РАСЧЕТ ПРИПУСКОВ И МЕЖПЕРЕХОДНЫХ РАЗМЕРОВ

где: δi−1 и δDi −1 – допуск по размеру на предшествующем переходе; δi и δDi – допуск по размеру на выполняемом переходе.

Общий припуск на обработку равен сумме промежуточных припусков по всем технологическим переходам процесса обработки от черновой заготовки до готовой детали:

n

Z0 = ∑Zi .

i=1

Пример схемы расположения промежуточных припусков и допусков на промежуточные и исходные размеры заготовки при обработке плоской поверхности приведена на рис. 2.2, при обработке наружной и внутренней поверхности вращения на рис. 2.3 и 2.4. Обработку производят по маршруту черновое и чистовое фрезерование в первом случае, черновое и чистовое точение во втором, черновое и чистовое растачивание в третьем. Исходными данными при построении схемы являются размеры заданные чертежом a2min

и D2 max .

Приведенные схемы характерны при обработке на предварительно настроенных станках. Особенности построения схем расположения полей припусков и допусков рассмотрены в работе [3].

Номинальный припуск на обработку поверхностей: наружных

Zi ном = Zi min + Hi−1 − Hi ,

2Zi ном = 2Zi min + H Di−1 − H Di ;

внутренних

Zi ном = Zi min + Bi−1 − Bi ,

2Zi ном = 2Zi min + BDi−1 − BDi ,

где Hi-1, HDi-1, Hi, HDi – нижние отклонения по размерам соответственно на

предшествующем и выполняемом переходах; Bi-1, Bi, BDi-1, BDi – верхние отклонения по размерам соответственно на предшествующем и выполняемом переходах.

Значения номинальных припусков необходимы для определения номинальных размеров заготовок, по которым изготовляют технологическую оснастку (штампы, пресс-формы, модели, приспособления и т. д.).

31

Следует помнить, что полученные в результате расчета общие припуски и размеры заготовки необходимо корректировать с учетом следующих дополнений:

для отливок назначают необходимые по технологии литья напуски, упрощающие конфигурацию заготовки и сглаживающие местные углубления, переходы и уступы, проверяют радиусы литых галтелей и линии переходов при изменении сечений отливок;

для поковок, изготовляемых ковкой и штамповкой назначают технологические напуски для крепления заготовки при термической обработке, взятии проб для физико-механических испытаний, а также для упрощения конфигурации заготовки, назначают радиусы закруглений или размеры фаски в соответствии с размерами заготовки.

Для заготовок из проката общий припуск корректируют в зависимости от выбранного по сортаменту наименьшего диаметра прутка.

2.3. Порядок расчёта припусков на обработку и предельных размеров

Расчёт припусков на обработку и предельных размеров принято оформлять в виде расчётной карты (см. пример).

Рассмотрим порядок расчёта припусков на обработку и предельных размеров по технологическим переходам для наружных (внутренних) поверхностей.

1.Используя рабочий чертёж детали и карту технологического процесса механической обработки, записать в расчётную карту размер обрабатываемой элементарной поверхности заготовки и все технологические переходы в порядке последовательности их выполнения при обработке рассматриваемой элементарной поверхности.

2.Записать значения RZ, T, ρ, εу и допусков по всем переходам. Значение допуска для конечного перехода берётся по чертежу, для переходов связанных с механической обработкой можно назначить по [2, табл. 4, табл. 5; 1, табл. 8, табл. 9, табл. 13; для заготовки – по 1, гл. 3; 1, гл. 2].

3.Рассчитать минимальные припуски на обработку по всем технологическим переходам.

4.Для конечного перехода в графу "Расчётный размер" записать наименьший (наибольший) предельный размер детали по чертежу.

5.Для перехода, предшествующего конечному, рассчитать размер прибавлением к наименьшему предельному размеру (вычитанием из наибольшего предельного размера) по чертежу расчётного припуска.

6.Последовательно определить расчётные размеры для каждого предшествующего перехода прибавлением к расчётному размеру (вычитанием из расчётного размера) следующего за ним смежного перехода расчётного припуска.

7.Записать наименьшие (наибольшие предельные размеры по всем

33

технологическим переходам, округляя их увеличением (уменьшением) расчётных размеров, округление производить до того же знака десятичной дроби, с каким дан допуск на размер для каждого перехода.

8.Определить наибольшие (наименьшие) предельные размеры прибавлением (вычитанием) допуска к наименьшему (из наибольшего) предельному размеру.

