Расчет межоперационных и общих припусков.

Расчет межоперационных припусков производится статистическим методом. Рассчитываются 3 разнохарактерные поверхности: наружный диаметр, внутренний диаметр, длинновой размер.

Если конструкция детали предусматривает большой перепад размеров, то рассчитываются все характерные поверхности.

Применение опытно-статистического метода определения припусков

По рекомендации руководителя проекта студенты могут воспользоваться упрощенным опытно-статистическим методом расчета припусков. Данный метод следует использовать также при определении операционных размеров для обработки шлицевых, зубчатых, фасонных поверхностей, поскольку для таких поверхностей невозможно применить методику размерного анализа.

Опытно-статистический метод заключается в определении операционных размеров и размеров исходной заготовки путем последовательного наслоения номинальных припусков на поверхности детали.

Определение операционных размеров и размеров исходной заготовки производится в порядке обратном последовательности обработки каждой поверхности. Сначала на поверхность детали наслаивается припуск на отделочную обработку, затем – на чистовую и черновую. Для удобства следует привести схему расположения припуска на обрабатываемой поверхности. В качестве примера на рисунке 1 приведена схема расположения припусков при трехкратной обработке наружной цилиндрической поверхности.

 

 

А ₀ – размер исходной заготовки;

А ₁ – размер после выполнения первого технологического перехода;

А ₂ = размер после второго перехода;

А ₃ – размер после третьего перехода (размер детали).

Рисунок 1 – Схема расположения припусков на наружной цилиндрической поверхности

 

 

Номинальные промежуточные размеры для данной схемы расположения припусков:

,

,

.

 

Схема расположения промежуточных припусков при обработке отверстия приведена на рисунке 2

 

Рисунок 2 - Схема расположения припусков при обработке отверстия

 

Номинальные промежуточные размеры при обработке отверстия:

,

,

.

 

Результаты определения промежуточных размеров удобно представить в виде таблицы 3. В таблице приведены размеры, соответствующие маршруту обработки поверхности. Для обработки применено черновое и чистовое фрезерование. Заготовка – отливка 9 класса точности по ГОСТ 26645-85*. Номинальные припуски приняты по приложению Е. Допуск исходной заготовки по приложению А. Допуски, соответствующие методам обработки, по приложению Б.

Таблица 10.3 - Припуски и промежуточные размеры

Технологический переход	Припуск, мм	Номинальный размер, мм	Допуск, мм	Размер с предельными отклонениями
Исходная заготовка	-	66,2	2,0
Черновое фрезерование плоскости 1	2,30	63,9	h12 (0,300)
Черновое фрезерование плоскости 2	2,30	61,6	h12 (0,300)
Чистовое фрезерование плоскости 1	0,80	60,8	h9 (0,074)
Чистовое фрезерование плоскости 2	0,80		h9 (0,074)

 

1.3 Выбор и обоснование принятого варианта заготовки, определение массы заготовки и коэффициента использования материала.

Выбор исходной заготовки и метода ее изготовления необходимо проводить в следующей последовательности:

1) определение вида исходной заготовки;

2) выбор метода изготовления исходной заготовки;

3) технико-экономическая обоснование метода получения заготовки;

4) определение конфигурации и допусков исходной заготовки.

1.3.1 Основными факторами, влияющими на выбор вида исходной заготовки, являются:

- технологические свойства материала детали (литейные свойства, пластичность, свариваемость и т.п.);

- конструктивные формы и размеры детали;

- тип производства;

- производственные возможности заготовительных цехов (наличие оборудования, оснастки);

- требования безопасности жизнедеятельности и экологии.

Материал заготовки должен соответствовать требованиям, предъявляемым к детали. Следует так же учитывать точность и качество заготовок, периодичность их использования. Выбрать заготовку – это значит установить способ ее получения, рассчитать размеры, назначить припуски на обработку каждой поверхности и указать допуски на неточность изготовления.

1.3.2 Заготовки деталей машин получают литьем, обработкой давлением, из проката, а так же комбинированными способами.

