2.4 Определение промежуточных припусков, допусков и размеров

При проектировании технологических процессов механической обработки заготовок необходимо установить оптимальные припуски, которые обеспечили бы заданную точность и качество обрабатываемых поверхностей, и экономию материальных ресурсов.

Припуски могут быть общие, операционные и промежуточные.

Промежуточный - припуск, удаляемый при выполнении одного технологического перехода.

Операционный - припуск, удаляемый при выполнении одной технологической операции.

Общий - припуск, который удаляют в процессе механической обработки поверхности для получения чертежных размеров и определяется разностью размеров исходной заготовки и детали. Общий припуск равен сумме операционных (промежуточных) припусков. На припуск устанавливают допуск.

В курсовом проекте следует выполнить расчет припусков аналитическим способом на одну поверхность, к которой предъявляются высокие требования точности и качества

Для удобства расчет следует производить в виде табл. 32. Данные таблицы используются непосредственно для построения графической схемы расположения общих и межоперационных припусков и допусков. Пример заполнения таблицы представлен ниже.

Таблица 32 Расчет припусков и предельных размеров по технологическим переходам на обработку

Технологиче-ские переходы обработки по-верхности ва-ла

Элементы припуска, мкм

Расчетный припуск 2Zmin, мкм

Расчетный размер Dр, мм

Допуск размер δ, мкм

Допуск, мм

Предельный размер, мм

Предельные зна-чения припусков, мм

Rz

Т





Dmin

Dmax

2Zminпр

2Zmaxпр

Итого:

Пример:

В данном типе производства токарную обработку вала можно выполнить на токарном станке с ЧПУ. Заготовка устанавливается в жестких центрах.

Рассчитаем припуски на обработку и промежуточные предельные размеры на поверхность ∅42k6 опорной шейки детали «вал быстроходный».

Обработка поверхности ∅42k6 − выполняется по маршруту: черновое точение, чистовое точение, шлифование предварительное и окончательное шлифование.

Масса заготовки 4,8 кг, точность штамповки Т4.

Начиная с заготовки, выписываем значения микронеровностей R_Z и дефектного слоя Т по переходам:

R_z1=150мкм; R_z2=50 мкм; R_z3=30 мкм ; R_z4=10 мкм; R_z5=5 мкм;

Т₁=250 мкм; Т₂=50 мкм; Т₃=30 мкм; Т₄=20 мкм; Т₅=15 мкм.

Таблица 34 Качество поверхности штампованных поковок

Масса штампованной поковки, кг	RZ	Т
	мкм
До 0,25	80	100
Свыше 0,25 до 4,00	160	200
Свыше 4,00 до 25	240	250
Свыше 25 до 40	320	300
Свыше 40 до 100	350	350
Свыше100 до 200	400	400

Таблица 35 Качество торцевой поверхности поковки после ковки

Диаметр торцевой поверхности, мм	RZ	T
	мкм
До 30	200	300
Свыше 30 до 50	300	500
Свыше 50 до 80	400	800
Свыше 80 до 120	500	1200

Таблица 36 Точность и качество поверхности заготовки

после механической обработки

Заготовка	Механическая обработка	Степень точности	Качество поверхности
			RZ		T
			мкм
Горячекатаный прокат	Черновая	IT12–IT14	120		120
	Получистовая	IT11–IT13	60		60
	Чистовая	IT10–IT11	30		30
Поковка	Обдирка	IT17	1150		350
	Черновая	IT15–IT16	240		240
	Получистовая	IT12–IT14	120		120
	Чистовая	IT10–IT11	40		40
Заготовка	Механическая обработка	Степень точности	Качество по-верхности
			RZ	T
			мкм
Отливка	Обдирка	IT16–IT17	320			320
	Черновая	IT14–IT15	240			240
	Получистовая	IT12–IT14	100			100
	Чистовая	IT10–IT11	20			20
Заготовки всех видов	Протягивание наружное	IT10	5			10
	Тонкая обработка лезвийным инструментом	IT6	3			–
	Шлифование: предварительное чистовое	IT8 IT6	10 5			20 15
Калиброванный прокатклассаточ-ности IT10-IT8	Бесцентровое шлифование: до термообработки после термообработки	IT7 IT6	6 3			12 –

