Расчет припусков аналитическим методом

    Цель работы: освоить аналитический метод расчета припусков, промежуточных размеров и размеров исходной заготовки.

    Задача: рассчитать согласно маршруту обработки детали промежуточные размеры и назначить допуски для каждого перехода и операции. Определить общие припуски и размеры исходной заготовки.

 

Порядок выполнения работы

    1. Изучить чертеж операционной наладки и маршрут обработки детали. Выявить поверхности, подлежащие обработке. Обратить внимание на точность размеров, шероховатость поверхностей, наличие термообработки, допусков формы и расположения поверхностей, другие требования ТУ.

Оформить п. 1 отчета (см. п. 13).

2. Назначить (см. Практ. раб. №1) и занести в отчет маршрут обработки поверхности:_______

3. На основании анализа операционной наладки выбрать формулу расчета припуска (см. пп. 1–4 пояснений), записать в отчет (п. 13).

4. Для каждого перехода i определить значения R_Zi-1 и h_i-1, полученные на предыдущем переходе (табл. 8.1–8.3).

5. Рассчитать значения ρ_i-1 ε_yi (см. пп. 5–7 пояснений), занести в отчет    (п. 13).

6. По выбранной формуле (п. 3 пояснений) определить расчетный минимальный припуск для каждого перехода.

7. Определить расчетные размеры поверхностей (рис. 8.1), начиная с последнего перехода (см. п. 8 пояснений, табл. 8.7).

 

Рис. 8.1. Схема образования предельных припусков при обработке отверстия на предварительно настроенном станке − предельные размеры заготовок, деталей, припусков и допуски на двух смежных переходах;            – настроечный размер

 

8. Назначить допуск размера, получаемого на каждом переходе             (Практ. раб. №1). Результаты занести в отчет.

9. Заполнить в отчете графу «Принятые размеры» (см. п. 9 пояснений, табл. 8.7).

10. Определить предельные значения промежуточных припусков     (см. п. 10 пояснений) и суммируя промежуточные припуски рассчитать общий (Z₀) припуск. Результаты занести в отчет (табл. 8.7).

11. Проверить правильность расчетов (см. п. 10 пояснений).

12. Построить схему расположения припусков, допусков и размеров в масштабе (рис. 8.3).

13. Выполнить отчет по форме (прил. 14).

Некоторые пояснения

1. Сущность расчета припуска аналитическим методом заключается в том, чтобы определить минимально возможную величину промежуточного припуска, при снятии которого устранялись бы погрешности и дефекты поверхностного слоя, полученные на предшествующем технологическом переходе, а также погрешности установки заготовки на выполняемом переходе [10, 11].

2. При обработке деталей на станке происходит упругое отжатие (деформация) элементов технологической системы (ТС). В результате наблюдается явление копирования (рис. 8.1), то есть при обработке на настроенном на размер станке заготовок с наибольшим предельным размером получается наибольший размер у обработанной детали, а у заготовок с наименьшим предельным размером – наименьший размер детали.

3. Минимальный расчетный припуск на обработку  методом автоматического получения размеров на предварительно настроенном станке зависит от расположения припуска на заготовке, последовательности его снятия и определяется по специальным формулам.

Припуск при последовательной обработке противолежащих поверхностей, например плиты или торцов вала

Симметричный припуск при параллельной обработке противолежащих поверхностей (параллельное одновременное фрезерование плоских поверхностей, параллельное подрезание торцов у тел вращения)

    Симметричный припуск при обработке наружных или внутренних поверхностей вращения

где  – минимальный (расчетный) припуск на сторону или на обе стороны, или на диаметр на выполняемый технологический переход;

 – шероховатость поверхности, полученная на предшествующем переходе;

 – глубина дефектного поверхностного слоя на предшествующем переходе; для деталей из чугуна толщину дефектного слоя  после первого перехода можно не учитывать;

 – пространственное суммарное отклонение расположения поверхности, полученное на предшествующем переходе;

 – погрешность установки заготовки на выполняемом переходе.

4. Шероховатость поверхности для первого перехода принимается с чертежа заготовки детали или по табл. 8.1. Шероховатость после механообработки – по табл. 8.2 и 8.3.

Глубина дефектного поверхностного слоя  на предшествующем переходе представлена в табл. 8.1–8.3.

5. Пространственное отклонение расположения поверхности ρ образуется в процессе изготовления исходной заготовки и включает погрешности от коробления ρ_кор (отклонения от параллельности, перпендикулярности, соосности, симметричности, пересечения осей, отклонения формы поверхностей – неплоскостности, непрямолинейности) и смещения стержня в горизонтальной и (или) вертикальной плоскостях ρ_см.

