6. Расчёт и назначение припусков на механическую обработку

Обычно при обработке резанием заданные чертежом форма, геометрические размеры и параметры качества поверхностного слоя, получают за один или несколько переходов обработки. При этом на каждом переходе механической обработки с элементарной обработкой поверхности в виде стружки снимается слой металла. Таким образом припуском называют слой металла, который необходимо удалить с поверхности заготовки для получения детали заданных размеров и качества поверхности. На величину припуска оказывают влияние следующие факторы:

1. материал заготовки;

2. вид заготовки (литье, штамповка и т.д.);

3. размер заготовки;

4. величина дефектного слоя на обрабатываемой поверхности;

5. сложность процесса обработки;

6. величина погрешности установки;

Расчет припусков и назначение их по таблицам ГОСТов следует производить после отработки конструкции детали и заготовки на технологичность и технико-экономические обоснования метода получения заготовки.

Перечислим исходные данные для расчета припусков на механическую обработку в нашем случае:

- материал заготовки – Сталь 30Х;

- заготовка получена прокатом;

- способ установки при обработке – в центрах;

Значение припусков запишем в виде таблицы.

Технологический процесс обработки для поверхностей, припуски которых будут определяться в данном разделе расчетно-аналитическим методом выглядит следующим образом: черновое точение; чистовое точение; шлифование; термообработка; повторное шлифование.

Определяем исходный индекс заготовки. Для этого определяется группа стали в зависимости от содержания углерода. Группа стали – Сталь М1 (согласно ГОСТ 7505-89). Также согласно этому ГОСТу в зависимости от метода получения заготовки определяется класс точности поковки – Т4. Далее необходимо определить степень сложности поковки. Для этого определяем массу детали, исходя из того, что удельный вес стального изделия составляет ρ_ст=7800кг/м³.

(6.1)

где:

d_i – диаметр детали, см;

l_i – длина детали с диаметром d_i, см;

кг;

Определим массу заготовки (приближенная масса заготовки)

(6.2)

К_р - коэффициент, равный 1,33;

кг;

Определим массу геометрической фигуры, в которую вписывается деталь:

(6.3)

где:

d_i – максимальный диаметр детали, см;

l_i – длина всей детали, см;

кг

Определяем степень сложности половин:

(6.4)

Следовательно степень сложности заготовки – С2.

Рассчитаем припуск для поверхности опорной шейки Ø95к6. Необходимые для расчета значения элементов припуска определим, согласно рекомендациям (табл. 4.1, стр. 61 [1]).

Технологический маршрут обработки поверхности опорной шейк состоит из следующих операций: черновое точение, чистовое точение, шлифование предварительное (до термообработки), шлифование окончательное (после термообработки).

Расчёт припусков на обработку приведён в табл. 6.1, в которой последовательно записываются технологический маршрут обработки опорной шейки и все значения элементов припуска.

Значения высоты микронеровностей R_z для штампованной заготовки массой 20,3 кг принимаем : R_z =600.

Определяем пространственные отклонения. Для данной заготовки:

(6.5)

где

ρ_см – погрешность заготовок по смещению.

ρ_см = 0,9 (для второй группы точности).

ρ_кор – погрешность штампованной заготовки по короблению.

ρ_кор = 0,5 (с диаметром по опорной шейке <50 мм).

ρ_ц – погрешность зацентровки заготовки. Вычисляется по формуле:

(6.6)

Тd_заг – допуск заготовки по ГОСТ 7505-89.

Определяем допуск на поверхность для штамповки точности Т4, для группы стали М1, степени сложности С2 по исходному индексу ИТ=12.

Тd_заг = мм

Определим ρ для последующих технологических переходов:

ρ_черн =0,06* =0,06*1300=80 мкм

ρ_чист =0,05* =0,05*1300=50 мкм

ρ_{шл. пр} =0,04* =0,02*1300=30 мкм

Величину расчётного припуска по технологическим переходам определим по формуле:

(6.7)

где

z_min - расчетный припуск, мкм;

R_zi-1 – среднее квадратичное отклонение на предшествующей операции, мкм;

Т_i-1 – глубина дефектного поверхностного слоя на предшествующей операции, мкм;

ρ_i-1 – суммарное отклонение распределения поверхностей и отклонение формы поверхностей на предшествующей операции, мкм

Для чернового точения: 2z_min=2(600+0+30)= 2^.630мкм

Для получистового точения: 2z_min=2(50+0+50)= 2^.100мкм

Для чистовое точение: 2z_min=2(50+0+50)= 2^.100мкм

Расчётный размер d_р находится последовательно в обратном порядке технологических переходов, т.е. снизу вверх, начиная с шлифования. Размер после шлифования должен соответствовать размеру детали.

