РОЗМІРІВ ЗАГОТОВКИ

Мета: набути практичні навички визначення припусків механічної обробки аналітично, за таблицями та емпірично.

 

6.1.Загальні відомості

Припуск — шар матеріалу, що видаляється з поверхні заготовки для досягнення заданих властивостей оброблюваної поверхні деталі, її розмірів та положення відносно інших поверхонь. Припуск на обробку поверхонь деталей може бути призначений за довідковими таблицями або на основі розрахунково-аналітичного методу. Розрахунковою величиною припуску є мінімальний припуск на обробку, достатній для усунення на виконуваному переході похибок обробки і дефектів поверхневого шару, отриманих на попередньому переході або операції і компенсації похибок, що виникають на виконуваному переході. Мінімальний припуск при обробці зовнішніх і внутрішніх поверхонь обертання (двосторонній припуск)

; (6.1)

при обробці поверхонь обертання в центрах

; (6.2)

при послідовній обробці протилежних поверхонь (однобічний припуск)

; (6.3)

при одночасній обробці протилежних поверхонь (двосторонній припуск)

; (6.4)

де Rz_i-1 — висота нерівностей профілю на попередньому переході; h_i-1 - глибина дефектного поверхневого шару на попередньому переході (зневуглецьований або вибілений чи наклепаний шар); Δ_Σi-1 - сумарні відхилення розташування поверхні (відхилення від паралельності, перпендикулярності, співосності) на попередньому переході; ε_i — похибка встановлення заготовки на виконуваному переході.

Відхилення Δ_Σ необхідно враховувати в заготовці (під перший технологічний перехід); після чорнової і напівчистової обробки лезовим інструментом (під наступний технологічний перехід), після термічної обробки. У зв'язку з закономірним зменшенням величини Δ_Σ; при обробці поверхні за кілька переходів на стадіях чистової й оздоблювальної обробки нею нехтують. На основі розрахунку проміжних припусків визначають граничні розміри заготовки по всіх технологічних переходах. Проміжні розрахункові розміри встановлюють у порядку, зворотному ходу технологічного процесу обробки цієї поверхні, тобто від розміру готової деталі до розміру заготовки, шляхом послідовного додавання (для зовнішніх поверхонь) до вихідного розміру готової деталі проміжних припусків або шляхом послідовного вирахування (для внутрішніх поверхонь) від вихідного розміру готової деталі проміжних припусків. Найменші (найбільші) граничні розміри по всіх технологічних переходах визначають шляхом округлення у бік збільшення (зменшення) розрахункових розмірів. Округлення роблять до того знака десяткового дробу, з яким задано допуск на розмір для кожного переходу. Найбільші (найменші) граничні розміри визначають шляхом додавання (вирахування) допуску до округленого найменшого (найбільшого) граничного розміру.

Граничні значення припусків Z_max визначають як різницю найбільших (найменших) граничних розмірів і Z_min як різницю найменших (найбільших) граничних розмірів попереднього і виконуваного (виконуваного і попереднього) переходів.

Загальні припуски Z_0max і Z_0min визначають як суму проміжних припусків на обробку:

Z _{0 max} = Σ _{Z i max}; (6.5)

Z _{0 min} = Σ _{Z i min}; (6.6)

Правильність розрахунків визначають за рівняннями

Z _{i max} - Z _{i min} = T_i-1 - T_i; (6.7)

2Z _{i max} - 2Z _{i min} = T_Di-1 - T_Di ; (6.8)

Z _{0 max} - Z _{0 min} = T_з – T_д; (6.9)

2Z _{0 max} - 2Z _{0 min} = T_Dз – T_Dд; (6.10)

 

де T_i-1, T_Di-1 — допуски розмірів на попередньому переході; T_i, T_Di - допуски розмірів на виконуваному переході; T_з, T_Dз — допуски на заготовку; T_д, T_Dд — допуски на деталь.

При необхідності знаходять номінальні розміри. Для зовнішніх поверхонь номінальний розмір заготовки дорівнює найбільшому розмірові, тобто

а = а_max; (6.11)

на кресленнях вказують

а_max(-T); (6.12)

 

для внутрішніх поверхонь номінальний розмір заготовки дорівнює найменшому розмірові, тобто

а = а_min; (6.13)

 

на кресленнях указують

. (6.14)

 

Якщо допуск розташований симетрично відносного номінального розміру, то

. (6.15)

 

У рівняннях (6.11) – (6.15) а, а_max, а_min – відповідно номінальний, найбільший, найменший граничні розміри заготовки.

