Методика расчета припусков и операционных размеров
Расчет припусков производят после выбора метода получения заготовки, технологического маршрута ее обработки и схемы установок на каждой операции, обеспечивающих заданную точность и шероховатость поверхности. Расчет производится с заполнением специальной таблицы (см. табл. 7.8), данные которой используются для построения графической схемы расположения промежуточных припусков и допусков на разных стадиях обработки (рис. 7.4).
Операционные размеры
на каждой технологической операции или
переходе рассчитывают, начиная от
размеров готовой детали. Значения
предельных межоперационных размеров
зависит от выбора начала отсчета. Если
за начало отсчета выбрать наибольший
диаметр
из допустимых размеров готового вала
(рис.7.4, а), то операционный размер
для второго перехода определится по
формуле:
.
Номинальный припуск на третьем переходе с учетом формулы (7.1) определяют следующим образом:
,
где
– минимальный припуск на третьем
переходе;
–
допуск на операционный размер на втором
переходе.
В общем виде номинальные операционные размеры валов для предшествующего перехода рассчитывают по формуле:
, (7.7)
где
– диаметр вала, мм;
--
номинальный припуск для рассматриваемого
перехода или выполняемой операции, мм.
Аналогично для отверстий (рис. 7.4, б). При начале отсчета, за которое принят наименьший допустимый диаметр готового отверстия, номинальные операционные размеры для предшествующей операции определяют по формуле:
,
(7.8)
где
–
диаметр отверстия, мм;
--
номинальный припуск на данном переходе,
мм.
При использовании расчетно-аналитического метода расчет припусков на обработку выполняют в следующей последовательности.
В графы 1 и 2 таблицы 7.8 записывают номера переходов и маршрут обработки поверхности.
Для каждого технологического перехода и заготовки определяют значение составляющих минимального припуска:
и допуск
,
обеспечиваемые этими переходами.
Полученные значения записывают в графы
3-6 и 8. Для заготовки не заполняют графу
6, а в графу 8 заносят верхнее и нижнее
Таблица 7.8. Карта расчета припусков на механическую обработку.
Наименование детали: вал. Заготовка: прокат. Материал: сталь 45
№ перехода |
Маршрут обработки поверх-ности |
Элементы припуска, мкм |
Мини- маль-ный при- пуск Zmin, мкм |
До-пуск IT, мкм |
Номинальный припуск Zном |
Расчет- ный раз-мер
|
Операционный размер с откло- нениями, мм |
Maкси- маль- ный припуск Zmax, мм
|
|||||
Rz |
T |
ρ |
ε |
Расчет-ный, мкм |
При-нятый, мкм |
d |
es, ei |
||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
|
Вал ø44h10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
Заготовка |
160 |
250 |
600 |
– |
– |
+ 400 – 750 |
(3505) |
(4,0) |
47,505 |
48,0 |
+ 0,4 – 0,75 |
– |
1 |
Черновое точение |
63 |
60 |
36 |
320 |
2180 |
250 |
2930 |
3,42 |
44,575 |
44,58 |
– 0,25 |
4,07 |
2 |
Чистовое точение |
– |
– |
– |
70 |
325 |
100 |
575 |
0,58 |
44,0 |
44,0 |
– 0,1 |
0,68 |
|
Вал ø40h9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
Заготовка |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
(7,0) |
(8,0) |
47,0 |
48,0 |
+ 0,4 – 0,75 |
– |
1 |
Черновое точение |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
4,5 |
5,5 |
42,5 |
42,5 |
– 0,39 |
6,29 |
2 |
Чистовое точение |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
2,0 |
2,0 |
40,5 |
40,5 |
– 0,16 |
2,16 |
3 |
Шлифа- ваяние |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
0,5 |
0,5 |
40,0 |
40,0 |
– 0,062 |
0,562 |
,
мм
предельные отклонения проката (табл.7.6). Для последнего технологического перехода определяют только значение . Допуски на выполняемый размер обрабатываемой поверхности определяют в зависимости от экономической точности выбранного метода обработки (см. табл. 7.3, 7.4). Значения допусков для установленного квалитета берут из таблицы 7.9.
