Расчет размеров и массы заготовки

 

Назначение допусков

 

Назначить допуски на все обрабатываемые поверхности в соответствии с ГОСТ 26645-85 для отливок и ГОСТ 7505-89 для поковок (штамповок).

1 Проанализировать чертеж детали и способ получения заготовки.

2 Уточнить основные характеристики заготовки:

2.1 для поковки:

2.1.1 способ изготовления (штамповки), основное деформирующее оборудование – по ГОСТ 7505-89 (приложение 1);

2.1.2 рассчитать массу поковки, как произведение массы детали на расчётный коэффициент, определённый по таблице 20 приложения 3;

2.1.3 найти класс точности, пользуясь таблицей 19 приложения 1;

2.1.4 определить группу стали по таблице 1 на с.8;

2.1.5 определить степень сложности, используя методику приложения 2;

2.1.6 выбрать конфигурацию поверхности разъёма штампа (П – плоская, Ин – изогнутая несимметрично, Ис – изогнутая симметрично);

2.1.7 найти исходный индекс по таблице 2 на с.10;

2.2. для отливки:

2.2.1 технологический процесс литья, тип сплава в соответствии с таблицами приложений 1…5 ГОСТ 26645-85;

2.2.2 класс размерной точности по таблице 9 приложения 1,

2.2.3 степень коробления по таблице 10 приложения 2,

2.2.4 степень точности поверхности по таблице 11приложения 3,

2.2.5 класс точности массы по таблице 13 приложения 5,

2.2.6 допуск смещения, конфигурацию поверхности разъёма формы и модели – по ГОСТ 26645-85 (раздел 5, с. 29…31);

2.3 Если заготовкой для детали служит прокат, то необходимо определиться с точностью его изготовления, методом резки на мерные заготовки, описать режущее оборудование.

3. Назначить допуски на размеры заготовки:

3.1. Последовательность определения допусков и предельных отклонений на поковку по ГОСТ 7505-89. Назначение рекомендуется выполнять в табличной форме, заполняя таблицу по форме таблицы 2.2.

 

Таблица 2.2 – Назначение допусков на поковку

Номер поверхности	Номинальный размер детали	Вид размера	Допуск на заготовку с указанием предельных отклонений, мм

 

3.1.1 определить номера поверхностей, для которых необходимо назначить допуски на размеры (все наружные обрабатываемые поверхности, отверстия, прошиваемые или намечаемые в заготовке, обрабатываемые торцы, поверхности, которые служат черновыми базами), заполнить графу 1;

3.1.2 составить предварительно эскиз заготовки: линией «штрих, две точки» прочертить контур детали, наметить припуски на всех обрабатываемых поверхностях, наметить поверхность разъема штампов;

3.1.3 по чертежу детали заполнить графу 2;

3.1.4 назначить вид каждого размера, заполнить графу 3.

Виды размеров:

длина, ширина, диаметр, высота и глубина – размеры элементов поковки, получаемых в одной части штампа;

толщина – высотный размер элемента поковки, получаемый в обеих частях штампа (размер всегда пересекает поверхность разъема штампов).

3.1.5 назначить допуски на размеры поковки в зависимости от исходного индекса, конкретных размеров детали и вида размера по таблице 8 на с 17…19, учитывая, что допускаемые отклонения внутренних размеров поковок устанавливаются с обратными знаками.

Заполнить графу 4: указать величину допуска и (в скобках) величины предельных отклонений;

3.1.6 при необходимости найти по таблицам 9…17 ГОСТ 7505-89 допускаемые отклонения отдельных элементов поковки для указания их в технических требованиях на чертеже заготовки.

 

3.2 Последовательность определения допусков на размеры отливки по ГОСТ 26645-85. Назначение рекомендуется выполнять в табличной форме, заполняя таблицу по форме таблицы 2.3.

 

Таблица 2.3 – Назначение допусков на отливку.

Номер поверхности	Номинальный размер детали	Допуск размера заготовки, мм	Допуск формы, мм	Общий допуск, мм

 

3.2.1 определить номера поверхностей, для которых необходимо назначить допуски на заготовку (все наружные обрабатываемые поверхности, отверстия, проливаемые в заготовке, обрабатываемые торцы, поверхности, которые служат черновыми базами), заполнить графу 1;

3.2.2 составить предварительно эскиз заготовки: тонкой сплошной линией прочертить контур детали, наметить припуски на всех обрабатываемых поверхностях, наметить поверхность разъема форм и модели, верх и низ при заливке;

3.2.3 по чертежу детали заполнить графу 2;

3.2.4 допуск на номинальные размеры отливки определяется по таблице 1 ГОСТ 26645-85 в зависимости от класса размерной точности и заносится в графу 3;

3.2.5 допуск формы и расположения элементов отливки на каждый номинальный размер определяется по таблице 2 в зависимости от степени коробления и заносится в графу 4;

3.2.6 общий допуск находится по таблице 16 в зависимости от допуска размера и допуска формы и расположения элементов поверхности, запись осуществляется в графе 5;

3.2.7 при необходимости найти по таблицам 3; 4; 12; 16 ГОСТ 26645-85 допускаемые отклонения и шероховатости отдельных элементов отливки для указания их в технических требованиях на чертеже заготовки.

