Технологическое обеспечение качества. Практикум

где: Ti – допуски на межоперационные размеры от первой i=1 до последней i=k-1

операции; Тзаг и Тд – соответственно допуск на заготовку и на деталь; Aзаг.max, Aзаг.min, Aд.mаx, Aд.min – наибольшие и наименьшие предельные размеры заготовки и детали.

Общий номинальный припуск считается по формуле:

k

Z0 Zi , (30)

i 1

где: k – количество переходов (операций), выполняемых при обработке данной поверхности.

внутренних поверхностей вращения:

Di-1 = Di + 2Zi, (33)

где: Ai, di, Di – номинальные размены на i-м переходе; Аi-1, di-1, Di-1 – номинальные размеры на предшествующем переходе; Zi – номинальный припуск на i-м перехо-

де.

Номинальный операционный размер на последней операции k равен требу-

Тk = Тд, eik = eiд, esk = esд.

11

минимальный размер на предшествующем переходе определяется по фор-

муле:

где: ITD(i-1) и ITd(i-1) – допуски на получаемый размер. Они определяются с учётом среднеэкономического квалитета точности, обеспечиваемого применяемым мето-

дом обработки.

Правильность выполненных расчётов можно проверить по формулам:

где: ITз, ITDз, ITд, ITDд – допуск на размер соответственно заготовки и готовой де-

тали.

При расчёте припусков для деталей, заготовки которых выполняются из проката, после определения размеров заготовки их округляют до ближайшего размера по сортаменту проката. В связи с этим припуски на первую операцию должны быть увеличены.

1.4 Порядок расчёта припусков на обработку и операционных

(межпереходных) размеров

Расчёту припусков на механическую обработку предшествуют два определяющих этапа разработки технологического процесса, результаты которых непосредствен-

но влияют на расчёт припусков и межоперационных размеров:

Этап 1 – выбор метода получения заготовки;

13

Этап 2 – определение необходимых технологических операций (перехо-

дов), обеспечивающих достижение требуемой точности детали при обработке рассматриваемой поверхности.

Выбор метода получения заготовки выполняется с учётом программы вы-

пуска, марки материала, габаритов и геометрии изделия. Выбирая метод получе-

ния заготовки можно по справочным данным определить квалитет, предельные отклонения и допуск на рассматриваемый размер. При этом номинальный размер заготовки Азаг первоначально, до расчёта, можно принять с определённым при-

ближением, исходя из размера детали Ад.

Зная допуск на размер заготовки Тзаг, и соответствующий допуск на размер детали Тд, по формуле (3) определяется общее уточнение εо, которое необходимо получить при выбранных технологических операциях.

Выбор необходимых технологических операций (переходов) начинают с по-

следней операции, обеспечивающей достижение конечной точности детали. И да-

лее идут к началу технологического процесса, последовательно переходя от отде-

лочной операции к чистовой, предварительной и черновой обработке.

Так, например, на диаметре вала получить точность по 7 квалитету (ITD7)

возможно путём чистового шлифования. Это означает, что требуемый размер де-

тали Dд получаем на последней операции шлифования за номером k:

Dд = Dk,

где: Dk – операционный размер на последней операции.

Отклонения операционного размера на последней операции равны предель-

ным отклонениям детали: esDk = esDд, eiDk = eiDд

Выполнение чистового шлифования возможно при выполнении предвари-

тельного шлифования на операции (k-1), которое согласно табл.3 обеспечивает точность по ITD9, предельные отклонения межоперационного размера составля-

ют esDk-1, eiDk-1.

Операции предварительное шлифование должна предшествовать операция

(k-2) – чистовое точение вала, на котором согласно табл.3 достигается точность

ITD10 и предельное отклонение межоперационного размера esDk-2, eiDk-2.

14

В свою очередь, перед операцией чистового точения необходимо выполнить операцию (k-3) – черновое точение, которая обеспечивает точность IT13 и соот-

ветствующие предельные отклонения межоперационного размера esDk-3, eiDk-3.

