Основы проектирования т.пр. механической обработки

4.1. Припуски на механическую обработку

Чертеж исходной заготовки отличается от чертежа готовой детали тем, что на обрабатываемых поверхностях предусматривают припуски, соответственно изменяющие размеры, а иногда и форму заготовок.

Общим припуском на обработку называется слой материала, удаляемый с поверхности исходной заготовки в процессе механической обработки с целью получения готовой детали.

Установление правильных припусков на обработку является ответственной технико-экономической задачей.

Операционный припуск – это слой материала, удаляемый с заготовки при выполнении одной технологической операции (ГОСТ 3.1109-82).

Рис. Схема расположения припусков и допусков на токарную обработку и шлифование вала (номинальные диаметры исходных заготовок – Dисх.заг. , после точения Dток, после шлифования Dшлиф., номинальные припуски: общий припуск на обработку Z_ном^общ, операционный припуск но точение Z_ном^ток и на шлифование Z_ном^шлиф

Z_ном.= D_{исх.заг}. – D_{дет.гот} (1) – общий номинальный припуск на обработку

Z_ном = Z_iном (2) где

Z_iном – номинальный (расчетный) припуск на отдельную операцию;

n – общее количество операций обработки детали.

Z_i^max = Z_i^min + ТА_i-1 + TA_i (3)

где ТА_i-1 и ТА_i – допуски для предшествующей и последующей операции или переходов.

Z_iном = Z_iном^min + TA_i-1 (4)

При ориентировочных расчетах можно принять Z_iном = (2 – 4) ТА_i-1 (для мех.обр.).

Существующие формулы для расчета припусков показывают, что припуск по существу является компенсатором всех погрешностей предыдущей обработки заготовки и погрешностей, связанных с выполнением данной технологической операции.

Данные для расчетно-аналитического метода определения припусков и промежуточных размеров можно найти в справочниках, сам метод применяется при проектировании исходных заготовок и отдельных операций тех.процесса крупносерийного и массового производства, а также процессов обработки крупных и особенно ответственных деталей серийного и единичного производства.

В условиях единичного и серийного производства обычных деталей средней точности часто пользуются нормативными таблицами припусков, полученными опытным путем, с корректировкой на форму детали и условий обработки. При пользовании таблицей следует учитывать, что даются значения номинальных, а не минимальных припусков и включают в себя значения допусков предшествующих операций. В связи с этим при изменении точности предшествующей обработки должны измениться и величины табличного припуска.

Расчет припусков на механическую обработку

1) Начинается с определения Z_i^min = Z₁ + (5) – для ТВ

Z_i^min = Z₁+Z₂+Z₃ (для обработки плоскостей, направление векторов погрешностей которых совпадает)

где Z₁ – слой металла, который необходимо удалить с заготовки для устранения неровностей после предыдущей обработки R_zi-1 дефектного слоя металла h_i-1, возникшего в связи с обезуглероживанием, коррозией, образования трещин и т.п.

Z₂ - слой металла, удаляемый для компенсации погрешностей формы и пространственных отклонений в расположении обрабатываемых поверхностей относительно базовых поверхностей исходной заготовки,

Z₃ – слой металла, удаляемый для компенсации погрешностей установки заготовки.

Для конкретных случаев формулы могут видоизменяться.

2) Устанавливается размер максимально возможного при неблагоприятном сочетании промежуточных размеров припуска Z^max по формуле (3).

3) Когда значение истинного припуска зависит от нескольких размеров, его величина Z во многих случаях может рассматриваться в качестве замыкающего звена А_о размерной цепи, т.е. Z = А_о, составляющими звеньями А_i, которой являются размеры, влияющие на величину припуска. Тогда в соответствии с формулой можно записать:

ТА_о = Z^max – Z^min = ТА_i , откуда Z^max = Z^min+ ТА_i

При числе размеров, от которых зависит колебание величины припуска ≥4, наибольший припуск может быть определен в соответствии с формулой

Z^max = Z^min+1,2

Расчет припусков может быть также произведен и по предельным размерам составляющих звеньев по формулам:

Z_o^min = ;

Z₀^max =

Используются, когда припуск применяется в качестве А₀.

Пример

Определить операционный припуск и размеры при обработке стального вала Ø 45h8, L = 100мм с R_z = 3,2 мкм последовательным обтачиванием и шлифованием, исходная заготовка – прокат.

Используя справочные данные для исходной заготовки: ES = 0,4 мм, EI = -0,7 мм; T = 250мкм.

Пространственная погрешность Z₂. Уд.кривизна Δ_к = 0,12 мкм, общая кривизна заготовки, обрабатываемой в центрах,

ρ_к = Z₂= Δ_к0,5L= .

Пространственная погрешность Z₃. Величина смещения оси заготовки в результате погрешности зацентровки ρ_ц = Z₃ = 0,25 , где Т- допуск в мм на диаметр базовой поверхности заготовки, использованный при центрировании; Z₃ = 0,25

Суммарное значение пространственной погрешности

Заготовка после обточки: погрешность по h11, поле допуска Т= 0,16 мм, R_z=20, h=30мкм, биение 0,1 мм=Z₃.

Справочные данные сводятся в таблицу, принимаемую в основу расчета минимальных операционных припусков. Расчет припусков и операционных размеров производится в направлении от обрабатываемой поверхности к исходной заготовке.

Шлифование: минимальный припуск:

Z^min=2(R_zi-1–h_i-1) +

Расчетный (номинальный) припуск Z

Z

Обтачивание D_ток=D^шл+Z =45+0,36=45,36 мм

Окончательно D_ток=45,36_-0,16 мм.

Минимальный припуск на обтачивание:

Номинальный (расчетный) припуск на обтачивание:

Расчетный диаметр заготовки.

D_{исх.заг.}=D_ток+Z_ном^ток=45,36+1,86=47,22 мм

По сортаменту принимается (ГОСТ 2590-57) Ø прутка D_{исх.заг.} = 48 мм

При этом практические размеры припусков на обтачивание составляют:

расчетный припуск Z =48 - 45,26=2,64 мм

Исходные данные для расчета