Таблица 7.9. Значения допусков IT для размеров до 500 мм, мкм
Раз-мер, мм |
Квалитет |
||||||||||||
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
|
До 3 |
4 |
6 |
10 |
14 |
25 |
40 |
60 |
100 |
140 |
250 |
400 |
600 |
1000 |
3-6 |
5 |
8 |
12 |
18 |
30 |
48 |
75 |
120 |
180 |
300 |
480 |
750 |
1200 |
6-10 |
6 |
9 |
15 |
22 |
36 |
58 |
90 |
150 |
220 |
360 |
580 |
900 |
1500 |
10-18 |
8 |
11 |
18 |
27 |
43 |
70 |
110 |
180 |
270 |
430 |
700 |
1100 |
1800 |
18-30 |
9 |
13 |
21 |
33 |
52 |
84 |
130 |
210 |
330 |
520 |
840 |
1300 |
2100 |
30-50 |
11 |
16 |
23 |
39 |
62 |
100 |
160 |
250 |
390 |
620 |
1000 |
1600 |
2500 |
50-80 |
13 |
19 |
30 |
46 |
74 |
120 |
190 |
300 |
460 |
740 |
1200 |
1900 |
3000 |
80-120 |
15 |
22 |
35 |
54 |
87 |
140 |
220 |
350 |
540 |
870 |
1400 |
2200 |
3500 |
120-180 |
18 |
25 |
40 |
63 |
100 |
160 |
250 |
400 |
630 |
1000 |
1600 |
2500 |
4000 |
180-250 |
20 |
29 |
46 |
72 |
115 |
185 |
290 |
460 |
720 |
1150 |
1850 |
2900 |
4600 |
250-315 |
23 |
32 |
52 |
81 |
130 |
210 |
320 |
520 |
810 |
1300 |
2100 |
3200 |
5200 |
315-400 |
25 |
36 |
57 |
89 |
140 |
230 |
360 |
570 |
890 |
1400 |
2300 |
3600 |
5700 |
400-500 |
27 |
40 |
63 |
97 |
155 |
250 |
400 |
630 |
970 |
1550 |
2500 |
4000 |
6300 |
3.
Рассчитывают величины минимальных
припусков на обработку
по всем технологическим переходам
суммированием значений Rzi-1,
,
,
полученных на предшествующем переходе,
и значений
,
полученных на выполняемом переходе
(см. формулы 7.3-7.6). Полученное значение
записывают
в графу 7 в строке выполняемого перехода.
При шлифовании валов после закалки из
расчетной формулы исключают дефектный
слой Т. Для заготовки графа 7 не
заполняется.
Определяют расчетные значения номинальных припусков по всем технологическим переходам путем суммирования минимального припуска на данный переход (графа 7) с допуском на предшествующий переход (графа 8, строкой выше). Полученное значение записывается в графу 9 в строке выполняемого перехода. В расчетный номинальный припуск на черновую обработку включается не весь допуск заготовки, а только минусовая его часть ei для валов или только плюсовая часть ES для отверстий (см. рис. 7.4).
Записывают для конечного перехода в графу 11 «Расчетный размер»:
для наружных поверхностей
наибольший предельный размер детали
по чертежу
;
для внутренних
поверхностей – наименьший предельный
размер детали по чертежу
.
Расчет операционных размеров ведется обратно ходу технологического процесса обработки поверхности. Для наружных поверхностей расчетные размеры для предыдущего перехода получают, последовательно прибавляя к исходному размеру номинальные припуски (см. формулу 7.7). Для внутренних поверхностей расчетные размеры получают путем последовательного вычисления из исходного размера номинальных припусков (см. формулу 7.8).
Полученные в графе 11 расчетные межпереходные (операционные) размеры округляют и записывают в графу 12. Округление промежуточных размеров производят до того же знака десятичной дроби, до которого дан допуск на размер для каждого перехода: для вала − в сторону увеличения, для отверстия – в сторону уменьшения размера. Значения межпереходных допусков берутся из графы 8 и допуски отсчитываются в «материал детали», поэтому предельные отклонения (графа 13) для валов берутся со знаком «-», а для отверстий – со знаком «+». Для заготовки указывается ближайший диаметр по сортаменту (табл. 7.6).