Поскольку направление составляющих суммарного отклонения расположения поверхностей определить затруднительно, их складывают по правилу квадратного корня

где ρ_кор – коробление исходной заготовки, определяется по формуле:

ρ_кор = Δ_кL,

где Δ_к – удельное коробление поверхности;

L – длина заготовки.

Рекомендуется [11] принимать для литых заготовок коробчатого типа     Δ_к = 2…3 мкм/мм.

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

где l – длина отверстия;

  ρ_см – смещение оси отверстия заготовки относительно оси отверстия детали на операции растачивания базового отверстия. Величина ρ_см векторная, зависит от принятой схемы базирования на операциях растачивания базового отверстия, фрезерования основания, обработки двух отверстий под пальцы и представляет геометрическую сумму в двух взаимно перпендикулярных плоскостях

 Составляющие формулы определяются по табл. 8.4.

6. Погрешность установки   на выполняемом переходе смещает обрабатываемую поверхность на величину

где ε_б – погрешность базирования,

ε_З – погрешность закрепления,

ε_пр – погрешность положения заготовки в приспособлении.

Методика определения погрешности базирования рассмотрена выше (Практ. раб. №2, №3). В случае использования комплекта баз «плоскость и два отверстия» необходимо рассчитать погрешность базирования вследствие поворота заготовки, установленной на пальцы по посадке Н8/f7. Расчет производится в два этапа. Сначала определяется угол поворота заготовки γ при повороте на пальцах в одну сторону от среднего положения (рис. 12.2):

где и – наибольший зазор между предельными размерами отверстия D_нб и пальца d_нм;

l – расстояние между осями базовых отверстий.

Затем – погрешность базирования на длине обрабатываемого отверстия L

 Если пальцы имеют одинаковый диаметр и посадку, то угол поворота γ можно определить по формуле

Погрешность ε_З есть результат смещения обрабатываемой поверхности заготовки от действия силы зажима. Погрешность положения заготовки ε_пр зависит от неточности изготовления станочного приспособления, износа установочных элементов и погрешности установки приспособления на станке. Поскольку расчет элементов погрешности ε_пр достаточно трудоемкий на первом этапе разработки ТП учитывают входящими в погрешность закрепления. При укрупненных расчетах погрешность установки можно определить по формуле

где ε_З выбирают по табл. 8.6.

 

7. При дальнейшей обработке вследствие копирования из-за податливости ТС коробление уменьшается, но остается, и может быть подсчитано по формуле

 

где К_у – коэффициент уточнения (табл. 8.5).

Погрешность установки на следующем переходе определяется по формуле

где  = 0,02 – 0,05 мм погрешность индикации положения заготовки от смены позиции, поворота стола зажимных устройств и т.п. При обработке поверхности заготовки за одну установку = 0.

8. Расчетные размеры поверхностей (рис. 8.1) определяются начиная с последнего перехода. При этом для вала в качестве начального расчетного размера следует принимать наименьший предельный размер по чертежу, а для отверстия – наибольший предельный размер по чертежу. Для остальных переходов расчетные размеры рассчитываются по формулам:

для вала

для отверстия

9. Графа «Принятые размеры» (табл. 8.7) заполняется в два этапа. Вначале необходимо округлить расчетные размеры до точности допуска соответствующего перехода по образцу:

Расчетный размер, мм	Допуск, мм	Предельный размер, мм
27,215	1,0	27
31,879	0,17	31,88

Другой размер получается прибавлением (вал) или вычитанием (отверстие) допуска на переход.

10. Наименьшие предельные значения припусков  равны разности наибольших предельных размеров выполняемого и предшествующего переходов, а наибольшие значения – соответственно разности наименьших предельных размеров

 

Форма поверхности
отверстие	вал

 

Правильность расчетов проверяется по формуле

В случае нарушения равенства проверяется правильность расчетов по переходам

Таблица 8.1

Качество поверхности отливок (R_z и h, мкм),

достигаемое различными способами литья

 

Вид заготовки	Наибольший размер отливки, мм
Литье в землю	До 500	500–1250
чугун сталь	Rz + h, мкм
	400–500 300–400	600–700 500–600
Вид заготовки	Наибольший размер отливки, мм
Литье:	Rz	h
В кокиль чугун сталь	200	300 200
В оболочковые формы чугун сталь	40	260 160
По выплавляемым моделям чугун сталь	32	170 100

 

 

Таблица 8.2

Точность и качество поверхности после механической обработки отливок точением, фрезерованием, строганием и шлифованием [11]