9.Записать предельные значения припусков, наибольший припуск как разность наибольших (наименьших) предельных размеров и наименьший припуск как разность наименьших (наибольших) предельных размеров предшествующего и выполняемого переходов (выполняемого и предшествующего переходов).

10.Определить общие припуски Z0max и Z0min.

11.Проверить правильность произведенных расчетов по формулам:

Zimax − Zimin =δi−1 −δi , 2Zi max −2Zi min =δDi−1 −δDi , Z0max − Z0min =δЗ −δd , 2Z0max −2Z0min =δDЗ −δDd .

12. Произвести корректировку полученных общих припусков и размеров заготовки.

2.4. Примеры расчёта припусков на обработку и предельных размеров

Пример 2.4.1

Рассчитать припуски на обработку и промежуточные предельные размеры для отверстия 120 H6(+0,022) корпуса, показанного на рис. 2.5. На остальные обрабатываемые поверхности назначить припуски и допуски по ГОСТ 1855-55.

Заготовка представляет собой отливку из серого чугуна СЧ 15-32 ГОСТ 1412-85 II-го класса точности, массой m ≈ 35 кг. Технологический маршрут обработки состоит из трёх переходов: чернового растачивания выполняемого до термообработки и чистового и тонкого растачивания, выполняемых после термообработки. Растачивание производится с одной установки на горизонтально расточном станке. Базами для заготовки служат плоскость основания и два отверстия 22H7. Схема установки показана на рис. 2.5. Расчёт припусков на обработку приведён в табл. 2.21, в которой последовательно записываем технологический маршрут обработки отверстия и все значения элементов припуска. Суммарное значение Rz и Т, характеризующее качество поверхности литых заготовок составляет 700 мкм [1, табл. 4.3.] .

34

После первого технологического перехода Т для деталей из чугуна исключается из расчётов, поэтому для чернового и чистового растачивания, находим только значения Rz (соответственно 50, 20 и 10 мкм) и записываем их в расчётную таблицу.

Суммарное значение пространственных отклонений для заготовок данного типа определится по формуле:

ρзаг = ρкор2 + ρсм2 .

Коробление отверстия следует учитывать, как в диаметральном, так и в осевом его сечении, поэтому

d и l – диаметр и длина обрабатываемого отверстия.

При определении ρсм в данном случае следует принимать во внимание

точность расположения базовых поверхностей, используемых при данной схеме установки и полученных на предыдущих операциях, относительно обрабатываемой в данной установке поверхности.

Так как при обработке плоскости основания базой была плоскость разъёма, то последующая погрешность расположения отверстия относительно плоскости основания определяется смещением стержня, который формирует отверстие относительно плоскости разъема. Это смещение определяется как отклонение от номинального размера 180 в отливке, определяемое допуском на размер соответствующего класса точности

Эти же соображения следует принимать во внимание при определении погрешности размера в горизонтальной плоскости. Так как в качестве базы при сверлении и развёртывании отверстий 22H7 использовалась боковая поверхность отливки, для определения погрешности расположения, обрабатываемого в данной установке отверстия 120H6(+0,022) относительно базовых отверстий 22H7 следует принять смещение стержня относительно наружной поверхности отливки, определяемое допуском на размер 120.

Учитывая, что суммарное смещение отверстия в отливке относительно наружной её поверхности представляет геометрическую сумму в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, получаем:

Таким образом, суммарное значение пространственного отклонения заготовки:

ρзаг = 3892 +11312 =1196 мкм.

36

Остаточное пространственное отклонение

ρост = k y ρзаг ,

где ky – коэффициент уточнения формы [1, c. 73].

После чернового растачивания ρ1 = 0,05 1196 = 60 мкм. После чистового растачивания ρ2 = 0,005 1196 = 6 мкм.

Погрешность установки εy при черновом растачивании

εy = εб2 + εз2 ,

где εб – погрешность базирования; εз – погрешность закрепления. Погрешность базирования в данном случае возникает за счёт перекоса

заготовки в горизонтальной плоскости при установке её на штыри приспособления. Перекос при этом происходит из-за наличия зазоров между наибольшим диаметром установочных отверстий и наименьшим диаметром штырей.

Наибольший зазор между отверстиями и штырями

Smax =δA +δB + Smin ,

где δA – допуск на отверстие: δA = 21 мкм = 0,021 мм; δB – допуск на диаметр штыря, δB = 13 мкм = 0,013 мм; Smin – минимальный зазор между диаметрами штыря и отверстия, Smin = 7 мкм = 0,007 мм.