1. Получение заготовок литьем.

Отливки из черных и цветных металлов можно получить в земляные, оболочковые, металлические формы, центробежным литьем, литьем по выплавляемым моделям и литьем под давлением.

Литье в земляные формы применяется в единичном и мелкосерийном производстве. Точность отливок грубее 17 квалитета, шероховатость R_z=320 мкм. и грубее. Литье в металлические формы применяется в серийном и массовом производстве. Позволяет получить отливки 12 – 17 квалитета, шероховатость R_z=80 – 20 мкм. Литье в оболочковые формы имеет ограничения по форме и весу и требует специального оборудования. Применяется в крупносерийном и массовом производстве. Точность 11 – 14 квалитет, шероховатость R_z=40 мкм. Центробежное литье применяется для заготовок имеющих форму тел вращения, требует спец. машин. Точность 14 – 15 квалитет, шероховатость R_z=20 мкм. у наружных поверхностей, R_z=320 мкм. у внутренних поверхностей. Литье по выплавляемым моделям является самым точным, но имеет ограничение по весу и самое дорогое. Точность 10 – 11 квалитет, шероховатость R_z=10 мкм. Литье под давлением применяется для цветных металлов. Требует применения специальных машин, применяется в массовом производстве. Точность 8 – 11 квалитет, шероховатость R_z=5 - 10 мкм.

2. Обработка давлением.

2.1. Получение заготовок из проката. Обычно применяется для деталей мелких и средних размеров. Простые сортовые профили круглый и квадратный ГОСТ 2590 – 71 и шестигранный ГОСТ 2879 – 69 используются для гладких и ступенчатых валов с небольшим перепадом ступеней, стаканов диаметром до 50мм., втулок диаметром до 25мм., рычагов, клиньев фланцев. Точность горячекатаного проката 12 – 14 квалитет, холоднокатаного 9 – 11 квалитет. Волочение применяют в заготовительных цехах. При массовом производстве применяется периодический прокат.

2.2. Штамповка в открытых и закрытых штампах. Горячая штамповка широко применяется в массовом и крупносерийном производстве. Точность 15 – 16 квалитет, для повышения точности проводят калибровку, получая 8 – 12 квалитет, шероховатость R_а=2,5 – 0,32 мкм..

 

1.3.3 Выбрав способ получения заготовки, необходимо приступать к ее конструированию, т. е. определить конфигурацию, наметить плоскости разъема формы, назначить уклоны, радиусы и т. д.

Массу заготовки можно определить по формуле

Q_заг =V_заг · q, кг

где V_заг – объем заготовки, см³

q – плотность материала г/см³

для стали q = 7,82 г/см³

для чугуна q = 7,1 г/см³

Для заготовок сложной формы массу заготовки определяют взвешиванием.

Коэффициент использования материала определяется по формуле

; для штампованных заготовок.

1) ; для отливок. выбрать метода изготовления исходной заготовки;

 

Если масса детали не указана на чертеже, то она рассчитывается аналогично.

Характеристики некоторых методов получения отливок приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Характеристики методов получения отливок

Метод получения	Масса заготовок, т	Точность выполнения, квалитет	Шероховатость Rz, мкм	Материал	Производство
Разовые формы
Литье в песчано-глинистые формы:
Ручная формовка по деревянным моделям	До 100		80...20	чугун, сталь, специальные сплавы	единичное и мелкосерийное
Машинная формовка	До 10	16...17	20...5	серийное
Машинная формовка по металлическим моделям	3...5	14...16	20....5	крупносерийное и массовое
Литье по выплавляемым моделям	До 0,15	11...12	10...2,5	трудно-обраба-тывае-мые сплавы	серийное
Литье в оболочковые формы: (песчано-смоляные, химически твердеющие)	До 0.15	13... 14	10...2.5	чугун, сталь, цветные сплавы	серийное и массовое
Многократные формы
Центробежное литье	0.01...1	12... 14	40...10	чугун, сталь, цветные сплавы	крупносерийное и массовое