 

3.3 Для заготовки из проката в соответствии с выбранной точностью по стандарту на прокат указать верхнее и нижнее предельные отклонения.

 

Определение припусков

 

При количестве разнотипных обрабатываемых поверхностей с различной точностью и шероховатостью пять и более назначить припуски опытно-статистическим методом на все обрабатываемые поверхности детали.

При количестве поверхностей четыре и менее назначить припуски опытно-статистическим методом на все обрабатываемые поверхности кроме одной, самой точной, для которой припуски будут назначены расчетно-аналитическим методом.

При выполнении курсового проекта следует на одну поверхность назначить припуски расчетно-аналитическим методом обязательно.

 

Назначение припусков опытно-статистическим методом

 

Назначение припусков и расчет размеров заготовки рекомендуется свести в таблицу по форме таблицы 2.4, пользуясь рекомендациями, приведенными в соответствующих графах и строках таблицы.

В таблице методических указаний приведены формулы по расчету размеров заготовки для наружных и внутренних поверхностей вращения, для длин детали и ее отдельных ступеней. При расчете длин ступеней с учетом припусков по торцам необходимо учитывать изменения конфигурации заготовки относительно контура детали.

Последовательность выполнения расчетов:

1 Проанализировать чертеж детали

2 Составить последовательность механической обработки всех поверхностей детали. Заполнить графы I и 2 таблицы 2.4.

Запись в графе 2 выполняется в последовательности, обратной последовательности обработки: сначала последний переход механической обработки, в конце – первый и заготовка.

3 Определить точность обработки, технологические допуски и шероховатость обработки для каждого перехода механической обработки. Заполнить графы 3, 4 и 5 таблицы 2.4.

4 Назначить межоперационные припуски на механическую обработку поверхностей по таблицам, заполняя графу 6 таблицы 2.4.

5 Рассчитать операционные размеры для каждого перехода механической обработки, заполняя графу 7 таблицы 2.4.

6 Рассчитать размеры заготовки для каждой поверхности, заполнить итоговую строку для данной поверхности таблицы 2.4. Предельные отклонения на размеры поковок установлены в таблице 2.2, а на размеры отливок принимаются равными половине общего допуска для соответствующей поверхности по таблице 2.3.

 

Таблица 2.4 – Назначение припусков и расчет размеров заготовки

Номер поверхности	Переходы механической обработки поверхности	Точность обработки	Припуск табличный, Z (2Z), мм	Расчет размеров заготовки (d или D), мм
Квалитет	Допуск, мм	Шероховатость, Ra, мкм
	Последний переход механической обработки (п.п.)	По чертежу детали	[3, с. 81…88, т. 33…43]   [28, с. 181…195, т. 35…37]	d – наружные поверхности D – внутренние поверхности (по чертежу детали) L – линейные размеры с указанием посадки, квалитета точности, предельных отклонений
Промежуточные переходы механической обработки (пр.п.), в необходимом для получения заданного качества количестве	[26, с. 8…9, т. 4; с.11…12, т.5];   [10, с. 63, т. 3.21; с. 67, т. 3.25; с. 69, т. 3.27; с. 70, т. 3.28]	dПР.П. = dП.П. + 2ZП.П. DПР.П. = DП.П. - 2ZП.П. LПР.П. = LП.П. + ZП.П.1+ ZП.П.2 LПР.П. = LП.П. - ZП.П.1 + ZП.П.2
Заготовка (з)	По стандарту на вид и способ получения заготовки			dЗ = dПР.П. + 2ZПР.П. DЗ = DПР.П. - 2ZПР.П. LЗ = LПР.П. + ZПР.П.1+ ZПР.П.2 LЗ. = LПР.П. .- ZПР.П.1 + ZПР.П.2
Размер заготовки с указанием верхнего и нижнего предельных отклонений

 

Определение припусков расчетно-аналитическим методом

 

Последовательность расчета:

1 Определение последовательности обработки поверхности и погрешности ее установки на каждом переходе механической обработки:

1.1 проанализировать чертеж детали и требования к размерной точности и качеству поверхности, для которой требуется определить припуск. Вычертить таблицу по форме таблицы 2.5.

