Содержание операции.

1. Контролировать линейные размеры: Ø 80k6, Ø 65k6,. Ø 58Н7, Ø49^+0,34, Ø80_-0,4, Ø60_-0,2, Ø 105_-0,23, 3 отв. М12, Ø 51_-0,4; размеры: 268, 23, 18, 90,109, 53; 70, 25, 5.

2. Контролировать: шлицы, зубья.

3. Шероховатость поверхности Ra= 1,25; Ra= 2,5; Rz=40.

4. Радиальное биение Ø 80k6, Ø 65k6,. Ø 58Н7 относительно общей оси; радиальное биение зубчатого венца.

Операционный эскиз

7. Расчет и назначение припусков.

Припуском называют слой материала, удаляемый в процессе механической обработки заготовки для достижения требуемой точности и качества обрабаты­ваемой поверхности.

Различают припуски промежуточные (Z_i) и общие (Z_O).

Промежуточный припуск (припуск на данную операцию или переход) – слой металла, который должен быть удалён во время данной операции или пе­рехода. Промежуточный припуск определяют как разность размеров заготовки, полученных на смежном предшествующем переходе и выполняемом техноло­гическом переходе. При обозначении припусков используются следующие ин­дексы:

(i-1) - индекс для предшествующего перехода;

i - индекс для выполняемого перехода.

а) б)

Рис. 7.1. Схемы расположения припусков для наружной а)

и внут­ренней б) поверхностей

При этом промежуточные припуски для наружных и внутренних поверхностей рассчитываются по следующим формулам:

(7.1.)

Припуски измеряются по нормали к обработанной поверхности. Они могут быть несимметричные (на одну сторону) при изготовлении плоских деталей и симметричные (на обе стороны) чаще всего на диаметр при изготовлений круглых деталей.

Общий припуск равен сумме промежуточных припусков по всему технологическому маршруту механической обработки данной поверхности.

(7.2.)

Общий припуск определяют как разность размеров заготовки и готовой детали.

Выбор общих и операционных припусков и допусков имеет большое тех­нико-экономическое значение.

Чрезмерно большие припуски снижают экономическую эффективность процесса за счёт потерь металла переводимого в стружку. Удаление лишних слоев металла требует введения дополнительных технологических переходов, увеличивает трудоёмкость процессов обработки, расход энергии и режущего инструмента, повышает себестоимость обработки. При увеличенных припусках в некоторых случаях удаляют наиболее износостойкий поверхностный слой обрабатываемой детали (наклёп).

Чрезмерно малые припуски также нежелательны. Они не обеспечивают удаление дефектных поверхностных слоев и получение требуемой точности и шероховатости обработанных поверхностей, а в некоторых случаях создают неприемлемые условия для работы режущего инструмента по литейной корке или окалине. Чрезмерно малые припуски требуют повышения точности заготовок, затрудняют их разметку и выверку на станках и, в конечном счёте, увели­чивают вероятный процент брака.

Правильно выбранный припуск обеспечивают: 1) устойчивую работу обо­рудования при достижении высокого качества продукции; 2) минимальную се­бестоимость продукции.

В машиностроении применяют два метода определения припуска: 1) опытно-статистический; 2) расчётно-аналитический.

При использовании опытно-статистического метода общие и промежуточ­ные припуски назначаются по таблицам, которые составлены на основе обоб­щения и систематизации производственных данных передовых заводов.

Недостатком этого метода является назначение припусков без учёта кон­кретных условий построения технологических процессов и поэтому создаются ненужные повышенные запасы надёжности, в предположении наихудших усло­вий для каждой из обрабатываемых поверхностей. Поэтому опытно-статистические припуски необоснованно завышены.

Расчётно-аналитический метод определения припусков разработан про­фессором Кованом В. М.. Согласно этому методу промежуточный припуск дол­жен быть таким, чтобы при его снятии устранялись погрешности обработки и дефекты поверхностного слоя, полученные на предшествующих технологиче­ских переходах, а также погрешности установки обрабатываемой заготовки, возникающие на выполняемом переходе.

В соответствии с этим методом минимальный промежуточный припуск рассчитывается по следующей формуле (рис. 7.2):

а) для несимметричной (односторонней) обработки

(7.3.)