 

Литье пол давлением	До 0.1	8...12	5,0...0,63	цветные сплавы	крупносерийное и массовое
Литье в кокиль	7(чугун) 4 (сталь) 0,5 (цветные сплавы)	12...15	20...2,5	чугун, сталь, цветные сплавы	серийное и массовое
Примечание – В таблице приведена ориентировочная точность отливок, точные значения допусков определяются по ГОСТ 26645-85^*

 

Характеристики некоторых методов получения поковок приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Характеристики методов получения поковок

Метод получения	Масса заготовок, т	Точность выполнения, квалитет	Шероховатость Rz, мкм	Тип производства
Ковка на молотах и прессах		17…18	160…320	Единичное
Ковка на молотах и прессах в подкладных штампах	0,1	16…18	160…320	Единичное
Ковка на радиально-обжимных машинах (горячая и холодная)	Максимальный диаметр прутка (трубы) около 100мм	0,01-0,4 мм (холодная), 0,1-0,6 мм (горячая ковка)	0,32…0,63 (Ra)	Серийное
Штамповка на молотах и прессах	0,2	16…18	160…320	Мелкосерийное, серийное
Штамповка с последующей чеканкой	0,1	0,05-0,1 мм	10…40	Мелкосерийное, серийное
Штамповка (высадка) на горизонтально-ковочных машинах	0,1	17…18	160…320	Мелкосерийное, серийное
Штамповка выдавливанием	Диаметр до 200 мм	0,2-0,5 мм	80…320	Мелкосерийное, серийное

 

Штамповка на калибровочных кривошипных прессах	0,1	На 25-30 % выше, чем при штамповке на молотах	80…320	Мелкосерийное, серийное
Холодная высадка на автоматах	Максимальный диаметр 30мм	14…17	1,2...2,5 (Ra)	Мелкосерийное, серийное
Примечания 1 В таблице приведена ориентировочная точность поковок, точные значения допусков определяются: для поковок на молотах по ГОСТ 7829-70; для поковок на прессах по ГОСТ 7062-90; для стальных штампованных поковок по ГОСТ 7505-89.
2 Данные относятся к поковкам из углеродистых и легированных сталей

 

Таблица 3 – Виды проката и область их применения

Вид проката	Стандарт	Область применения
Сортовой
Круглый горячекатаный повышенной и нормальной точности	2590-88	Гладкие и ступенчатые валы с небольшим перепадом диаметров ступеней, стаканы диаметром до 50 мм, втулки с наружным диаметром до 25 мм.
Круглый калиброванный	7415-86	Крепеж
Горячекатаный Квадратный и полосовой	2591-88 103-76	Крепеж, небольшие детали типа рычагов, тяг, планок и клиньев
Квадратный и шестигранный	8559-75 8560-78

 

Листовой
Толстолистовой горячекатаный	19903-74	Фланцы, кольца плоские детали различной формы; цилиндрические полые заготовки типа втулок и валов
Тонколистовой горячекатаный и холоднокатаный	19904-90
Трубы
Стальные бесшовные горячекатаные и холоднокатаные	8732-78 8734-75	Цилиндры, втулки, гильзы, шпиндели, стаканы, барабаны, ролики, валы

 

 

Получение штучных заготовок производят резкой проката. Методы резки проката, их точность и область применения приведены в таблице 4.

 

Таблица 4 – Методы резки проката и их точность

Метод резки проката	Точность резки, мм	Область применения
Газовая резка
Ацетилено-кислородная	При ручной резке от ± 4 до ±10; при машинной - от ± 1 до ±2	Резка заготовок различной конфигурации из листового проката толщиной до 200 мм
Кислородная	Резка заготовок различной конфигурации из листового проката толщиной 100 мм, профильного проката, труб (с наружным диаметром от 150 до 300 мм и толщиной стенок до 16 мм), листового проката с одновременной подготовкой Х- или U-образных кромок
Кислородно-флюсовая	Резка заготовок из проката, выполненного из хромоникелевых и коррозионно-стойких сталей (толщиной до 450 мм), чугуна, цветных металлов и сплавов