В графу 10 записывают принятые величины номинальных припусков по всем технологическим переходам:
для наружных поверхностей – вычитая из операционного размера предшествующего перехода операционный размер выполняемого перехода (графа 12)
;
для внутренних поверхностей – вычитая из операционного размера выполняемого перехода операционный размер предшествующего перехода
.
8. Определяют максимальный припуск на каждом переходе по формуле:
.
Результаты расчетов заносят в графу 14. При черновой обработке в максимальный припуск входят также плюсовая часть допуска es для валов или минусовая часть EI для отверстий (см. рис. 7.4):
,
.
9. Определяют общий припуск, суммируя промежуточные номинальные припуски на обработку:
.
10. Правильность расчетов проверяют по формуле:
,
где
и
– номинальные размеры заготовки и
готовой детали.
При обработке ступенчатых валов напуск, имеющийся на ступенях меньшего диаметра (если это допустимо по глубине резания), снимают при черновой обработке за один рабочий ход. Большой напуск удаляют за два рабочих хода: 60–70% за первый и 30–40% за второй. Дальнейшую обработку всех ступеней вала ведут в соответствии с расчетными операционными размерами.
Применение опытно-статистического метода для определения промежуточных припусков на обработку поверхностей заготовки дает возможность упростить и ускорить расчеты. В этом случае пользуются таблицами соответствующих стандартов и нормативными материалами соответствующей отрасли (см. табл. 7.10).
Таблица 7.10. Промежуточные припуски на обработку наружных цилиндрических поверхностей
Номи-нальный диаметр |
Операция |
Припуск на диаметр по расчетной длине |
||||||||
До 25 |
25 63 |
63 100 |
100 160 |
160 250 |
250 400 |
400 630 |
630 1000 |
1000 1600 |
||
До 6 |
Точение черновое |
2,5 |
2,5 |
2,5 |
3,0 |
3,0 |
3,5 |
– |
– |
– |
Точение чистовое |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,1 |
– |
– |
– |
|
Шлифо-вание |
0,25/ 0,30 |
0,25/ 0,30 |
0,25/ 0,30 |
0,25/ 0,30 |
0,3/ 0,4 |
0,4/ 0,4 |
0,4/ 0,5 |
0,4/ – |
– |
|
6–10 |
Точение черновое |
3,0 |
3,0 |
3,0 |
3,5 |
3,5 |
3,5 |
3,5 |
– |
– |
Точение чистовое |
1,2 |
1,2 |
1,2 |
1,5 |
1,5 |
1,5 |
1,5 |
2,0 |
– |
|
Шлифо вание |
0,25/ 0,30 |
0,25/ 0,30 |
0,25/ 0,30 |
0,25/ 0,40 |
0,3/ 0,4 |
0,4/ 0,4 |
– |
– |
– |
|
10–18 |
Точение черновое |
3,0 |
3,0 |
3,0 |
3,5 |
3,5 |
3,5 |
4,0 |
– |
– |
Точение чистовое |
1,2 |
1,2 |
1,2 |
1,5 |
1,5 |
1,5 |
1,5 |
2,0 |
– |
|
Шлифо-вание |
0,3/ 0,3 |
0,3/ 0,3 |
0,3/ 0,3 |
0,3/ 0,4 |
0,3/ 0,4 |
0,4/ 0,5 |
0,4/ 0,5 |
0,4 |
0,5 |
|
Продолжение таблицы 7.10.