где – высота неровностей, полученная на смежном предшествующем переходе обработки данной поверхности;(h) – глубина поверхностного слоя, отличного от основного, полученного на предшествующем технологическом переходе; (∆) – пространственные отклонения расположения обра­батываемой поверхности относительно баз заготовки;– погрешность уста­новки, возникающая на выполняемом переходе.

Рассмотрим влияние особенностей технологического процесса и служеб­ного назначения детали на назначение перечисленных параметров.

Рис. 7.2. Схема для определения минимального операционного припуска.

Например, у отливок из серого чугуна поверхностный слой состоит из перлитной корки (механическая смесь феррита и цементита), наружная зона ко­торого нередко имеет следы формовочного песка. Этот слой должен быть пол­ностью удалён на первом переходе для последующей нормальной работы инст­румента.

Распределительные валы автомобильных двигателей (и др. детали) отли­вают с отбелённым (меньше углерода в виде графита и больше в связанном со­стоянии в виде цементита Fе₃С) поверхностным слоем. При дальнейшей обра­ботке этот сдой желательно сохранить для повышения износостойкости дета­лей.

У стальных поковок и штампованных заготовок поверхностный слой ха­рактеризуется обезуглероженной зоной, который должен быть полностью уда­лён, т. к. он снижает предел выносливости детали.

И, наконец, после поверхностной закалки поверхностный слой детали желательно сохранить в максимальной степени.

Влияние пространственных отклонений на массу металла, снятую в виде припуска, зависит от принятой схемы базирования заготовки. При механиче­ской обработке заготовок типа дисков целесообразно, например, сначала расто­чить отверстие, используя в качестве базы наружную цилиндрическую поверх­ность, а затем, базируясь на отверстие обточить наружную поверхность. При обратной последовательности обработки с наружной (доминирующей для этой заготовки) поверхности снимается значительно больше (по объёму) металла.

Примерами пространственных отклонений могут служить следующие по­грешности взаимного расположения. Несоосность растачиваемого отверстия заготовок втулок, дисков, гильз, относительно наружной (базовой) поверхно­сти; несоосность обтачиваемых ступеней базовым шейкам или линии центро­вых гнёзд заготовок ступенчатых валов; не перпендикулярность торцовой по­верхности оси базовой цилиндрической поверхности заготовки; непараллель­ность обрабатываемой и базовой поверхностей заготовок корпусных деталей.

Из-за наличия погрешности установки, обрабатываемая поверхность за­нимает различное положение при обработке партии заготовок на предваритель­но настроенном станке. Нестабильность положения обрабатываемой поверхно­сти должна быть компенсирована дополнительной составляющей промежуточ­ного припуска , включающей погрешности базирования, закрепления и по­ложения.

При односторонней обработке (как указано на рис. 7.2) векторы иколлинеарны (параллельны), следовательно при несимметричной обработке плоскостей формула для расчета припуска имеет вид:

(7.4.)

При обработке наружных и внутренних тел вращения векторы имо­гут принимать любое направление (любое угловое положение), предвидеть ко­торое заранее не представляется возможным. Поэтому их сумма определяется

как (7.5.)

Следовательно для тел вращения формула принимает вид:

(7.6.)

Из общей формулы расчета могут быть получены частные формулы для конкретных случаев обработки.

1) При обтачивании цилиндрической поверхности заготовки, установлен­ная в центрах, погрешность может быть принята равной нулю.

2) При шлифовании заготовок после термообработки поверхностный слой необходимо по возможности сохранить, следовательно слагаемые нужно исключить из расчётной формулы.

(7.7.)

(7.8.)

3) При развёртывании плавающей развёрткой и протягивании отверстий смещения и увод оси не устраняются, а погрешности установки в этом случае нет.

(7.9.)

4) При суперфинишировании и полировании цилиндрической поверхно­сти, когда уменьшается лишь шероховатость поверхности, припуск оп­ределяется лишь высотой микронеровностей обрабатываемой поверх­ности, т. е.

(7.10.)

Схемы образования промежуточных размеров при обработке наружных и внутренних цилиндрических поверхностей показаны на рис. 7.3 и рис. 7.4.

