Основы технологии машиностроения. Учебное пособие для вузов

4.2. Методы расчета припусков и размеров заготовок

Существует три метода расчета припусков и операционных раз- меров:

-расчетно-аналитический;

-по руководящим техническим материалам;

-с помощью размерных технологических цепей.

Второй и третий из названных методов применяются для се- рийного и массового производства, так как они предусматрива- ют наличие соответствующих нормативных материалов.

Такие материалы разработаны для серийного и массового производства в силу присущим им технико-экономическим и технологическим особенностям.

Для индивидуального (единичного) производства применяет- ся первый метод.

Расчетно-аналитический метод применяется в отечественной промышленности с 1952 г. (предложен В. М. Кованом).

У заготовки с наименьшим предельным размером amin при обработке в размер «b» наименьший припуск на обработку бу- дет zb min , а у заготовки с наибольшим предельным размером amax - наибольший припуск на обработку - zb max . Действи-

тельные припуски на обработку заготовок, размеры которых на- ходятся в пределах от amin до amax будут не менее zb min и не более zb max . При обработке наружных поверхностей на предва-

рительно настроенном станке получим выдерживаемые разме- ры:

bmax при amax и zb max ;

bmin при amin и zb min . При этом:

61

где Нa и Нb - нижние отклонения по размерам на предшест-

вующем Нa и выполняемом Нb переходах при обработке пло-

ских поверхностей.

Рассуждая аналогично, получим для наружных цилиндриче-

ских поверхностей при симметричном припуске:

2zb max = Da max − Db max , 2zb min = Da min− Db min

2zb max = 2zb min+ δDa − δDb

для внутренних цилиндрических поверхностей при симметрич-

ном припуске:

2zb min = Db max − Da max 2zb max = Db min − Da min 2zb max = 2zb min + δDa − δDb

62

где BDa и BDb верхнее отклонение по диаметральным разме-

рам на выполняемом ( BDb ) и предшествующем ( BDa ) перехо-

дах.

Допуск на припуск определяется как:

δz = zb max − zb min = δa − δb и δzD = 2zb max − 2zb min = δDa − δDb .

Минимальные величины припусков определяют следующие факторы:

-высота неровностей, получившаяся на предшествующем пе- реходе - Rza ;

-глубина разрушенного дефектного поверхностного слоя Ta

-(наклепанный слой остается нетронутым);

-ошибки взаимного расположения различных баз на преды- дущем переходе (кривизна осей, коробление поверхностей и т.п.) - ρa векторная величина;

-векторная сумма погрешностей базирования и закрепления детали на выполняемом переходе - εb .

Тогда величины минимальных припусков могут быть опреде- лены по следующим зависимостям:

-при обработке плоских поверхностей;

С учетом изложенного, диаметральный размер заготовки оп- ределяется по следующему алгоритму:

- по зависимости (4.7) находится 2zb min для каждого перехо-

да технологического процесса обработки торца детали; находится

n

2zb min Σ = ∑2zb min i , i=1

где n - количество переходов;

63

Dзаг.ном. = Dдет.ном. + 2zbномΣ

Длина заготовки определяются по следующему алгоритму:

- по зависимости (4.6) находится zb min для каждого перехода

технологического процесса обработки торца детали; находится

Lзаг.ном = Lдет.ном + 2ZbномΣ .

Числовое значение Rza , Ta , ρa , εb в формулах (4.6, 4.7) вы-

бираются по справочным материалам в зависимости от вида за- готовок и конструкции детали с учетом конкретных условий

выполнения технологической операции механической обработ- ки.

Нижнее отклонение диаметра заготовки - HDa (4.4) для стали

выбирается по сортаменту фасонного проката обычной точности (ГОСТ 2590-2006), для чугуна по 10-12 классу точности (ГОСТ

26645-85).

Нижнее отклонение диаметра детали HDb (4.4) выбирается в

соответствии с заданным полем допуска по единой системе до- пусков и посадок (ГОСТ 25346-89, ГОСТ 25347-82).

Нижнее отклонение размера заготовки по длине Ha (4.3) вы-

бирается для стали в зависимости от способа резки проката, для чугуна по 10-12 классу точности (ГОСТ 26645-85).

64

Нижнее отклонение размера детали по длине для стали и чу- гуна назначается по ± JT212 (ГОСТ 25346-89, 25347-82).

Расчетное значение диаметра детали из стали округляется до

ближайшей большей величины по сортаменту фасонного прока- та обычной точности (ГОСТ 2590-2006), для чугуна - до бли-

жайшей большей величины по ряду предпочтительных чисел с кратностью 5 (ГОСТ 8032-84).

Расчетное значение длины заготовки из стали и чугуна округ- ляется до ближайшей большей величины по ряду предпочти- тельных чисел кратностью 5 (ГОСТ 8032-84).

65

5.ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕ- СКИХ ПРОЦЕССОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ

Цель разработки техпроцесса - установить тип производст-

ва; выбрать метод получения заготовки и сформулировать предъявляемые к ней требования; составить план обработки де- тали с указанием принятых баз, последовательности и содержа- ния операций и переходов; определить промежуточные припус- ки и допуски на размеры заготовки по технологическим перехо- дам; установить режимы резания и нормы времени на операции; определить потребное оборудование, приспособления, инстру- менты и рабочую силу.