Величина межоперационного припуска для: лезвийной обработки тел вращения определяется по формуле 29:

2𝑍𝑖𝑚𝑖𝑛 = 2·(𝑅𝑧 _𝑖−1 + Т _𝑖−1 + √p² _𝑖−1 + 𝜀 ²_𝑖) , (29)

где 𝑅𝑧 _𝑖−1 -высота микронеровностей;

Т _𝑖−1 -глубина дефектного поверхностного слоя;

p _𝑖−1 - суммарное значение пространственных погрешностей для элементарной поверхности на предыдущем переходе;

𝜀 _𝑖 -погрешность установке при выполняемом переходе.

Параметр с индексом i-1 относится к предыдущему переходу, с индексом i – к переходу на котором осуществляется обработка.

Расчет отклонений расположения поверхностей. Величину отклонений р (в мкм) для штампованной заготовки при обработке в центрах определим по формуле Суммарное отклонение расположения, формула 30:

р_o= , (30)

где P_кор - общее отклонение оси от прямолинейности, мкм (формула 31);

P_кор =2∆_к ⋅l_к, (31)

P_см – смещение оси заготовки в результате погрешности центрования, мкм (формула 31).

P_кор =2∆_к ⋅l_к, (32)

где l_К – размер от сечения, для которого определяется кривизна до торца заготовки, равный для рассматриваемого случая 160 мм;

∆_к – удельная кривизна, мкм на 1 мм длины (∆_к=1мкм/мм).

P_кор =2⋅1 ⋅160=380мкм.

Величина отклонения расположения заготовки при центровке, формула 33:

Р_см= , (33)

где δ – допуск на диаметр базовой поверхности заготовки, использованный при центровке, мкм.

.

Р_о=

Таблица 37 Смещение осей поковок,

_{штампуемых в разных половинах штампа} ρ_{см , мм}

Масса штампованной поковки, кг	Штамповка
	На молотах			На прессах и горизонтально-ковочных машинах
	Группа точности
	1	2	3	1	2	3
До 0, 25	0,30	0,4	0,6	0,20	0,3	0,5
Свыше 0,25 до 0,63	0,35	0,5	0,8	0,25	0,4	0,6
Свыше 0,63 до 1,60	0,40	0,6	1,2	0,30	0,5	0,7
Свыше 1,60 до 2,50	0,45	0,8	1,4	0,35	0,6	0,8
Свыше 2,50 до 4,00	0,50	1,0	1,5	0,40	0,7	0,9
Свыше 4,00 до 6,30	0,63	1,1	1,7	0,50	0,8	1,0
Свыше 6,30 до 10,00	0,70	1,2	2,0	0,60	0,9	1,2
Свыше 10, 00 до 16	0,80	1,3	2,1	0,60	1,0	1,3
Свыше 16 до 25	0,90	1,4	2,3	0,70	1,1	1,4
Свыше 25 до 40	1,00	1,6	2,6	0,70	1,2	1,6
Свыше 40 до 63	1,20	1,8	2,9	–	–	–
Свыше 63 до 100	1,40	2,2	3,5	–	–	–
Свыше 100 до 125	1,60	2,4	3,8	–	–	–
Свыше 125 до 160	1,80	2,7	4,4	–	–	–
Свыше 160 до 200	2,20	3,2	5,0	–	–	–

Примечание: Группы точности: 1 – повышенная, 2 – нормальная, 3 – пониженная.