Рис. 7.3. Схема расположения операционных припусков и до­пусков на различных стадиях обработки для наруж­ных поверхностей (валов)

Положительная часть допуска на заготовку для вала и отрицательная для отверстия в общий суммарный припуск не входят, но должны приниматься во внимание при определении режимов резания при обдирке.

При использовании таблиц для определения припусков необходимо иметь в виду следующие рекомендации, представленные ниже.

1. При расчёте припусков по табличным данным необходимо обращать внимание на графу в таблице "расчётная длина заготовки", которая зависит от характера крепления детали в процессе обработки (см. табл. 7.1) и рис. 7.5.

Рис. 7.4. Схема расположения операционных припусков и допусков на различных стадиях обработки для внутренних поверхностей (отверстий).

Расчетная длина для вала, показанного на рис. 7.5,а, принимается равной 400 мм, а для вала на рис. 7.5,б – 80 мм.

2. Расчётная длина, на которой определяется номинальный операционный припуск не распространяется на детали с очень сложной конфигурацией, а так­же на очень деформирующиеся после термообработки, для этих операций при­пуски устанавливаются больше табличных.

3. Если операция или переход разбивается на два рабочих хода: предвари­тельный и окончательный, то на предварительный назначается ≈ 70% номи­нального припуска и 30% на окончательный.

4. Номинальные операционные припуски заданы с учётом правки заготовки до механической обработки, а также рихтовки после каждого вида обра­ботки нежёстких или деформируемых деталей.

Таблица 7.1.

Расчётная длина заготовки при определении номинальных

операционных припусков.

Характер установки заготовок при обработки	Обрабатываемые валы
	Гладкие валы	Ступенчатые валы
		для средних участков вала	для крайних участков вала
В центрах или патроне с поддержкой задним центром	Полная длина вала	Полная длина вала	Длина, равная удвоенному от торца вала до наиболее удалённого конца обработанного участка
В патроне без поддержки задним центром	Удвоенная длина выступающей из патрона части заготовки	Длина, равная удвоенному расстоянию от наиболее удалённого торца обработанного участка до кулачков патронов

Рис. 7.5. Схемы для определения расчетной длины валов.

Рассмотрим пример расчёта общего номинального припуска (табличным методом) для следующих исходных данных.

Определить диаметр заготовки из проката для ступенчатого вала, общая длинна которого l = 250 мм, и наибольший диаметр шейки d = 40h9.

Шейка расположена посередине вала, длина её. L_cm = 50 мм, вал подверга­ется термической обработке – закалке.

Обработка по наружной цилиндрической поверхности производится по следующему маршруту:

1. Точение черновое. 2. Точение чистовое. 3. Термическая обработка. 4. Шли­фование наружное в центрах.

Для использования таблиц определим расчетную длину вала, для которо­го определяется припуск.

Диаметр вала по чертежу - 40h9 (_-0,062).

Расчётная длина, по которой определяется номинальный припуск для средней части вала – 280 мм.

Отношение

Заготовка - сталь горячекатаная, круглая, повышенной точности (в соот­ветствии со стандартом).

Последовательность расчета следующая.

1. Диаметр вала после шлифования: 40h9.

2. Номинальный операционный припуск на диаметр для шлифования де­тали в центрах с учётом термической обработки - 0,5 мм.

3. Диаметр вала после чистового точения - (40+0,5)h11 = 40,5h11.

4. Номинальный операционный припуск для чистового точения - 2,0 мм,

5. Диаметр вала после чернового точения - (40,5+2,0)h13=42,5h13.

6. Номинальный припуск для чернового точения с учётом расчётной длины - 4,5 мм.

7. Расчётный диаметр заготовки 42,5 + 4,5= 47,0мм.

8. По сортаменту - диаметр øс учётом минимального припуска.

Порядок расчета припусков и межоперационных размеров расчетно-аналитическим методом.

Аналитический расчет удобнее представить в виде табл. 7.2, данные которой используются непосредственно для построения графической схемы расположения припусков и их допусков, а также для быстрой проверки правильности про­изведенных расчетов.