 

Плазменно-дуговая	От ±1 до ±6	Резка заготовок из проката толщиной до 100 мм, выполненного из низкоуглеродистых, легированных сталей и цветных металлов
Резка на ножницах
На пресс-ножницах с прямыми и фасонными ножами	От ±1 до ±6	Резка листового и полосового проката толщиной до 25 мм, квадратного и круглого проката диаметром до 200 мм, углового проката
На гильотинных	От ±0,25до ±3	Резка листового и полосового проката толщиной до 20 мм и шириной до1500 мм
На дисковых с параллельными осями	От ±0,25 до ±0,6	Резка листового проката толщиной до 20 мм шириной до 300 мм
На дисковых с наклонными осями	От ± 0,4 до±1	Резка листового проката толщиной 6 ~ 8 мм для заготовок с контурами, очерченными кривыми и прямыми линиями. Наименьший радиус составляет от 0,4 до 0,7 диаметра дискового ножа
На многодисковых с параллельными осями	до ±0,25	Одновременная резка широкой ленты (до 1500 мм) на узкие и листов на полосы. Толщина проката от 0,5 до 4 мм
Вибрационных	От ±0,25	Резка листового проката для заготовок малым радиусом кривизны
Разрезка на механических и гидравлических прессах	От ±2 до ±4	Разрезка в штампах проката диаметром до 30 мм

 

Резка на пилах и ножовках
На дисковых	От ±0,4 до +3	Резка круглого проката больших сечений
На ленточных	От ±1,5 до ±5	Резка проката любого профиля из стали* цветных металлов диаметром до 250. Ширина реза от 0,8 до 1,3 мм
На приводных ножовках	От ±2 до ±4,5	Резка круглого и профильного проката диаметром до 300 мм. Ширина реза от 1 до 3,5 мм
На фрикционных и электрофрикционных ножовках	От ±1,6 до ±5
Отрезка на отрезных станках и установках
На фрезерно-отрезных	От ±2,5 до ±4,5	Отрезка круглого и профильного проката диаметром до 500 мм на универсальных станках и диаметром до 800 мм на специальных
На токарно-отрезных	От ±0,3 до ±0,8	Отрезка прутков и труб диаметром до 80 мм
На горизонтально-фрезерных	От ±0,4 до ±0,7	Отрезка проката размером до 60 мм
На абразивно-отрезных	От ±0,3 до ±0,7	Отрезка проката с высокой твердостью Применяют абразивные круги диаметром от 30 до 500 мм и толщиной от 0,5 до 4 мм и алмазные круги диаметром от 50 до 320 мм и толщиной от 0,15 до 2 мм
На анодно-механических	От ± 0,15 до ±0,3	Отрезка проката с высокой твердостью диаметром от 200 до 250 мм. При применении вместо дисков стальной ленты толщиной от 1 до 2 мм и шириной от 15 до 20 мм или стальной проволоки от 2 до 2,5 мм можно осуществлять фигурную вырезку заготовок

 

 

На электроэрозионных	Черновая: от ±0,5 до ±2; чистовая: от ±0,03 до ±0,2	Отрезка круглого проката и труб, выполненных из стальных и твердосплавных материалов. При применении латунной проволоки диаметром от 0,05 до 0,3 мм можно осуществлять фигурную вырезку
На электронно-лучевых	От ±0,01 до ±0,05	Фигурная отрезка небольших заготовок из металлов, полупроводниковых и изоляционных материалов.
На лазерных	От ±0,001 до ±0,05	Фигурная отрезка заготовок из любых материалов.

1.4.4 Определение конфигурации и допусков исходной заготовки

Одним из этапов проектирования исходной заготовки является определение ее конфигурации. По различным причинам ряд конструктивных элементов заготовки не может быть получен при ее изготовлении. К таким элементам относятся: отверстия небольшого диаметра, ступени тел вращения при небольшом перепаде диаметров соседних ступеней, фаски, канавки, пазы, шлицы, зубья и т.п. Определение конфигурации исходной заготовки сводится к решению вопроса о целесообразности получения тех или иных ее конструктивных элементов.