Номинальный диаметр |
Операция |
Припуск на диаметр по расчетной длине |
||||||||||||||
До 25 |
25 63 |
63 100 |
100 160 |
160 250 |
250 400 |
400 630 |
630 1000 |
1000 1600 |
||||||||
18–30
|
Точение черновое |
3,5 |
3,5 |
3,5 |
3,5 |
3,5 |
3,5 |
4,0 |
5,0 |
5,0 |
||||||
Точение чистовое |
1,5 |
1,5 |
1,5 |
1,5 |
1,5 |
1,5 |
2,0 |
2,0 |
2,5 |
|||||||
Шлифо- вание |
0,3/ 0,4 |
0,3/ 0,4 |
0,3/ 0,4 |
0,3/ 0,4 |
0,4/ 0,4 |
0,4/ 0,5 |
0,5/ 0,5 |
0,5/ 0,6 |
0,6/ 0,7 |
|||||||
30–50 |
Точение черновое |
4,0 |
4,0 |
4,0 |
4,5 |
4,5 |
4,5 |
5,0 |
5,5 |
6,0 |
||||||
Точение чистовое |
1,5 |
1,5 |
1,5 |
1,5 |
1,5 |
2,0 |
2,0 |
2,5 |
2,5 |
|||||||
Шлифо-вание |
0,4/ 0,4 |
0,4/ 0,4 |
0,4/ 0,4 |
0,4/ 0,5 |
0,4/ 0,5 |
0,4/ 0,5 |
0,5/ 0,6 |
0,5/ 0,7 |
0,7/ 0,8 |
|||||||
Шлифо-вание |
0,4/ 0,4 |
0,4/ 0,4 |
0,4/ 0,4 |
0,4/ 0,5 |
0,4/ 0,5 |
0,5/ 0,5 |
0,5/ 0,6 |
0,6/ 0,7 |
0,7/ 0,9 |
|||||||
50–80
|
Точение черновое |
4,0
|
4,0
|
4,0
|
4,5
|
4,5
|
4,5
|
5,0
|
5,5
|
6,0
|
||||||
Точение чистовое |
1,5
|
1,5
|
1,5
|
1,5
|
1,5
|
2,0
|
2,0
|
2,5
|
2,5
|
|||||||
Шлифо- вание |
0,4/ 0,4
|
0,4/ 0,4 |
0,4/ 0,4
|
0,4/ 0,5
|
0,4/ 0,5
|
0,5/ 0,5
|
0,5/ 0,6
|
0,6/ 0,7
|
0,7/ 0,9
|
|||||||
Примечания:
1. В числителе даны припуски для незакаленных деталей, в знаменателе – для закаленных.
2. При обработке с уступами припуск назначается по отношению к общей длине детали.
При расчете припусков по табличным данным необходимо обращать внимание на графу в таблице 7.10 с указанием расчетной длины заготовки, которая зависит от способа установки заготовки при обработке (см. табл. 7.11).
Расчетная длина, на которой определяется номинальный операционный припуск, не распространяется на детали с очень сложной конфигурацией, а также на наиболее деформирующиеся после термообработки. Для этих деталей величина припусков устанавливается больше табличной.
Рассмотрим пример расчета общего номинального припуска при использовании таблиц.
Определить диаметр заготовки из проката для ступенчатого вала длинной 250 мм и наибольшим диаметром шейки d=40h9. Шейка расположена посередине вала, который подвергается термической обработке – закалке.
Заготовка – сталь горячекатаная круглая, обычной точности.
Таблица 7.11. Расчетная длина заготовки
Способ установки заготовок |
Форма обрабатываемого вала |
||
Гладкий вал |
Ступенчатый вал |
||
для средних участков вала |
для крайних участков вала |
||
В центрах или патроне с под- держкой задним центром |
Полная длина вала |
Полная длина вала |
Длина, равная удвоенному рас- стоянию от торца вала до наиболее удаленного конца обработанного участка |
В патроне без поддержки задним центром |
Удвоенная длина выступающей из патрона части заготовки |
Длина, равная удвоенному рас- стоянию от наиболее удаленного торца обработанного участка до кулачков патрона |
|
Обработка цилиндрической поверхности производится по следующему маршруту:
Точение черновое.
Точение чистовое.
Термическая обработка.
Шлифование круглое наружное в центрах.
Расчетная длина, по которой определяется номинальный припуск для средней части вала – 250 мм.
Последовательность расчета следующая:
Диаметр вала после шлифования: 40h9(
).Номинальный операционный припуск на диаметр для шлифования детали с учетом термической обработки – 0,5 мм.
Диаметр вала после чистового точения – (40+0,5)h11=40.5h11(
).Номинальный операционный припуск для чистового точения – 2,0 мм.
Диаметр вала после чернового точения – (40,5+2,0)h13=42.5h13(
).Номинальный припуск для чернового точения с учетом расчетной длины – 4,5 мм.
Расчетный диаметр заготовки 42,5+4,5=47,0 мм.
По сортаменту выбираем прокат – Ø48
.