Припуски, а також граничні проміжні і вихідні розміри заготовки зручно визначати, заповнюючи спеціальну таблицю (табл. 6.1).

Рисунок 6.1 - Ескіз східчастого вала

 

Приклад. Трисхідчастий вал (сталь 45) виготовляють зі штампованої заготовки II класу точності (рис. 6.1). Маса заготовки 2 кг. Токарній операції передувала операція фрезерно-центрувальна, у результаті якої були фрезеровані торці і висвердлені центрові отвори. Базування заготовки на фрезерно-центрувальній операції здійснювалося на поверхні D₁ і D₃ (D₁ = D₃ = 25 мм). Шийка вала з діаметром D₂ має діаметр 55h6_(-0,02). Розрахувати проміжні припуски для обробки шийки D₂ аналітичним методом. Розрахувати проміжні розміри для виконання кожного переходу.

Розв'язання. Відповідно з заданими умовами встановлюємо маршрут обробки циліндричної поверхні D₂ [1, С. 8—9, табл. 4]:

чорнове обточування;

чистове обточування;

попереднє шліфування;

остаточне шліфування.

Уся зазначена обробка виконується з установкою заготовки в центрах.

Заносимо маршрут обробки в графу 1 (див. табл. 6.1). Дані для заповнення граф 2, 3 для штампованої заготовки узяті з [2, С. 186, табл. 12], для механічної обробки - з [1, С. 188, табл. 25]. Дані графи 8 для заготовки узяті з [3, С. 245, табл. 47], а дані для обробки різанням - з [1, С. 8, табл. 4].

Розрахунок відхилень розташування поверхонь:

Величину відхилень для штампованої заготовки при обробці в центрах визначають по [1, С. 187, табл. 18]

Δ_Σ =мкм,

де Δ_Σк – загальне відхилення осі від прямолінійності;

Δ_Σк = 2·Δ_к·lк = 2·0,15·80 = 24 мкм,

тут l_к – розмір від перерізу, для якого визначається кривизна до торця заготовки рівний (l = l₁ + l₂) для розглянутого випадку l₁ + l₂ = 80 мм; Δ_К – питома кривизна, мкм на 1 мм довжини (у маршруті передбачене виправлення заготовки на пресі, після якої Δ_К = 0,15 мкм/мм) [1, С. 186, табл. 16]; середній діаметр, який необхідно знати для вибору величини Δ_К, визначається як

мкм;

Δ_у – зсув осі заготовки в результаті похибки центрування;

Δ_y =мм,

де Т = 1,8 – допуск на діаметральний розмір бази заготовки, використаної при центруванні, мм [3, С.245, табл. 47].

Таблиця 6.1 - Результати розрахунку припусків на обробку до граничних розмірів на технологічних переходах

Маршрут обробки поверхні діаметром D2,	Елементи припуску, мкм	Розрахункові величини	Допуск на виконувані розміри, мкм	Прийняті (округлені) розміри заготовки по переходах, мм	Граничний припуск, мкм
Rz	h	ΔΣ	ε	припуску Zi, мкм	мінімаль­ного діа­метра, мм	найбільші	найменші	Zmax	Zmin
Штампування Точіння: чорнове чистове   Шліфування: попереднє остаточне	—	—	1,2     —	—       —	—	57,122   55,402 55,142     55,040 54,980		59,0   55,80 55,27     55,10 55,00	57,0   55,40 55,15     55,04 54,98	—   3,2 0,53     0,17 0,1	—   1,6 0,25     0,11 0,06

Чорнове обточування. Величину залишкових просторових відхилень Δ_r визначають з рівняння

Δ_r = K_у· Δ_Σ = 0,06·500 = 30 мкм,

де K_у = 0,06 — коефіцієнт уточнення [1, С. 190, табл. 29].

Чистове обточування. Величина залишкових просторових відхилень Δ_r = K_у· Δ_Σ = 0,04 – 30 = 1,2 мкм, тут K_у = 0,04 [1, С. 190, табл. 29]. Розрахункові величини відхилень розташування поверхонь заносимо в графу 4 табл. 6.1.

