Расчет припусков при изготовлении деталей из проката

Определение величины припусков

Как видно из рассмотрения факторов, влияющих на величину припуска, величина нормального припуска должна быть такой, чтобы можно было произвести механическую обработку и достигнуть необходимой чистоты поверхности и точности размеров детали способами, соответствующими выполнению этих требований.
Из этого следует, что величина припуска зависит от толщины поверхностного слоя, который подлежит снятию, и припусков, необходимых для всех промежуточных операций механической обработки.

Так как заготовки имеют допуски, дающие отклонения от размера заготовки в положительную и отрицательную стороны, то при определении общей величины припуска следует прибавить к размеру заготовки величину отрицательного отклонения (если таковое допускается).

Таким образом нормальный припуск будет слагаться из следующих величин:

1) толщины поверхностного слоя, подлежащего снятию за первый черновой проход режущего инструмента;

2) суммы припусков на все промежуточные операции механической обработки

3) величины отрицательного отклонения от номинального размера заготовки.

Припуск на толщину поверхностного слоя, подлежащего снятию за первый черновой проход режущего инструмента, и общий припуск можно определить по данным табл. 9.

Величины припусков на промежуточные операции механической обработки можно принимать по данным табл. 10—21.

Таблица 10. Припуски после черновой обточки валов под чистовую обточку в мм. на диаметр.

Пользуясь таблицей 11, надо брать большие величины при предварительной грубой обработке поверхности и меньшие — при точной.

Таблица 11. Предельные припуски после обточки под круглое шлифование в центрах закаленных изделий в мм. на диаметр.

Допуски при предварительной обработке принимаются:

при черновой обточке по 5-му классу точности (ОСТ),

при чистовой обточке по 4-му классу точности (ОСТ),

при чистовой обточке с повышенной точностью по 3-му классу точности (ОСТ).

Если производится черновое шлифование до термической обработки, то суммарный припуск на черновое и чистовое шлифование необходимо брать больше в 1,6 раза против величин, указанных в табл. 11. Из этого суммарного припуска примерно 40% снимается до термообработки и 60% после термообработки.

При тонких изделиях с резким переходом диаметров, которые при термической обработке подвергаются короблению, необходимо принимать наибольшие величины припусков.

Таблица 12. Предельные припуски после обточки под круглое шлифование в центрах не зекаленных изделий из всех материалов в мм. на диаметр.

В табл. 12 также надо брать большие величины при предварительной грубой обработке и меньшие — при точной. При предварительной обработке допуски принимаются, как указано было для предыдущей таблицы.

Таблица 13. Предельные припуски под бесцентровое наружное шлифование закалённых изделий в мм на диаметр.

В табл. 13 и 14 наибольшие величины припусков принимаются при предварительной грубой обработке, наименьшие — при точной. При предварительной обработке допуски принимаются: при черновой обточке по 5-му классу точности (ОСТ), при чистовой обточке по 4-му классу точности (ОСТ), при чистовой обточке повышенной точности по 3-му классу точности (ОСТ).

При черновом шлифовании до термической обработки суммарный припуск на черновое и чистовое шлифование надо увеличивать в 1,6 раза против величин, указанных в табл. 13.

Таблица 14. Предельные припуски под бесцентровое наружное шлифование не закаленных изделий из всех материалов в мм на диаметр.

Для изделий тонких с резкими переходами диаметров, которые при термической обработке подвергаются короблению, необходимо принимать наибольшие величины припусков, указанные в табл. 13.

Ниже приводятся таблицы величин припусков под чистовое растачивание, шлифование, зенкерование и развёртывание отверстий, под чистовое фрезерование и шлифование плоскостей и протягивание (табл. 15—21а).

Таблица 15. Средние величины припусков после чернового растачивания под чистовое растачивание отверстий резцом в мм на диаметр.

Очень удобно для наглядности изображать графически расположение припусков в разных стадиях обработки в виде схем, показанных на фиг. 15а (для вала) и на фиг. 15б (для отверстия).

Размеры заготовок называются свободными, если они относятся к не обрабатываемым поверхностям или поверхностям, обрабатываемым, но не сопрягающимся с другими поверхностями. Допускаемые отклонения размеров заготовок, в не обрабатываемых местах зависят от рода заготовок и способов их изготовления.

Рисунок 15а. Схема расположения припусков в различных стадиях обработки вала.

Рисунок 15б. Схема расположения припусков в различных стадиях обработки отверстия.