Операцию чернового точения можно выполнять непосредственно на заго-

товке вала Dзаг, полученной, например, из горячекатанного прутка.

Правильность выбора состава технологических операций необходимо оце-

нить путём проверки общего уточнения εо, которое должно быть больше или рав-

но требуемому уточнению εТО.

i 1

В данном примере, при числе операций i=4, имеем

ε0 = ε4ε3ε2ε1 ≥ εТО

Если оказывается, что ε0 < εТО, то необходимо ввести дополнительные опе-

рации (переходы), увеличив тем самым общее уточнение ε0 до требуемого εТО.

После определения необходимого количества операций i = k выполняют расчет минимальных припусков Zimin = и межоперационных размеров di .

Минимальные припуски для соответствующих операций рассчитываются по формулам (5) – (8):

Zkmin, Z(k-1)min, Z(k-2)min, Z(k-3)min, Zlmin .

и для нашего примера

Z4min, Z3min, Z2min, Z1min

После по формулам (49)-(52) определяют номинальный припуск Z1 на опе-

Операционные размеры определяют путём последовательного прибавления к размеру детали Dд номинальных припусков для соответствующих операций.

Для последней операции i = k = 4, Dk = D4 = Dд

15

Для операции i = 3, D3 = Dд + 2Z4

Для операции i = 2, D2 = D3 + 2Z3 = Dд +2Z4 + 2Z3

Для операции i = 1, D1 = D2 + 2Z2 = Dд + 2Z4 + 2Z3 + 2Z2 Для заготовки Dзаг = D1 + 2Z1 = Dд + 2Z4 + 2Z3 + 2Z2 + 2Z1

Рассчитанные операционные (межпереходные) размеры и размеры заготов-

ки могут быть округлены в соответствии с принятым рядом размеров.

Общий припуск на обработку Z0 определяют по формуле:

i 1

Максимальные припуски на операциях Zimax определяют по формулам (15)-

(16).

1.5 Рекомендации по определению суммарной величины

пространственных отклонений

Для определения величины пространственных отклонений для различных видов заготовок и методов базирования можно воспользоваться следующими ре-

комендациями (Приложение 1, табл.4).

Наличие термообработки в процессе изготовления детали вносит дополни-

тельные пространственные отклонения, которые могут быть подсчитаны по фор-

муле

0,001n L

терм k , мм , (55)

(0,1d 0,3)

где: nk - коэффициент, зависящий от вида термической обработки, при объемной

закалке nk 1, при закалке ТВЧ nk 0,5 ; d – обрабатываемый размер;

L – длина детали.

16

Пространственные отклонения, полученные в результате термической обра-

ботки, складываются с пространственными отклонениями, оставшимися после выполнения предшествующего перехода.

Остаточные пространственные отклонения после механической обработки определяются расчетом или по приближенной формуле

где: i 1 - пространственные отклонения, полученные на предшествующем пере-

ходе; K y - коэффициент уточнения (Приложение 1, табл.7).

Значения величин, входящих в расчетные формулы (Приложение 1, табл.4)

для различных видов заготовок приведены в Приложение 1, табл.5 и 6.

1.6 Погрешность установки заготовок в приспособлениях

Процесс установки при обработке заготовок включает базирование и за-

крепление. При базировании заготовке придают определенное положение, неиз-

менность которого в процессе обработки обеспечивают за счет закрепления.

Вследствие погрешности выполнения базовой поверхности заготовок, неточности изготовления и износа опорных элементов приспособления, нестабильности уси-

лия закрепления положение заготовок в приспособлениях будет разным. Погреш-

ность обработки, которая возникает вследствие указанных причин, называют по-

грешностью установки εу.

Погрешность установки заготовки в приспособлениях εу вычисляют с уче-

том погрешностей: базирования εб, закрепления εз заготовок, изготовления и из-

носа опорных элементов приспособления εпр. Погрешность установки определяют как предельное поле рассеивания положений измерительной поверхности относи-

тельно поверхности отсчета в направлении выдерживаемого размера. Так как ука-

занные выше погрешности являются случайными величинами, то наиболее веро-

ятное значение погрешности установки можно определить по формуле:

При укрупненных расчетах по точности обработки погрешность у можно определять по данным табл.8 и 9 (Приложение 1).