Розрахунок мінімальних припусків на діаметральні розміри для кожного переходу роблять за рівнянням (6.2):

чорнове обточування 2·Z_imin = 2·(160+200+501) = 1721 мкм;

чистове обточування 2·Z_imin = 2·(50+50-г30) = 260 мкм;

обдирне шліфування 2·Z_imin = 2·(25+25+1,2) = 102 мкм;

остаточне шліфування 2·Z_imin = 2·(10+20) = 60 мкм.

Розрахункові значення припусків заносимо в графу 6 табл. 6.1.

Розрахунок найменших розрахункових розмірів на технологічних переходах робимо, складаючи значення найменших граничних розмірів, що відповідають попередньому технологічному переходові, з величиною припуску на виконуваний перехід:

54,98+0,06==55,04 мм;

55,134+0,102 ==55,142 мм;

55,142+0,26=55,402 мм;

55,402+1,72=57,122 мм.

Найменші розрахункові розміри заносимо в графу 7 табл. 6.1 Найменші граничні розміри (округлені) заносимо в графу 10 табл. 6.1.

Потім визначаємо найбільші граничні розміри на переходах:

54,980+0,020 ==55 мм;

55,040+0,060=55,1 мм;

55,150+0,120=55,27 мм;

55,400+0,400=55,8 мм;

57+2=59 мм.

Результати розрахунків вносимо в графу 9 табл. 6.1.

Розрахунок фактичних максимальних і мінімальних припусків на переходах робимо, віднімаючи відповідно значення найбільших і найменших граничних розмірів, що відповідають виконуваному і попередньому технологічному переходам:

Максимальні припуски: Мінімальні припуски:

55,1 – 55 = 0,1 мм; 55,04 – 54,98 = 0,06 мм;

55,27 – 55,1 = 0,17 мм; 55,15 – 55,04 = 0,11 мм;

55,8 – 55,27 = 0,53 мм; 55,4 – 55,15 = 0,25 мм;

59 – 55,80 = 3,2 мм, 57 – 55,4 = 1,6 мм.

Результати розрахунків заносимо в графу 11 і 12 табл. 6.1.

Розрахунок загальних припусків робимо за рівняннями:

найбільшого припуску Z _{0 max} = ΣZ _max = 0,1+0,17+0,53+3,2 = 4 мм;

найменшого припуску Z _{0 max} = ΣZ _max = 0,06+0,11+0,25+1,6 = 2,02 мм.

Перевірку правильності розрахунків проводимо за рівняннями (6.9):

Z _{0 max} – Z _{0 min} = 4 – 2,02= T_з – T_д = 2,0 – 0,02=1,98 мм.

Завдання 1. Чотирьохсхідчастий вал виготовляють із штампованої заготовки II класу точності. Умови виконання операції і маршрут обробки елементарних поверхонь для варіантів 1—10 такі ж, як у задачі 1 (див. табл. 6.2, графа 1). Для варіантів 11—20 маршрут обробки поверхні той же, що і для варіантів 1—10, але перед попереднім шліфуванням передбачається термообробка заготовки в печах. Питому кривизну, що виникає після термообробки, див. [1]. Розрахувати припуски і проміжні розміри на переходах. Дані до задачі приведені в табл. 6.2.

Завдання 2. Чотирьохсхідчастий вал (див. рис.6.2 та табл. 6.2) виготовляють зі сталевої штампованої на молотах заготовки II класу точності (нормального). Параметр шорсткості шийки вала діаметром D приймемо R_а=2,5 мкм. Умови виконання операцій див. у задачі 2. Визначити припуски на заготовку за таблицями [3, С. 249, табл. 49] і розрахунково-аналітичним методом. Розрахувати економію матеріалу за рахунок застосування розрахунково-аналітичного методу визначення припусків при річному обсязі випуску деталей 20 тис. шт.

 

 

Рисунок 6.2 - Ескіз вала до завдань 1 та 2

 

Таблиця-6.2. Розмірна характеристика чотирьохсхідчастого вала

Варіанти	Діаметр шийок, мм	Довжина L, мм	Довжина ступенів, мм	Маса заготовки G3, кг
D1, D4	D2	D3	l1	l2	l3
1; 11								2,0
2; 12								4,7
3; 13								1,0
4; 14								8,2
5; 15								1,5
6; 16								9,1
7; 17		'60						4,1
8; 18								13,8
9; 19								2,9
10; 20								7,5