Номинальные припуски на механическую обработку

Таблица Е.1 — Припуски на механическую обработку валов (наружные поверхности вращения)

В миллиметрах

Продолжение таблицы Е.1

Продолжение таблицы Е.1

Продолжение таблицы Е.1

Продолжение таблицы Е.1

Таблица Е.2 — Припуски на бесцентровое шлифование валов после чистового точения

В миллиметрах

Таблица Е.3 — Припуски на хонингование отверстий в зависимости от исходной погрешности формы и шероховатости поверхности

Таблица Е.4 — Припуски на тонкое (алмазное) растачивание отверстий

В миллиметрах

Таблица Е.5 — Припуски на шлифование отверстий (на диаметр)

В миллиметрах

Таблица Е.6 — Припуски на хонингование отверстий

В миллиметрах

Таблица Е.7 — Припуски на притирку отверстий

Таблица Е.8 — Припуски на шабрение отверстий

В миллиметрах

Таблица Е.9 — Припуски на обработку отверстий протягиванием

В миллиметрах

Таблица Е.10 — Припуски на обработку отверстий в сплошном материале по 7 — 8-м квалитетам

В миллиметрах

Продолжение таблицы Е.10

Таблица Е.11 — Припуски на обработку прошитых или полученных литьем отверстий по 7 — 8-квалитетам

В миллиметрах

Продолжение таблицы Е.11

Таблица Е.12 — Припуски на обработку отверстий в сплошном материале по 9-му и 11-му квалитетам

В миллиметрах

Продолжение таблицы Е.12

Таблица Е.13 — Припуски на обработку прошитых или полученных литьем отверстий по 9-му и 11 -му квалитетам

В миллиметрах

Продолжение таблицы Е.13

Расчет припусков при изготовлении деталей из проката

Гладкие, ступенчатые валы и другие аналогичные детали изготовляют из проката повышенной или обычной точности. Методы обработки поверхностей определяют в зависимости от степени точности принятого проката. Для ступенчатых валов расчет припусков и предельных размеров ведут по ступени с наибольшим диаметром, а при их равенстве по ступени, к которой предъявляют высокие технические требования по точности, качеству поверхности и величине пространственных отклонений поверхности.

Пространственные отклонения поверхности расположения проката определяются по формуле:

(18)

где – величина отклонения формы поверхности заготовки (местная или общая) , мкм.; – величина смещения и поворота поверхности, относительно технологических баз при центровке, мкм

Величина равна: при консольном креплении ; при установки в центрах ; где — величина удельного отклонения формы поверхности, мкм/мм; -расстояние от сечения для которого определяют величину отклонения формы до места крепления заготовки (при консольной обработке заготовки £ , а при обработке в центрах £0,5 , где L – общая длина заготовки, мм).

Величина определяется следующим образом:

где dз – допуск на диаметр базовой поверхности заготовки, использованной при центровке, мм.

Величина остаточного пространственного отклонения поверхности после выполнения перехода (операции) равна:

где Ку — коэффициент уточнения (табл. 25); – пространственное отклонение поверхности заготовки, мкм.

При обработке отверстий плавающим инструментом пространственные отклонения поверхности не исправляются, поэтому в дальнейших расчетах не участвуют.

Погрешность установки заготовки определяется по формуле:

(19)

где – погрешность базирования, мкм; – погрешность закрепления заготовки, мкм; при совмещении технологической и измерительной баз погрешность базирования = 0.

При базировании в центрах погрешность установки в радиальном направлении равна:

где — допуск на диаметральный размер заготовки, мм.

Деформацию заготовок при зажимной силе, направленной перпендикулярно обрабатываемой поверхности, для черновых заготовок принимают 100-150 мкм, после черновой обработки 50-65 мкм, после чистовой обработки 10-15 мкм.

При закреплении заготовок в приспособлениях тисочного типа погрешности закрепления находят из соотношения:

где — коэффициент, зависящий от характеристики поверхностей, воспринимающих силу зажима; для поверхностей до обработки Кз = 17,5х10-4; после черновой Кз = 5,8; b – ширина поверхности заготовки, мм.

Промежуточные размеры обрабатываемой поверхности по технологическим операциям (переходам) рассчитываются по формуле:

Dpi = Dном i + 2zmini,

где Dномi – номинальный размер обрабатываемой поверхности детали на предшествующей операции (переход), мм.

Таблица 25

Значение коэффициента уточнения Ку

Расчет промежуточной размеров поверхности производят путем последовательного приближения номинальных размеров детали по чертежу выполняемых на окончательной операции или переходе, к размерам заготовок в соответствии с технологической последовательностью обработки поверхности. Например, если необходимо определить промежуточный расчетный размер на черновую токарную операцию прибавляют минимальный расчетный припуск на чистовую обработку и т.д.

Минимальные (максимальные) промежуточные размеры технологических операций (переходов) определяют методом прибавления (для валов) или вычитания (для отверстий) минимальных (максимальных) значений промежуточных припусков:

Dmin = Dmini + 2zmini;

Dmax = Dmaxi + 2zmaxi;

где Dmaxi, Dmini – предельные размеры поверхностей по операциям (переходам), мм; 2zmini, 2zmaxi — предельные (округленные) в сторону увеличения согласно степени точности припуска на операцию (переход), мм.

По максимальным предельным размерам заготовки выбирают ближайшие размеры проката согласно стандарту на сортамент (см. табл. 27).

Действительный общий припуск на обработку детали равен:

2z0min = Dпр + Dдmin,

где Dпр — диаметр проката по стандарту, мм.

Рабочий чертеж на заготовку из проката допускается не разрабатывать.