17

В процессе установки заготовок для обработки с выверкой возникает по-

грешность установки ув из-за неточности выверки по разметочным рискам или непосредственно по поверхностям заготовок. Погрешность ув может охватывать и погрешность закрепления.

Применение пневматических и гидравлических силовых узлов позволяет уменьшить погрешность установки на 20…40%. Обработку с использованием необработанных кулачков и втулок применяют при партии не более 80…120шт.

При установке в цанговых патронах единичных заготовок вместо прутковых погрешность установки в осевом направлении увеличивается на 10…30мкм. При неподвижной цанге смещение в осевом направлении минимально (5…20мкм).

Поджатием деталей при закреплении в патронах погрешность установки можно уменьшить на 20…30%. В патронах с пневматическими и гидравлическими сило-

выми узлами погрешность установки уменьшается на 20…40% по сравнению с указанными в таблице.

2. ПРИМЕР РАСЧЕТА ПРИПУСКОВ НА МЕХАНИЧЕСКУЮ ОБРАБОТКУ ЗАГОТОВКИ ИЗ ПРОКАТА

Задача: Рассчитать припуск на обработку поверхности Ø60h7 (рис.1).

Заготовка - горячекатаный прокат обычной точности.

Материал – сталь 45.

Масса детали 10,8кг.

Технические требования:

1.HRCЭ 41…45;

2.Неуказанная шероховатость поверхностей Ra=12,5мкм.

18

Решение

2.1 Определение требуемых технологических переходов путем расчета коэффициентов уточнения

В результате механической обработки требуется получить точность диамет-

рального размера вала DД=60h7, предельные отклонения esд=0 ; eiд= -0,03 и до-

пуск IT д = esд - eiд = 0-(-0,03) = 0,03мм.

Рис.1 - Эскиз детали

В качестве заготовки выбран сортовой круглый прокат обычной точности

(Приложение 1, табл.13), для которого в диапазоне диаметров Dзаг = 60…68мм предельные отклонения и допуск диаметрального размера составляют esзаг =0,5;

Необходимую конечную точность размера детали DД=60h7 и шерохова-

тость поверхности Rz = 6,3мкм достигают чистовым шлифованием (Приложение

1, табл.12), которому должно предшествовать предварительное шлифование.

На предварительном шлифовании достигают точность размеров по IT8 и

шероховатость поверхности Rz = 10мкм (Приложение 1, табл.11).

19

Для диапазона размеров D = 50…80мм находим (Приложение 1, табл.3) до-

пуск на операцию предварительного шлифования Tз = 0,046мм и устанавливаем предельные отклонения esз = 0 ; eiз = -0,046мм.

Таким образом, уточнение, получаемое в результате чистового шлифования,

Предварительному шлифованию предшествует термообработка - объемная закалка, которая обеспечивает требуемую твердость поверхности HRCЭ 41…45. На термообработку заготовка поступает после чистового точения, в результате которого достигают точность диаметрального размера IT10 и шероховатость поверхности Rz20 (Приложение 1, табл.12). Согласно таблице 3 определяем допуск на операционный размер чистового точения Т2 = 0,12мм и устанавливаем предельные отклонения es2 = 0 ; ei2 = -0,12мм.

Таким образом, предварительное шлифование обеспечивает уточнение

Операции чистового точения предшествует черновое точение, на котором согласно таблице 12 достигают точность диаметральных размеров по IT12 и шероховатость поверхности Rz63.

Из таблицы 3 определяем для диапазона D = 50…80мм допуск на операционный размер чернового точения T1 = 0,3 и устанавливаем предельные отклоне-

ния es1 = 0 ; ei1 = -0,3мм.

Следовательно, уточнение на операции чистового точения составляет:

Черновое точение выполняют непосредственно по заготовке, то есть по го-

рячекатаному круглому прутку, а получаемое при этом уточнение составляет

0 ТО , что гарантирует достижение требуемой точности детали.

20