Порядок расчета припусков на механическую обработку и предельных размеров по технологическим переходам следующий:

1. Пользуясь рабочим чертежом детали и технологичес­ким процессом механической обработки, записываем в табл. 7.2 (графа 1) элементарные поверхности заготовки и технологические переходы обработки в порядке последова­тельности их выполнения по каждой элементарной поверх­ности от черновой заготовки до окончательной обработки.

Таблица 7.2

Расчет припусков и операционных размеров

Технологические операции и пе­реходы	Элементы припуска, мкм				Расчетный припуск 2Zmin, мкм	Расчетный размер, мкм	Допуск Т, мкм	Предельные
								размеры, мм		припуски, мкм
	Rz	h		y
								min	max	min	max
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12

2. По таблицам справочника [30] определяем элементы припуска для каждого перехода (R_z, h, , _y, T), ко­торые записываем в графы 2, 3, 4, 5, 8 табл. 7.3;

R_z, h определяем по табл. 3.2–3.8, 3.11–3.15, 3.25, 3.26, 3.28;

R_z – шероховатость поверхности, мкм;

h – дефектный слой, характеризующий ка­чество поверхности, мкм;

T – допуск на способ обработки (изготовление), мкм (табл. 3.33);

допуск на заготовку (Прил. 2, табл. 4, 1, 2, 3; [30, гл. 3, табл. 23, 3, 4, 11]);

 – суммарное значение пространственных отклоне­ний на обработанных поверхностях, мкм (табл. 3.5, 3.9, 3.10, 3.16–3.23, 3.29);

_y – погрешность установки, характеризующаяся ве­личиной смещения обрабатываемой поверхности, мкм (Прил. 1, табл. 1, 2; [30, гл. 1, табл. 12–13]).

3. Определяем расчетные величины минимальных припус­ков на обработку Z_imin по всeм технологическим перехо­дам, путем суммирования и удваивания (для симметричных поверхностей) элементов припуска (графа 6), согласно зависимости

, (7.11.)

где – количество переходов при обработке поверхности.

4. Записываем для конечного перехода в графу 7 наи­меньший предельный размер вала по чертежу (для отверстия наибольший предельный размер).

5. Для перехода, предшествующего конечному, опре­деляем расчетный размер прибавлением к наименьшему пре­дельному размеру по чертежу расчетного припуска (графа 7) (для отверстия – вычитанием из наибольшего предельного размера, по чертежу расчетного припуска Z_min).

6. Последовательно определяем расчетные размеры для каждого предшествующего перехода прибавлением к расчет­ному размеру следующего за ним смежного перехода рас­четного припуска Z_min (для отверстия для каждого пред­шествующего перехода вычитанием из расчетного размера следующего за ним смежного перехода расчетного припуска Z_min).

7. Записываем наименьшие (для отверстия наибольшие) предельные размеры по всем технологическим переходам, округляя их увеличением (для отверстия уменьшением) рас­четных размеров. Округление производить до того же знака десятичной дроби, с каким дан допуск на размер для каж­дого перехода (графа 10).

8. Определяем наибольшие (для отверстия наименьшие) предельные размеры путем прибавления (для отверстия вы­читания) допуска к округленному наименьшему предельному размеру (для отверстия из округленного наибольшего пре­дельного размера) (графа 9).

9. Записываем предельные значения припусков Z_max как разность наименьших предельных размеров (для отвер­стия наибольших) предшествующего и выполняемого перехо­дов (графы 11 и 12).

10. Определяем общие припуски Z_{0 min} и Z_{0 max}, сумми­руя промежуточные припуски на обработку.

11. Проверяем правильность произведенных расчетов по формулам:

(7.12.)

(7.13.)

Пример расчета припусков, межоперационных размеров и размеров заготовки. Исходя из материала детали (см. рис. 2.3, стр. 19) ее конфигурации, рассчитанных припусков (см. ниже) выбран способ получения заготовки обработкой давлением. Эскиз заготовки рассматриваемой детали (вал-шестерня) приведен на стр. 85. Расчет припусков на механическую обработку поверхностей Ø 80 k6, Ø 58 Н7 деталь вал-шестерня (см. рис. 2.3) приведен в таблице 7.3.

1.Записываем в графу 1 (табл. 7.3) поверхности и технологические переходы обработки поверхностей (см. табл. 5.1, 5.2).