1.2 установить маршрут обработки поверхности заданной для расчета. Заполнить графу 1 таблицы 2.5.

1.3 определить точность обработки, технологические допуски и шероховатость обработки для каждого перехода механической обработки [26, с. 8…9, таблица 4; с. 11…12, таблица 5]. Заполнить графы 2 и 3 таблицы 2.5.

1.4 описать способ базирования детали в приспособлении: по какой поверхности (размер и степень обработанности) и в какое приспособление устанавливается деталь на каждом переходе, - заполняя графу 4 таблицы 2.5.

 

Таблица 2.5 - Определение последовательности обработки детали и погрешности установки

Последовательность механической обработки поверхности	Точность обработки	Способ базирования детали в приспособлении	Расчет погрешности установки, y, мм
Посадка и квалитет с допуском технологическим, мм	Шероховатость, Rа, мкм

 

1.5 определить погрешность базирования, закрепления и установки для каждого перехода индивидуально, заполняя графу 5 таблицы 2.5 в соответствии с методикой [7, с. 75…83].

Все расчеты выполнять и заносить в таблицу в миллиметрах с точностью до трех знаков после запятой.

2 Расчет припусков по переходам:

2.1 вычертить таблицу по форме таблицы 2.6. В таблице методических указаний приведены рекомендации по выбору исходных данных.

2.2 перенести из таблицы 2.5 в таблицу 2.6 последовательность механической обработки поверхности, величину погрешности установки ( _y) и технологические допуски (Т), заполняя графы 1, 5, 8 соответственно.

При этом в верхней строке заполняются данные по заготовке: отливке или поковке, а для отверстий, которые сверлятся в сплошном металле, – переход «сверление», поскольку расчетным параметром в данном случае является именно размер сверла, а не заготовки. В нижней строке записывается последний переход механической обработки, в результате которого получается готовый размер детали на данной поверхности. В средних строках заполняются промежуточные переходы обработки в количестве, необходимом для получения заданной точности, начиная с черновой обработки.

Величину допуска заготовки для заданной поверхности заимствовать из таблицы 2.2, если заготовкой служит поковка или штамповка, или из таблицы 2.3, если заготовка литая.

Для сверления величина допуска технологического назначается, как и для любого другого перехода механической обработки.

2.3 заполнить в таблицу 2.6 значение шероховатости параметром R_Z в графу 2, толщины дефектного слоя h в графу 3 (в [7] толщина дефектного слоя обозначена символом «Т»): выбор данных производить по методике, заданной в таблице.

Все расчеты в графах со второй по седьмую выполнять и заносить в таблицу в миллиметрах с точностью до трех знаков после запятой.

 

 

 

Форма таблицы для расчета и рекомендации по выбору исходных данных

при заполнении таблицы аналитического расчета припусков.

 

Таблица 2.6 - Аналитический расчёт припусков, мм

Переходы механической обработки поверхности (указать размер поверхности с предельными отклонениями по чертежу детали)	Элементы припусков	Расчётный припуск, 2Zmin	Расчётный размер, dp или Dp	Допуск, Т	Предельный размер	Предельный припуск
RZ	h		Eу	dmin или Dmax	dmax или Dmin	2Zmin^пр	2Zmax^пр
Заготовка (по способу получения)	Данные по таблицам: [26, c. 180, т. 1; c. 182, т. 6; 7; c. 186, т. 12; c. 185, т. 11]; [7, c. 65…66, т. 27]	Методика расчета по [7, c. 63…83]	-			По стандарту на вид заготовки			-	-
Промежуточные переходы механической обработки (в соответствии с ТП механической обработки детали)	Данные по таблицам: [26, с. 181, т. 5; с. 185, т. 10; с. 187…188, т.24…25; с. 190, т.27;]; [7, с. 67, т.29; 30]	Методика расчета по [7, с. 75…83]			Данные по таблицам: [26, с 8…9, с.11...12];
Последний переход механической обработки (в соответствии с ТП механической обработки детали)			По чертёжу детали
СУММАРНЫЙ ПРИПУСК:

 

Примечания:

1 при расчете припусков для наружной поверхности в графе 9 записывается размер d_min, а в графе 10 – d_max;

2 при расчете припусков для отверстия в графе 9 записывается размер D_max,, а в графе 10 – D_min

2.4 выполнить расчет пространственных погрешностей для заготовки (ρ_заг) и для промежуточных переходов обработки (ρ_ост), используя методику [7, с 68...75] или [26, с 176…178].