При определении конфигурации исходной заготовки следует руководствоваться следующими положениями:

- наименьшие размеры отверстий, проливаемых в чугунных заготовках) зависят от длины отверстий (толщины стенки отливки) и составляют 10 мм при длине от 8 до 10 мм, 15 мм при длине от 20 до 30 мм, 18 мм при длине от 40 до 50 мм, для стальных отливок эти значения увеличивают в два раза;

- отверстия в штампованных поковках выполняют, если ось отверстия параллельна ходу ползуна пресса при их диаметре не менее 30 мм при условии, что длина отверстия не более трех его диаметров.

Все поверхности детали с шероховатостью, определяемой методом получения заготовки, должны присутствовать на заготовке.

После определения конфигурации необходимо назначить допуски размеров исходной заготовки. Значения допусков требуются для правильного выбора методов обработки поверхностей детали. Предварительно следует на эскизе заготовки проставить все размерные линии, однозначно определяющие ее форму. Все необходимые данные для определения допусков исходных заготовок приведены в приложении А, а также в соответствующих стандартах.

Требования к графическому изображению исходной заготовки

Изображение исходной заготовки с техническими требованиями должно содержать все данные, необходимые для изготовления.

В графе основной надписи чертежа под наименованием детали записывается вид заготовки - "отливка" или "поковка".

Для поковок внутренний контур обрабатываемых поверхностей, а также отверстий, впадин, выточек, не выполняемых в заготовке, вычерчивается тонкой штрих-пунктирной линией с двумя точками (ГОСТ 3.1126-88), рисунок 5.1.

Рисунок 5.1 - Исходная заготовка (поковка)

 

Для отливок внутренний контур обрабатываемых поверхностей вычерчивается сплошной тонкой линией. (ГОСТ 3.1125-88), рисунок 5.2.

 

Рисунок 5.2 - Исходная заготовка (отливка

 

Линия отрезки должна соответствовать способу отрезки: при отрезке резцом, дисковой фрезой, пилой и т.д. она выполняется сплошной линией, при огневой резке или обламывании - сплошной волнистой линией.

На свободном поле чертежа над основной надписью приводятся технические требования, содержание которых должно отражать:

1) материал заготовки - марка и стандарт;

2) твердость материала (предельные значения);

3) нормы точности заготовки, с указанием стандарта;

4) требования к предварительной обработке поверхностей, являющихся черновыми базами;

5) величины допускаемых поверхностных дефектов (для обрабатываемых поверхностей не более 2/3 припуска на обработку, для необрабатываемых – не более 2/3 допуска исходной заготовки).

Для отливок необходимо указать нормы точности отливки. Их приводят в следующем порядке: класс размерной точности, степень коробления, степень точности поверхностей, класс точности массы и допуск смещения отливки.

Пример условного обозначения точности отливки 8-го класса размерной точности, 5-й степени коробления, 4-й степени точности поверхностей, 7-го класса точности массы с допуском смещения 0,8 мм: точность отливки 8-5-4-7 См 0,8 ГОСТ 26645-85*. В технических требованиях на отливки допускается указывать сокращенную номенклатуру норм точности отливки, при этом указание класса размерной точности и класса точности массы отливки является обязательным, например:

Точность отливки 8-0-0-7 ГОСТ 26645-85*.

Для поковки должны быть указаны: класс точности, группа стали, степень сложности, например: класс точности поковки - Т2, группа стали - М2, степень сложности - С3 ГОСТ 7505-89.

Графическое изображение исходной заготовки выполняется после определения припусков на обработку и размеров заготовки.

Если деталь изготавливается резкой проката, то графическое изображение исходной заготовки не вычерчивается, а приводится в пояснительной записке в виде эскиза.