Исходные данные для разработки техпроцесса:

-рабочий чертеж детали, определяющий материал; конструк- тивные формы и размеры детали (ГОСТ 2.109-73);

-технические условия на изготовление детали;

-размер программного задания;

-срок (в годах), в течение которого должна быть выполнена программа выпуска деталей (иногда выпуск продукции плани- руется по кварталам и месяцам);

-условия, в которых предполагается организовать и осущест- вить подготовку, изготовление и выпуск изделий (вновь созда- ваемый или существующий завод, имеющееся на нем оборудо- вание);

-местонахождение завода (возможность кооперирования с другими заводами, условия снабжения);

-наличие и перспектива получения кадров;

-плановые сроки подготовки и освоения нового изделия и организации его выпуска.

Задача проектирования техпроцессов характерна многовари- антностью возможных решений. Даже для сравнительно про-

стых деталей может быть разработано несколько различных техпроцессов, полностью обеспечивающих требования рабочего

66

чертежа и техусловий.

Методом последовательного сопоставления этих вариантов по эффективности и рентабельности окончательно отбираются один или некоторое количество равноценных вариантов. В це- лях сокращения трудоемкости и длительности технологических разработок сопоставление и выбор варианта экономического техпроцесса целесообразнее производить на предварительных стадиях проектирования. Степень углубленности технологиче- ских разработок зависит от типа производства.

Тип производства определяется после расчета темпа работы для заданной детали (изделия) по формуле:

где t - промежуток времени, через который происходит выпуск единицы продукции, F - фонд рабочего времени в мин (годовой, за смену или другой период времени), N - выпуск в штуках за тот же период времени.

Если величина темпа близка или меньше прикидочно уста- новленной средней длительности наиболее характерных опера- ций обработки, то производство - массовое (тип производства может быть определен также по аналогии с типом производства подобных деталей или изделий с соизмеримой программой вы- пуска).

Если величина темпа значительно превосходит предполагае- мую длительность отдельных операций обработки, то производ- ство - серийное, в этом случае из-за недогрузки оборудования обработку деталей целесообразно вести партиями.

В единичном производстве ограничиваются сокращенной разработкой документации, учитывая, что подробная разработка в данных условиях экономически не оправдывается.

67

5.1. Этапы разработки технологического процесса изготовления деталей

5.1.1. Изучение рабочего чертежа детали

Здесь решаются следующие вопросы:

-не представляет ли рассматриваемая конструкция техноло- гических трудностей при её изготовлении и нельзя ли её упро- стить без ущерба для служебного назначения детали? Одновре-

менно проверяется наличие всех необходимых для изготовления детали проекций, разрезов и сечений;

-не представляется ли более целесообразным заменить рас- сматриваемую деталь сварной сборочной единицей;

-возможно ли применение высокопроизводительных техно- логических методов при производстве данной детали и не огра- ничивает ли её конструкция режимных условий обработки;

-все ли размеры и характеристики качества поверхностей, необходимые для изготовления детали, нанесены на чертеже и возможно ли непосредственное измерение заданных размеров;

-не возникает ли технологических трудностей при выдержи- вании заданных допусков на размеры и требуемой шероховато- сти поверхности;

-достаточно ли обоснованы допускаемые отклонения от правильных геометрических форм и увязаны ли они с геометри- ческими погрешностями станков;

-не вызовут ли технологических трудностей допускаемые

пространственные отклонения и могут ли они быть выдержаны без усложнения техпроцесса;

-какие дополнительные операции должны быть введены при выдерживании предъявляемых к детали специальных требова- ний.

На этом этапе допускается корректировка рабочего чертежа детали и техусловий на её изготовление по замечаниям и пред- ложениям технолога в направлении улучшения технологичности

68

детали.

5.1.2. Выбор метода получения заготовки

Такой выбор определяется:

-технологической характеристикой материала детали, то есть литейными свойствами и способностью претерпевать пластиче- ские деформации при обработке давлением и т.п.;

-конструктивными формами и размерами заготовки;

-требуемой точностью выполнения заготовки;

-шероховатостью и качеством её поверхностных слоёв;

-программой выпуска;

-наличием и мощностью потребного оборудования.

5.1.3. Составление плана механической обработки детали (маршрутный технологический процесс)

Операции технологического процесса механообработки дета- ли записываются в последовательности их выполнения, нуме- руются арабскими цифрами и получают название от названия станка, на котором они выполняются. Например, токарная, сверлильная, шлифовальная. Содержание переходов внутри операции заполняется в повелительной форме, нумерация их сквозная арабскими цифрами ведется для каждой операции, на- чиная с перехода 1. Обрабатываемые поверхности детали обо- значаются арабскими цифрами, а торцы, заглавными буквами русского алфавита, располагая их по часовой стрелке (цифры и буквы помещаются внутри кружка диметром 6-8 мм). Например, «подрезать торец А предварительно», «подрезать торец А окон- чательно», «проточить поверхность 1 предварительно», «прото- чить поверхность 1 окончательно».

Для переходов выполняемых за несколько рабочих ходов указывается их число (i), например «проточить поверхность 2 предварительно i = 3».

69