Тогда наибольший угол поворота заготовки на штырях может быть найден из отношения наибольшего зазора при повороте в одну сторону от среднего положения к расстоянию между базовыми отверстиями:

tgα = 0,021+0,013 +0,007 = 0,0001.

2402 + 2752

Погрешность базирования на длине обрабатываемого отверстия l:

εб = l tgα = 370 0,0001 = 0,037 мм = 37 мкм.

Погрешность закрепления заготовки εз принимаем 100 мкм (табл. 2.17). Тогда погрешность установки при черновом растачивании:

ε1 = 372 +1002 =107 мкм.

Остаточная погрешность установки:

при чистовом растачивании ε2 = 0,05ε1 = 0,05 107 = 6 мкм, при тонком растачивании ε3 = 0,005 107 =1 мкм.

На основании записанных в табл. 2.21 данных производим расчёт минимальных значений межоперационных припусков, пользуясь основной формулой:

2Zmini = 2(Rzi−1 +Ti−1 + ρ2 i−1 + ε2 i ),

где Rzi−1,Ti−1 – соответственно высота неровностей и глубина дефектного поверхностного слоя на предшествующем технологическом переходе, мкм;

37

ρi−1 – суммарное значение пространственных отклонений для элемен-

тарной поверхности на предшествующем переходе, мкм;

εi – погрешность установки заготовки на выполняемом переходе, мкм. Минимальный припуск под растачивание:

черновое 2Zmin = 2 (700 + 11962 +1072 )= 2 1901 мкм; чистовое 2Zmin = 2 (50 + 602 +62 )= 2 111 мкм;

тонкое 2Zmin = 2 (10 + 62 +12 )= 2 17 мкм.

Графу “Расчётный размер” заполняем, начиная с конечного (в данном случае чертёжного) размера последовательным вычитанием расчётного минимального припуска каждого технологического перехода:

для чистового растачивания dр2 =120,022 – 0,034 = 119,988 мм; для чернового растачивания dр1 =119,988 – 0,222 = 119,766 мм;

для заготовки dpзаг =119,766 – 3,802 = 115,964 мм.

Значения допусков каждого технологического перехода принимаем по таблицам [4,5] в соответствии с квалитетом, используемого метода обработки.

Наибольший предельный размер определяем округлением расчётных размеров в сторону уменьшения их значений. Округление производим до того же знакадесятичнойдроби, скакимдандопускнаразмердлякаждогоперехода.

Наименьшие предельные размеры определяем вычитанием допусков от наибольших предельных размеров:

dmin3 = 120,022 – 0,022 = 120 мм; dmin2 = 119,988 – 0,057 = 119,931 мм;

dmin1 = 119,760 – 0,220 = 119,54 мм; dminзаг = 115,000 – 2,000 = 113 мм.

Минимальные предельные значения припусков Zminпр равны разности наибольших предельных размеров, а максимальные значения Zmaxпр – соответ-

ственно разности наименьших предельных размеров выполняемого и предшествующего переходов:

2Zmaxпр 3 =120 −119,931 = 0,069 мм = 69 мкм;

2Zmaxпр 2 =119,931−119,54 = 0,391 мм = 391 мкм; 2Zmaxпр 1 =119,54 −113 = 6,54 мм = 6540 мкм ; 2Zminпр 3 =120,022 −119,988 = 0,034 мм = 34 мкм; 2Zminпр 2 =119,988 −119,76 = 0,228 мм = 228 мкм; 2Zminпр 1 =119,76 −115 = 4,76 мм = 4760 мкм.

Общие припуски ZОmin и ZОmax определяем, суммируя промежуточные припуски и записываем их значения внизу соответствующих граф.

38

2ZОmin = 34 + 228 + 4760 = 5022 мкм; 2ZОmax = 69 +391+6540 = 7000 мкм.

Общий номинальный припуск:

ZО ном = ZО min + Вз − Вд = 5022 +1000 −22 = 6000 мкм;

Номинальный диаметр заготовки:

dз ном = dд ном − Zо ном =120 −6 =114 мм.

Произведём проверку правильности расчётов:

Zmaxпр 3 − Zminпр 3 = δ2 −δ3 ;

69– 34 = 57 –22; 35 = 35;

Zmaxпр 2 − Zminпр 2 = δ1 −δ2 ;

391 – 228 = 220 – 57;

163 = 163;

Zmaxпр 1 − Zminпр 1 = δзаг −δ1 ;

6540 – 4760 = 2000 – 220;

1780 = 1780.

39