Пример. Определить промежуточные припуски и промежуточные размеры при обработке поверхности вала диаметром 80f7 согласно рабочему чертежу (см. рис. 57). Исходная заготовка – горячекатаный прокат обычной точности В, ГОСТ 2590-71. После отрезки заготовки правится и центрируется.Тип производства – массовый.

Технологический маршрут обработки поверхности Æ80f7 предусматривает следующую последовательность выполнения операций:

— Операция 005. Токарная (черновая обработка).

— Операция 010. Токарная (чистовая обработка).

— Операция 015. Шлифовальная.

Решение. В данном типе производства токарную обработку вала можно выполнить на токарном многорезцовом полуавтомате. Заготовки устанавливается в центрах. Шлифовальная обработка выполняется на круглошлифовальном станке. Заготовка устанавливается на жестких центрах.

Для наглядности расчет промежуточной припусков и промежуточных размеров обработки поверхности представлен в таблице (см. табл. 24).

Точность и качество поверхности после механической обработки устанавливаем по таблице 27.

Допуски на изготовление детали выбираем по таблицам: для заготовок из проката по ГОСТ 2590-71, для заготовок, полученных методом горячей объемной штамповки, по ГОСТ 7505-74, на литые заготовки по ГОСТ 1855-55, ГОСТ 2009-55 и на размеры, подлежащие обработке по ГОСТ 25347-82.

Элементы припусков (Rz и h) назначаем по табл. 26 и 27 в зависимости от метода обработки поверхностей заготовки и состояния проката.

Расчетный минимальный припуск на черновую обработку поверхности определяем по формуле (15), а параметры припусков выбираем по табл. 12.

Выбрав по таблицам величину удельного отклонения формы равную Ку= 0,07 мкм/мм и определив расстояние Lк от сечения, для которого определяется кривизна, до места опоры при установке в центрах определяется из отношения Lk£0,5 = 0,5 × 300 = 150 мм, где L – общая длина заготовки, L = 300 мм рассчитаем величину отклонения формы поверхности в зависимости от установки заготовки.

мкм

Таблица 26

Качество наружной поверхности горячекатаного проката.

Таблица 27

Точность и качество поверхности заготовок из проката после механической обработки

Величина смещения и поворота поверхности в процессе центровки заготовки составит:

мм

где d3 — допуск на диаметр базового поверхности, мм dз = 1,8 мм.

Таблица 28

Удельное отклонения горячекатаного проката

Поверхностное отклонение на черновую обработку поверхности заготовки определим по формуле (18):

мкм

Рассчитаем погрешность установки заготовки при базировании в центрах:

мкм

На основании значения , определим минимальный припуск на черновую обработку по формуле 15:

Тогда, максимальный припуск на черновую обработку поверхности детали будет равен:

мкм,

Величину остаточного поверхностного отклонения поверхности заготовки после выполнения черновой обработки определим как:

мкм,

где (см. табл. 26)

Величина погрешности установки при чистовой обработки поверхности заготовки составит

мкм

При последующей обработке поверхности детали погрешности установки из-за малости ее величины в расчет не принимаем.

Расчетный минимальный и максимальный припуски на чистовую обработку поверхности детали определим по формулам (15 ) и (17):

2zmin = 2(60 + 60 + ) = 322,5 мкм;

2zmax = 2(322,5 + 460 + 70) = 1705 мкм.

Расчетный минимальный и максимальный припуски на шлифовальную обработку поверхности составит:

2zmin = 2(6 + 12) = 36 мкм;

2zmax = 2 (36 + 70 + 30) = 272 мкм.

Промежуточные расчетные размеры по обрабатываемым поверхности по технологическим переходам будут равны:

— для чистовой токарной обработки:

Dmin =Dmin + 2zmin шл = 80 + 0,036 = 80,036 мм;

— для черновой токарной обработки:

Dр.черн = Dр.чист + 2zmin чист = 80,036 + 0,323 = 80,359 мм;

— для заготовки детали:

Dр.з = Dр.черн + 2zmin = 80,359 + 2,4 = 82,759 мм.

Промежуточные размеры по технологическим переходам определяют методом прибавления (для валов), вычитания (для отверстий) значений припусков по максимальным и минимальным значениям, начиная с размера детали установленного чертежом.

Dчист = Dд + 2zmin шл = 79,94 + 0,04 = 79,98 мм;

Dmin чист = Dчист + 2zmin чист = 79,98 + 0,30 = 80,28 мм;

Dmin 3 = Dчерн + 2zmin черн = 80,28 + 2,4 = 82,68 мм.

Максимальные предельные промежуточные размеры:

Dmax чист = Dmax + 2z max шл = 79,97 + 0,27 = 80,24 мм;

Dmax черн. = Dmax + 2zmax чист = 80,12 + 1,7 = 81,82 мм;

Dmax 3. = Dmax + 2zmax черн = 81,28 + 4,60 = 85,88 мм.

По максимальным размерам заготовки выбираем диаметр проката по ГОСТ 2590-71. Диаметр проката — Æ90 мм.

Расчет промежуточных припусков, промежуточных размеров и установление на размеры допусков позволяет составить схема расположения полей припусков и допусков для обрабатываемой поверхности. (см. рис. 24).