]

, (1)

где , , – соответственно высота неровностей, глубина дефектного поверхностного слоя и суммарное значение пространственных отклонений поверхности на предшествующем переходе; – погрешность установки заготовки на выполняемом переходе.

Методикой расчёта припусков и размеров заготовки предусматривается последовательное определение:

1) значений параметра Rz шероховатости поверхностей и глубины дефектного поверхностного слоя T исходной заготовки и заготовки после выполнения каждого технологического перехода;

2) суммарных значений пространственных отклонений поверхности заготовки;

3) погрешности установки заготовки на выполняемых переходах;

4) минимальных значений расчётных припусков;

5) расчётных размеров заготовки;

6) размеров исходной заготовки;

7) допусков на припуски;

8) наименьших и наибольших предельных размеров заготовки для каждого перехода;

9) наибольших и наименьших значений припусков для каждого перехода;

10) общих (операционных) припусков.

Методику расчёта припусков рассмотрим на примере токарной обработки поверхности  детали (рисунок 1), изготовляемой из правленого на прессе стального горячекатаного прутка 30 мм.

Рисунок 1 – Ступенчатый вал

1 Токарная технологическая операция содержит технологические переходы чернового, чистового и тонкого обтачивания. Черновое обтачивание выполняется при консольном закреплении прутка в цанговом (самоцентрирующем) патроне. Чистовое и тонкое обтачивание выполняется при установке заготовки в центрах [1, прил. 3].

2 Значения параметра Rz шероховатости поверхностей и глубина дефектного поверхностного слоя T исходной заготовки и заготовки после выполнения каждого технологического перехода [1, прил. 19, 22].

3 Определяем суммарные значения пространственных отклонений поверхности заготовки.

3.1 Суммарное значение пространственных отклонений поверхности заготовки из проката при консольном закреплении в самоцентрирующем патроне определяем как кривизну (изогнутость) в обрабатываемом сечении по формуле ([1, прил. 4]).

,

где – удельная кривизна заготовки на 1 мм длины; – расстояние в мм от места крепления в патроне до сечения, в котором определяется изогнутость.

Изогнутость в обрабатываемом сечении при =70 мм (рисунок 2) и удельной кривизне заготовки из горячекатаного проката после правки на прессе =0,12 мкм/мм составляет: =0,12×70 8 мкм. Тогда =0,12×70 8 мкм.

Рисунок 2 – К определению изогнутости в обрабатываемом сечении

3.2 Остаточную изогнутость после чернового обтачивания определяем по формуле ([1, прил. 14])

,

где – коэффициент уточнения формы.

Значение для однократного чернового точения заготовки из горячекатаного проката составляет 0,06, тогда =0,06×8=0,48 мкм.

3.3 Суммарное значение пространственных отклонений поверхности заготовки из проката при обработке в центрах определяем по формуле ([1, прил. 4])

,

где – погрешность центрования для самоцентрирующего патрона составляет 250 мкм.

Примечание – Погрешность центрования возникает вследствие погрешности базирования на этой операции и приводит к радиальному биению наружной поверхности заготовки относительно оси центровых отверстий ([1, прил. 16].

Поскольку значительно меньше , то =250 мкм.

Суммарное значение пространственных отклонений после чистового обтачивания определяем по формуле

.

Коэффициент уточнения формы для чистового точения заготовки из проката составляет =0,04, тогда =0,04×250=10 мкм.

4 Погрешность установки на выполняемом переходе характеризуется смещением обрабатываемой поверхности, которое должно компенсироваться дополнительной составляющей промежуточного припуска

,

где – погрешность базирования; – погрешность закрепления; – погрешность положения заготовки в приспособлении.

Примечания

1 Погрешность возникает при несовмещении установочной и технологической баз и зависит также от допуска и погрешности формы базовых поверхностей.

2 Погрешность возникает в результате смещения обрабатываемой поверхности заготовки от действия силы зажатия.

3 Погрешность является следствием неточности изготовления станочного приспособления, износа его установочных элементов, погрешности установки самого приспособления на станке.