2. Записываем элементы припуска по каждому технологическому переходу (графы 2,3,4,5,8):

Ø 80 k6.

Заготовка (ковка на молотах) Rz+h = 1500 мкм (табл. 3.12);

 = 3×275 = 825 мкм (табл. 3.16); _y = 0; Т = 1500 мкм (табл. 3.24, в зависимости от массы заготовки, габаритного размера и нормальной точности).

Точение черновое Rz = 250 мкм (табл. 3.25), h = 240 мкм (табл. 3.25);  = 0,7 х 275 = 205 мкм (табл. 3.16); _y =0 (технологическая база центра); Т = 1200 мкм (15 квалитет).

Точение получистовое Rz = 125 мкм (табл. 3.25), h = 120 мкм (табл. 3.25); T = 460 мкм (13 квалитет);  =0,05 х 275 = 13,75 мкм (табл. 3.16); _y = 0 (центра)

Точение чистовое Rz = 40 мкм (табл. 3.25); h= 40 мкм (табл. 3.25);

T = 190 мкм (11 квалитет);  = 0 (табл. 3.16); _y = 0 (центра)

Термическая обработка Rz, h, Т остались без изменения;  = 0,10×268 = 26,8 мкм (табл. 3.16); _y = 0 (базирование отсутствует)

Шлифование черновое Rz = 15 мкм (табл. 3.25); h = 15 мкм (табл. 3.25); T = 120 мкм (10 квалитет);  = 7% от _i-1 = 0,07×26,8 = 2 мкм ≈ 0; _y = 0 (центра)

Шлифование чистовое Rz = 5 мкм (табл. 3.25); h = 5 мкм (табл. 3.25); T = 19 мкм (6 квалитет; из чертежа детали);  = 0, _y = 0 (центра)

Ø 58 Н7

Заготовка Rz + Н = 1500 мкм (табл. 3.12);  = 3×70 = 210 мкм (табл. 3.16; _y = 0; Т = 1500 мкм (табл. 3.24, в зависимости от массы заготовки, габаритного размера и нормальной точности).

Растачивание черновое Rz = 40мкм (табл. 3.28); h = 50 мкм (табл. 3.28); T = 300 мкм (12 квалитет);  = 0,7 х 70 = 49 мкм (табл. 3.16); _y = 150 мкм (Прил. 1 табл. 2)

Растачивание чистовое Rz = 20 мкм (табл. 3.28); h = 20 мкм (табл. 3.28); T = 120 мкм (10 квалитет);  = 0,07×49 ≈ 0; _y = 0 (установка не изменилась)

Термическая обработка Rz, h, Т остались без изменения;  = 0,10×70 = 7 мкм (табл. 3.16); _y = 0 (базирование отсутствует)

Шлифование Rz =5 мкм (табл. 3.28); h =10 мкм (табл. 3.28); T =30 мкм (7 квалитет);  = 0; _y = 50 мкм (Прил. 1 табл. 2).

3. Определяем расчетные припуски по операциям (графа 6):

Ø 80 k6

Точение черновое = 2325 мкм

Точение получистовое 240 + 250 + 205 = 695 мкм

Точение чистовое 125 + 120 + 14 = 259 мкм

Шлифование черновое 40 + 40 + 30 = 110 мкм

Шлифование чистовое 15 + 15 = 30 мкм

Ø 58 Н7

Растачивание черновое мкм

Растачивание чистовое 40 + 50 + 49 = 139 мкм

Шлифование мкм

4. Записываем предельные размеры, которые принимаем за расчетные (графа 6):

Ø 80 k6 80,003 мм

Ø 58 Н7 58,030 мм

5 – 6. Определяем расчетные размеры по операциям (графа 7):

Ø 80 k6

80,003 + 0,060 = 80,063 (расчетный размер записываем в мм)

80,063 + 0,220 = 80,283

80,283 + 0,518 = 80,801

80,801 + 1,390 = 82,191

82,191 + 4,650 = 86,841

Ø 58 Н7

58,030 – 0,182 = 57,848

57,848 – 0,278 = 57,570

57,570 – 3,520 = 54,050

7. Записываем расчетные размеры как предельные:

Ø 80 k6 (наименьшие) – графа 9

Ø 58 Н7(наибольшие) графа 10

8. Записываем предельные размеры по операциям:

Ø 80 k6 (наибольшие) – графа 10

80,003 + 0,019 = 80,022 (допуск в мм)

80,06 + 0,120 = 80,18

80,28 + 0,190 = 80,47

80,80 + 0,460 = 81,26

82,2 + 1,2 = 84,4

86,8 + 1,5 = 88,3

Ø 58 Н7 (наименьшие) графа 9

58,030 – 0,030 = 58,000

57,85 – 0,19 = 57,66

57,6 – 0,3 = 57,3

54,1 – 1,5 = 52,6

9. Предельные значения припусков по операциям:

Ø 80 k6 (наименьшие) – графа 11 (наибольшие) графа 12

88,6 – 82,2 = 4600 (припуск дан в мкм) 88,3 – 83,4 = 4900

82,2 – 80,80 = 1600 83,4 – 81,26 = 2140

80,80 – 80,28 = 520 81,26 – 80,47 = 790

80,28 – 80,06 = 220 80,47 – 80,18 = 280

80,06 – 80,003 = 57 80,18 – 80,022 = 157

Ø 58 Н7 (наибольшие) графа 12 (наименьшие) графа 11

57,3 – 52,6 = 4700 (припуск в мкм) 57,6 – 54,1 = 3500

57,66 – 57,3 = 360 57,85 – 57,6 = 250

58,0 – 57,66 = 340 58,030 – 57,85 = 180

10. Общий припуск

Ø 80 k6 наибольший 8278 мкм наименьший 6797 мкм

Ø 58 Н7 наибольший 5400 мкм наименьший 3930 мкм

11. Проверка

Ø 80 k6 8278 – 6797 = 1500 – 19 1481 = 1481

Ø 58 Н7 5400 – 3930 = 1500 – 30 1470 = 1470

12. Расчет размеров, проставляемых на чертеже заготовки (см. рис. 7.6)

Рис. 7.6. Вал-шестерня (Заготовка)

Ø 80 k6

Наименьший предельный размер заготовки Ø 86,3 мм; допуск на заготовку 1500 мкм, Так как метод получения заготовки – поковка, то допуск делиться в отношении 2:1, то есть

Номинальный размер заготовки 86,3 +0,5= 86,8

Размер проставляемый на чертеже заготовки

58 Н7 Наибольший предельный размер заготовки 54,1 мм; допуск 1500 мкм. Для отверстия допуск делиться в отношении 1:2, т.е.

Номинальный размер заготовки 54,1 – 1,0 = 53,1

Размер проставляемый на чертеже заготовки

Таблица 7.3.

Расчет припусков и операционных размеров Ø 80 k6, Ø 58 Н7

деталь вал-шестерня (см. рис. 2.3)

Технологические операции и пе­реходы	Элементы припуска, мкм				Расчетный припуск 2Zmin, мкм	Расчетный размер, мкм	Допуск Т, мкм	Предельные
								размеры, мм		припуски, мкм
	Rz	H		y
								min	max	min	max
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Ø 80 k6
Заготовка	500	1000	825	–		86,841	1500	86,8	88,3
Точение черновое	250	240	205	–	2∙2325=4650	82,191	1200	82,2	83,4	4600	4900
Точение получистовое	125	120	14	–	2∙ 695=1390	80,801	460	80,80	81,26	1400	2140
Точение чистовое	40	40	0	–	2 ∙ 259=518	80,283	190	80,28	80,47	520	790
Термообработка			30
Шлифование черновое	15	15	0	–	2∙ 110=220	80,063	120	80,06	80,18	220	290
Шлифование чистовое	5	5	0	–	2∙ 30=60	80,003	19	80,003	80,022	57	158
										6797	8278
Отверстие Ø 58 Н7
Заготовка	500	1000	210			54,050	1500	52,6	54,1
Растачивание черновое	40	50	49	150	2∙1760=3520	57,570	300	57,3	57,6	3500	4700
Растачивание чистовое	20	20	–	–	2 ∙ 139=278	57,848	190	57,66	57,85	250	360
Термическая обработка			7
Шлифование	5	10		50	2 ∙ 91=182	58,030	30	58,000	58,030	180	340
										3930	5400