Предельные отклонения принимаем по СТ СЭВ 144-75. В нашем случае: Ø .

d_р при шлифовании в случае обработки наружных поверхностей принимают по d_мин. Последующие значения d_р для технологических переходов определяются прибавлением к известному размеру величин припуска (рис 6.1):

d_р1=94,75+0,200=94,95мм

d_р2=94,95+0,200=95,15мм

d_р3=95,15+1,260=96,41мм

d_max = d_min+Td,

где Td – допуск на размер для заготовки:

d_max = 96,41 + 2 = 98,41 мм – для заготовки;

d_max = 95,15 + 1,3 = 96,45 мм – для чернового точения;

d_max = 94,95 + 0,52= 95,47 мм – для получистового точения;

d_max = 94,75 + 0,21 = 94,96 мм – для чистовое.

Предельные значения припусков 2z_min^пр для наружных поверхностей определяют как разность наибольших предельных размеров, 2z_mах^пр – как разность наименьших предельных размеров предшествующего и рассматриваемого переходов.

2z_min1 = 96,41-95,15= 1,26 мм;

2z_min2= 95,15-94,95 = 0,68 мм;

2z_min3 = 94,95-94,75 = 0,2 мм;

2z_max1= 98,41-96,45 = 1,96 мм;

2z_max2 = 96,45-95,47 = 0,98 мм;

2z_max3= 95,47-94,96 =0,51 мм;

Выполним проверку:

2z_{max i} - 2z_{min i} = T_i-1-T_i (6.8)

2z_max1 - 2z_min1 = 1,96-1,26=0,7мм;

Тd - Тd_i = 2000-1300=700 мкм.

2z_max2 - 2z_min2 = 0,98-0,2= 0,78 мм;

Тd - Тd_i = 1300-520=780 мкм.

2z_max3 - 2z_min3 = 0,51-0,2= 0,31 мкм;

Тd - Тd_i =520-210=310 мкм.

Величина номинального припуска z_0ном определяется с учётом несимметричного расположения поля допуска заготовки.

Для наружных поверхностей:

(6.9)

где

Н_з – нижнее отклонение допуска заготовки,

Н_д – нижнее отклонение допуска детали.

z_0ном = 2140+700-2=2838мкм=2,84мм≈2^.1,42 мм

Расчетный размер заготовки:

d_{заг. ном.}= d+ z_0ном (6.10)

d_{заг. ном.}= 95+2,84=97,848мм

Таблица 6.1

Технологические переходы обработки поверхности	Элементы припуска, мкм 95(-0,250)			Расчётный припуск 2zmin, мкм	Расчётный размер dр, мм	Допуск Тd, мкм	Предельные отклонения, мм		Предельные значения припусков, мкм
	RZ	Т	ρ				dмин	dмах	2zminпр	2zmaxпр
Заготовка	200		1500	–	99,49	2000	99,490	101,49	–	–
Черновое точение	50		90	2.2000	95,49	100	95,490	95,59	4000	5900
Чистовое точение	30		60	2.190	95,11	39	95,110	95,139	380	451
Шлифова- ние предвари-тельное	10		30	2.120	94,87	25	94,870	94,895	240	244
Шлифова- ние окончате-льное	5		–	2.60	94,75	16	94,750	94,766	120	129
Всего									4740	6724

На остальные обрабатываемые поверхности маховика припуски и допуски выбираем по ГОСТ 7505-89. Также по этому стандарту проверяем правильность расчёта припусков рассчитанного отверстия. Полученные значения записываем в таблицу 6.3

Таблица 6.3

Схема расположения межоперационных припусков и допусков

Ø101,49

Ø100,19

Ø99,490

Ø95,59

Ø95,49

Ø95,110

Ø95,139

1,3

0,7

Ø94,895

Ø94,870

Ø94,766

Ø94,750

Рис.6.1

На остальные поверхности заготовки (рис 6.2) припуски и допуски принимаются по найденному исходному индексу ИТ по ГОСТ 7505-89. Результаты сводим в табл.6.2.

Рис 6.2

Таблица 6.2

Припуски на поверхности заготовки

Обозначение размера	Размер по чертежу	Припуски, мм		Размер заготовки, мм	Предельные отклонения, мм
		табличный	расчётный
1	120	2.1,7=3,4		123,4	+1,3 -0,7
2	60	2.1,6=3,2		56,8	+1,3 -0,7
3	100	2.1,7=3,4		103,4	+1,3 -0,7
4	170	2.1,7=3,4		173,4	+1,4 -0,8
5	200	2.2,0=4,0		204	+1,8 -1,0
6	260	2.2,0=4,0		264	+1,3 -0,7
7	105	2.1,7=3,4		108,4	+1,4 -0,8
8	90	2.1,6=3,2		93,2	+1,4 -0,8
9	95	2.1,6=3,2		98,2	+1,3 -0,7
10	80	2.1,6=3,2	2.2,52=5,08	85,08	+1,3 -0,7

Данные таблицы являются основой для последующего назначения глубины при расчёте режимов резания.