При расчете ρ_ост по формуле

 

ρ_ост ⁼ ρ_заг∙K_У, (2.1)

 

коэффициент уточнения К_У можно принимать, руководствуясь следующими рекомендациями:

для черновой обработки K_y = 0,06,

для получистовой обработки K_у = 0,05,

для чистовой обработки К_у = 0,04,

для отделочной обработки К_у =0,005.

При обработке отверстий в сплошном металле величина пространственных отклонений для сверления рассчитывается как алгебраическая сумма смещения оси отверстия при сверлении и возможного увода сверла. Формула для расчета приведена в [7, с 70, таблица 31, пункт V], данные для расчета – в [7, с.73, таблица 35].

Более подробные рекомендации приведены в [7, с 74...75]. Заполнить графу 4 в таблице 2.6.

2.5 выполнить расчет минимальных припусков, используя формулы в [26, с 175] или [7, с 65 таблица 26]. При этом следует помнить, что обозначение «Т» в [7] в формулах заменено обозначением "h" для глубины дефектного поверхностного слоя. Заполнить графу 6 в таблице 2.6.

2.6 рассчитать операционные размеры по методике [7, с 63 таблица 25 пункты 4 и 5]. Заполнить графу 7 таблицы 2.6.

2.7 дальнейшие расчеты производить, одновременно заполняя таблицу 2.6, пользуясь последовательностью расчетов, приведенной в [7, с 63...64, таблица 25 пункты 6...10] или [26, с 1178..193].

3 Рассчитать общий минимальный и максимальный припуск.

4 Провести и описать проверку правильности выполнения расчетов по формуле:

2Z_0max-2Z_0min=T_заг-T_дет (2.2)

5 Рассчитать величину номинального припуска:

5.1 для наружных поверхностей по формулам

 

Z_Оном =Z_{О min} + ei_З – ei_Д (2.3)

 

2Z_Оном =2Z_{О min} + ei_З – ei_Д (2.4)

 

5.2 для внутренних поверхностей по формулам

 

Z_Оном =Z_{О min}+ ES_З – ES_Д (2.5)

 

2Z_Оном =2Z_{О min}+ ES_З – ES_Д (2.6)

 

или по формулам в [10, с 64]. При этом следует обратить внимание на устаревшие обозначения: Н - нижнее предельное отклонение, В - верхнее предельное отклонение.

6 Определить номинальный размер заготовки:

6.1 для наружных поверхностей прибавлением номинального припуска к номинальному размеру детали;

6.2 для внутренних поверхностей вычитанием номинального припуска из номинального размера детали.

7 Вычертить схему расположения межоперационных припусков и операционных размеров с допусками на обработку.

 

При проектировании заготовки из проката круглого сечения или трубы выбрать заготовку по соответствующему стандарту, а затем скорректировать припуски на черновую обработку.

 

Расчет размеров и массы заготовки

 

Произвести расчет массы спроектированной заготовки по формуле:

 

m_з=m_д+m_отх.м.о, кг (2.7)

 

где m_д - масса детали, кг (принимается по чертежу детали);

m_отх.м.о- масса отходов механической обработки, кг;

 

m_{отх.мех.обр} =V_отх.*ρ, кг (2.8)

 

где ρ - плотность материала заготовки, кг/мм³;

V_{отх.м.о.} - суммарный объём удаляемого в процессе механической обработки

материала, т.е. объем припусков, мм³.

 

V_{отх.м.о.} = V₁ + V₂ + … + V_п, мм³ (2.9)

 

где п – множество удаляемых с поверхности заготовки припусков.

Для более точного определения объемов удаляемых фигур следует привести в пояснительной записке эскиз заготовки с вписанным в нее контуром детали и пронумерованными удаляемыми припусками.

После определения массы спроектированной заготовки рекомендуется рассчитать коэффициент использования заготовки и пересчитать коэффициент использования материала.

 

(2.10)

 

 

где m_З - масса заготовки, кг (расcчитана по результатам назначения общих

припусков).

Рекомендации: [15, с.38].

При проектировании заготовки из проката сразу рассчитать объем заготовки, как объем цилиндра соответствующего диаметра и длины или объем втулки или кольца с соответствующим наружным и внутренним диаметром и длиной.

По результатам расчетов сравнить КИМ базовой и проектной заготовки.

 

Сделать вывод о том, какой вид заготовки следует принять к разработке в проекте: существующий на заводе или предложенный, принимая во внимание не только величину коэффициента использования материала, но и затраты на изготовление заготовки по различным вариантам.

По результатам расчетов выполнить чертеж заготовки графической части проекта.