_Таблица 37 _{Эксцентричность} ρ_{эксц и коробление поковок} ρ_{кор ,}

получаемых на прессах и горизонтально-ковочных машинах, мм

Толщина (высота), длина и ширина поковки	Эксцентричность				Кривизна (стрела прогиба и коробление)
	Группа точности
	1	2	3	1		2	3
До 50	0,50	0,8	1,0	0,25		0,5	0,5
Свыше 50 до 120	0,63	1,4	1,5	0,25		0,5	0,5
Свыше 120 до 180	0,80	2,0	2,5	0,32		0,5	0,7
Свыше 180 до 260	1,00	2,8	3,5	0,32		0,6	0,9
Свыше 260 до 360	1,50	3,2	4,5	0,40		0,70	1,0
Свыше 360 до 500	2,50	3,6	5,5	0,50		0,80	1,1

Примечание : Группы точности: 1 – повышенная, 2 – нормальная, 3 – пониженная.

Таблица 38 Удельная изогнутость и коробление ∆_к, мкм/мм

Метод получения поверхности	Диаметр или толщина деталей, мм
	Свыше 18 до 30	Свыше 30 до 50	Свыше 50 до 80	Свыше 80 до 120	Свыше 120 до 180
Литьё в земляные формы деталей типа плит	4	4	3	3	2,5
Литьё в металлические формы корпусных деталей	2	2	1	1	0,7
Горячая штамповка (без правки)	2,4	2	1,6	1,2	0,8
Горячая штамповка (после правки)	0,4	0,3	0,2	0,2	0,15
Прокат горячекатаный (без правки)	12	10	10	8	5
Прокат горячекатаный (по-сле правки)	2	2	1,5	1	1
Прокат калиброванный нормальной точности (без правки)	4	4	3	3	2

Окончание табл. 38

Метод получения поверхности	Диаметр или толщина деталей, мм
	Свыше 18 до 30	Свыше 30 до 50	Свыше 50 до 80	Свыше 80 до 120	Свыше 120 до 180
Прокат калиброванный (после правки)	2	2	1,5	1,5	1
Прокат холоднотянутый (без правки)	8	6	4	2	–
Прокат холоднотянутый (после правки)	2	1,5	1	1	–
Закалённые детали (после правки)	0,9	0,8	0,7	0,6	0,5
Детали после закалки ТВЧ	0,5	0,4	0,4	0,3	0,3
Валы после шлифования	0,06	0,05	0,04	0,03	–
Валы закалённые ТВЧ после шлифования	0,03	0,03	0,02	0,02	–

_Таблица 39 Значение коэффициента уточнения к_у

Заготовка	Технологический переход	Коэффициент уточнения ку
Калиброванный прокат	После обтачивания: однократного	0,05
	двукратного	0,02
	После шлифования: чернового	0,06
	чистового	0,04
Горячекатаный прокат, штамповка, отливка	После обтачивания: чернового и однократного	0,06
	получистового	0,05
	чистового	0,04

Погрешность установки равна 𝜀 =0,25⋅1600=400мкм.

Значения допусков δ (мкм) по переходам, начиная с заготовки следующие:

δ₁=1600, δ₂=160, δ₃=39, δ₄=25, δ₄=16. ( ГОСТ 25347-82)

Черновое обтачивание. Величину остаточных пространственных отклонений определим по формуле 34:

Р_{чернов.} =к_у ⋅ р_o, (34)

где К_У – коэффициент уточнения (К_У =0,06).

Р_{чернов.} =0,06 ⋅ 606=36.

Чистовое обтачивание. Величина остаточных пространственных отклонений К_У =0,04.

Р_{чистов.} =0,04 ⋅ 36=1,4.

Шлифование К_У =0,02.

Р_{чистов.} =0,02 ⋅ 1,4=0,028.