Погрешность базирования заготовки по внешней поверхности в самоцентрирующем патроне равна нулю.

Погрешность закрепления заготовки из горячекатаного проката в трёхкулачковом самоцентрирующем патроне составляет 320 мкм.

При обработке заготовки в центрах погрешность установки в радиальном направлении равна нулю.

4 Минимальные значения расчётных припусков определяем по формуле (1).

Минимальный припуск под обтачивание черновое:

мкм.

Минимальный припуск под обтачивание чистовое:

мкм.

Минимальный припуск под обтачивание тонкое:

мкм.

5 Расчётные размеры заготовки определяем последовательным прибавлением расчётного минимального припуска каждого технологического перехода к минимальному размеру наружной поверхности или последовательным вычитанием минимального припуска каждого технологического перехода от максимального размера внутренней поверхности детали.

Например, минимальный диаметр поверхности  после окончательной обработки (тонкого обтачивания) детали составляет =25–0,033=24,967 мм.

Расчётный минимальный размер заготовки после чистового обтачивания составляет: = + =24,967+0,14 25,11 мм.

Расчётный минимальный размер заготовки после чернового обтачивания составляет: = + =25,11+0,7=25,81 мм.

Расчётный минимальный размер заготовки составляет: = + =25,81+1,44=27,25 мм.

6 Выбираем для исходной заготовки горячекатаный стальной пруток ближайшего большего диаметра к расчётному минимальному размеру по [5], с. 130:

 .

7 Допуск припуска для каждого перехода определяем по квалитетам соответствующего вида обработки (см. справочник [2], с. 7-17).

Примечание – Разность между наибольшим и наименьшим значениями размера припуска называется допуском припуска.

Тонким обтачиванием обеспечивается экономическая точность, соответствующая шестому квалитету. Допуск припуска для тонкого обтачивания составляет (см. чертёжный размер): =–0,02–(–0,033)=0, 013 мм.

Чистовым обтачиванием обеспечивается экономическая точность, соответствующая восьмому квалитету. Допуск припуска для чистового обтачивания составляет (см. ГОСТ 25347 – 82 или [2], с. 7-17): =0,033 мм.

Черновым обтачиванием обеспечивается экономическая точность, соответствующая двенадцатому квалитету. Допуск припуска для чернового обтачивания составляет (см. ГОСТ 25347 – 82): =0,021 мм.

Допуск заготовки составляет: =0,4–(–0,7)=1,1 мм.

8 Наименьший предельный размер заготовки для каждого перехода определяем округлением расчётного размера в сторону увеличения до точности допуска припуска.

Наибольший предельный размер заготовки для каждого перехода определяем прибавлением допуска припуска к наименьшему размеру заготовки.

9 Наибольшее и наименьшее значение припуска определяем как разность соответственно наибольших предельных размеров и разность наименьших предельных размеров выполняемого и предшествующего переходов.

10 Общие (операционные) припуски определяем суммированием промежуточных припусков (таблица 1).

Результаты расчётов по мере их выполнения записываем в таблицу 1.

Таблица 1 – Результаты расчётов припусков и размеров заготовки

Техноло-гические переходы	Элементы припуска, мкм				Расчётный при-пуск 2zmin, мкм	Расчётный раз-мер dр,мм	Допуск δ, мкм	Предельные размеры по переходам, мм		Предельные значения припусков, мкм
	Rz	T	ρ	ε				dmin	dmax	2zmin	2zmax
Заготовка	150	250	8			27,25	1100	27,3	28,4
Обтачи-вание черновое	50	50	0,42	320	1440	25,81	210	25,81	26,02	1490	2380
Обтачи-вание чи-стовое	30	30	10	–	700	25,11	33	25,11	25,143	700	877
Обтачи-вание тонкое	3	–		–	140	24,967	13	24,967	24,98	143	163
Операционные припуски										2333	3420

Выбор заготовки осуществляется округлением до стандартного значения по [2]