Подставляем значения в формулу для расчета припусков, находим максимальные и минимальные припуски на каждый переход, полученные значения заносим в таблицу №5 Промежуточные припуски, допуски и размеры:

2𝑍𝑚𝑖𝑛₁ = 2(150 + 250 + √606² + 400²) =2252мкм;

2𝑍𝑚𝑖𝑛₂ = 2(50 + 50 + √36² + 400²) =1003мкм;

2𝑍𝑚𝑖𝑛₃ = 2(30 + 30 + √1,4² + 400²) =920мкм;

2Z min₄= 2(10 + 20 + √0,028² + 400²) =860мкм;

2Z min₅= 2(5 + 15 + √0,028² + 400²) =840мкм.

Максимальный припуск вычисляется по формуле 35:

2Z max=2Z min+ δ _i-1 – δ_i, (35)

2Z max₁=2252+1600 – 160=3692мкм;

2Z max₂=1003 +160 – 39=1124мкм;

2Z max₃=920+39 – 25=934мкм;

Z max₄=860 +25 – 16=869мкм;

Z max₅=840 +16 – 16=840мкм.

Проверку расчетов осуществляем по формуле 36:

2Z max_о -2Z min₀ = δ_з – δ_д, (36)

где 2Z max_о - общий максимальный припуск (7459мкм);

2Z min₀ - общий минимальный припуск (5875);

δ_з - допуск на размер заготовки;

δ_д - допуск на размер детали.

7459-5875=1600-16.

1584=1584.

Расчет выполнен правильно.

Расчет припусков поверхности детали ∅42k6 представлен в таблице 6.

Вид заготовки и технологическая операция	Точность заготовки и обрабатываемой поверхности	Допуск размер δ, мкм	Элементы припуска, мкм					Допуск, мм		Расчетный размер, мм		Промежуточные размеры заготовки, мм			Промежуточные припуски, мкм
			Rz	T	P	εу	Dmax					Dmin	Zmin		Zmax
заготовка - штамповка	Т4	1600	150	200	606	400			47,877		49,4		47,8	2252		3692
черновое точение	h11	160	50	50	36	400			45,625		45,78		45,62	1003		1124
чистовое точение	h8	39	30	30	1,4	400			44,622		44,661		44,622	920		934
шлифование предварительное	h 7	25	10	20	0,028	400			43,702		43,727		43,702	860		869
шлифование окончательное	k6	16	5	15	0,028	400			42,842		42,18		42,002	840		840

Таблица 6 - Расчет припусков поверхности детали ∅42k6

Расчётный размер определяем, начиная с конечного (в данном случае чертёжного) размера последовательным прибавлением расчётного минимального припуска каждого технологического перехода:

- для окончательного шлифования dр₅ = 42,002+0,84=42,842мм;

- для предварительного шлифования dр₄ = 42,842+0,86=43,702мм;

- для чистового точения dр₃ = 43,702+0,92=44,622мм;

- для чернового точения dр₂ =42,622+1,003=45,625 мм;

- для заготовки dр₁ =45,625+2,252=47,877 мм.

Наибольшие предельные размеры определяем прибавлением допусков к округлённым наименьшим предельным размерам:

dmax₅ = 42,002 + 0,016 = 42,018 мм;

dmax₄ = 43,707+ 0,025 = 43,727 мм;

dmax₃ = 44,622 + 0,039 = 44,661 мм;

dmax₂ = 45,627 + 0,160 =45,787 мм;

dmax₁ = 47,877 + 1,600 = 49,477 мм.

Расположение полей допусков и промежуточных размеров представлено на рисунке 3.

Рисунок 3 - Расположение полей допусков и промежуточных размеров

прокат

Рассчитаем припуски на обработку и промежуточные предельные размеры на поверхность ∅80h6 опорной шейки детали «валик».

Обработка поверхности Ø ∅80h6 − выполняется по маршруту: черновое точение, чистовое точение, шлифование.

Начиная с заготовки, выписываем значения микронеровностей R_Z и дефектного слоя Т по переходам

R_z1=200 мкм; R_z2=120 мкм; R_z3=30 мкм ; R_z4=10 мкм

Т₁=300 мкм; Т₂=120 мкм; Т₃=30 мкм; Т₄=20 мкм

Таблица 40 Качество наружной поверхности калиброванного проката

Прокат	RZ	Т
	мкм
Гладкотянутый	60	60
Шлифованный	10	20

Таблица 41 Качество наружной поверхности горячекатаного проката

Диаметр проката, мм	Качество поверхности при точности проката
	повышенной			обычной
	RZ	Т	RZ		Т
	мкм
До 25	100	100	150		150
Свыше 25 до 75	100	150	150		250
Свыше 75 до 150	150	200	200		300
Свыше 150 до 250	250	300	300		400

Таблица 42 Точность и качество торцевой поверхности горячекатаного проката по-

сле резки по упору

Способ резки	Диаметр отрезаемой заго-товки, D, мм	Точность резки по длине заготовки, мм ()	Качество поверхности (RZ+T), мм	Удельная неперпен-дикуляр-ность , мкм/мм
На ножницах	До 25	1,0	0,3	см. примечание
	Свыше 25 до 75	1,3
	Свыше 75 до 150	1,8
	Свыше150 до 250	2,3
Дисковыми пилами, приводными ножовками, дисковыми фрезами на станках	До 25	0,3	0,2	0,01
	Свыше 25 до 75	0,4
	Свыше 75	0,5
Отрезными резцами на станках токарного типа	До 25	0,25	0,2	0,045
	Свыше 25 до 75	0,35
	Свыше 75 до150	0,40
	Свыше 150 до 250	0,50

Таблица 43

Механическая обработка отверстий

Способ обработки	Диаметр отвер-стия d, мм	Квалитет точности	Высота не-ровностей Rz, мкм	Дефектный слой h, мкм
Обычное сверление спи-ральными сверлами	От 3 до 6 Св. 6 до 10 Св. 10 до 18 Св. 18 до 50	12	20 32 40 50	40 50 60 70
Глубокое сверление спе-циальными сверлами	От 3 до 10 Св. 10 до 18 Св. 18 до 30	12	15 20 32	25 30 40
Зенкерование: черновое однократное чистовое	От 18 до 30 Св. 30 до 80	11	40 50	40 50
	До 80	10	32	40
	До 30 Св. 30 до 80	10	32 40	30 40
Растачивание: черновое чистовое	От 50 до 260	12	40	50
	От 50 до 260	10	20	25
Развертывание: нормальное точное тонкое	От 6 до 80	10 8 7	10 5 3,2	20 10 –
Отделочные методы: шлифование протягивание калибрование шариком или оправкой притирочное шлифование (хонингование).	До 80 От 10 до 80 От 6 до 80 До 80	7 – 9 8 7 6 – 7	5 4 0,63 0,16	10 8 – –

Таблица 44. Точность и качество поверхности заготовок из проката после механической обработки

Способ обработки	Переход	Квалитет	Rz, мкм	h, мкм
Обработка наружных поверхностей
Обтачивание резцами проката повышенной и обычной точности прокатки	Обдирка	14	125	120
	Черновое	12	63	60
	Чистовое и однократное	10 – 11	32 – 20	30
	Тонкое	7 – 9	6,3 – 3,2	–
Шлифование в центрах проката обычной точности прокатки Бесцентровое шлифование проката повышенной и высокой точности прокатки	Черновое	8 – 9	10	20
	Чистовое и однократное	7 – 8	6,3	12
	Тонкое	5 – 6	3,2 – 0,8	6 – 2
Обработка торцовых поверхностей
Подрезание резцом на токарных станках Шлифование на кругло- и торцешлифовальных станках	Черновое	12	50	50
	Чистовое	11	32	30
	Однократное	6	5 – 10	–

Величина межоперационного припуска для: лезвийной обработки тел вращения определяется по формуле:

2𝑍𝑖𝑚𝑖𝑛 = 2(𝑅𝑧 _𝑖−1 + Т _𝑖−1 + √p² _𝑖−1 + 𝜀 ²_𝑖) , где

𝑅𝑧 _𝑖−1 -высота микронеровностей;

Т _𝑖−1 -глубина дефектного поверхностного слоя;

p _𝑖−1 - суммарное значение пространственных погрешностей для элементарной поверхности на предыдущем переходе;

𝜀 _𝑖 -погрешность установке при выполняемом переходе

Параметр с индексом i-1 относится к предыдущему переходу, с индексом i – к переходу на котором осуществляется обработка.

При консольном закреплении в самоцентрирующихся патронах определяем

суммарное отклонение расположения поверхностей (мкм):

ρΣк=ρк·l

ρк=0,5

l₁=150, l₂=150, l₃=100, l₄=95

ρ₁=75, ρ₂=75, ρ₃=50, ρ₄=50

Погрешность установки равна 120 мкм.

Значения допусков δ (мкм) по переходам, начиная с заготовки следующие:

δ₁=1800, δ₂=190, δ₃=30, δ₄=19 ( ГОСТ 25347-82)

Подставляем значения в формулу для расчета припусков, находим максимальные и минимальные припуски на каждый переход, полученные значения заносим в таблицу № 5 Промежуточные припуски, допуски и размеры

2𝑍𝑚𝑖𝑛₁ = 2(200 + 300 + √75² + 120²) =1283мкм

2𝑍𝑚𝑖𝑛₂ = 2(120 + 120 + √75² + 120²) =763мкм

2𝑍𝑚𝑖𝑛₃ = 2(30 + 30 + √50² + 120²) =380мкм

2Z min₄= 2(10 + 20 + √50² + 120²) =320мкм

Максимальный припуск вычисляется по формуле:

2Z max=2Z min+ δ _i-1 – δ_i

2Z max₁=1283 +1800 – 190=2893мкм

2Z max₂=763 +190 – 30=923мкм

2Z max₃=380 +30 – 19=391мкм

Z max₄=320 +19 – 19=320мкм

Проверку расчетов осуществляем по формуле:

2Z max_о -2Z min₀ = δ_з – δ_д

2Z max_о - общий максимальный припуск (4527мкм),

2Z min₀ - общий минимальный припуск (2746),

δ_з - допуск на размер заготовки,

δ_д - допуск на размер детали.

4527-2746=1800-19

1781=1781

Расчет выполнен правильно.

Таблица расчета припусков поверхности детали Ø80h6_(-0,019)

Вид заготовки и технологическая операция	Точность заготовки и обрабатываемой поверхности	Допуск размер δ, мкм	Элементы припуска, мкм					Допуск, мм		Расчетный размер,мм		Промежуточные размеры заготовки, мм			Промежуточные припуски, мкм
			Rz	T	P	εу	Dmax					Dmin	Zmin		Zmax
заготовка - прокат	В	1800	200	300	75	120			82,729		84,5		82,7	1283		2893
черновое точение	h11	190	120	120	75	120			81,446		81,64		81,45	765		923
чистовое точение	h7	30	30	30	50	120			80,681		80,71		80,68	380		391
шлифование	h6	19	10	20	50	120			80,301		80		79,981	320		320

Расчётный размер определяем, начиная с конечного (в данном случае чертёжного) размера последовательным прибавлением расчётного минимального припуска каждого технологического перехода:

для шлифования dр₄ = 79,981+0,32= 80,301мм

для чистового точения dр₃ = 80,301+0,380=80,681мм

для чернового точения dр₂ =80,681+0,765=81,446 мм

для заготовки dр₁ =81,446+1,283=82,729 мм

Наибольшие предельные размеры определяем прибавлением допусков к округлённым наименьшим предельным размерам:

Dmax₄ = 79,981 + 0,019 = 80 мм

Dmax₃ = 80,681+ 0,030 = 80,711 мм

Dmax₂ = 81,446 + 0,19 = 81,636 мм

dmax₁ = 82,729 + 1,800 = 84,529 мм