Методы определения припусков. Расчет припусков на механическую обработку

Расчет припусков на механическую обработку

Припуском называется слой материала, который необходимо удалить с поверхности заготовки в процессе механической обработки для достижения заданной точности и качества поверхности. Припуски различают межоперационные (промежуточные) и общие.

Межоперационный припуск (Z_м) – слой материала, снимаемый с поверхности детали в процессе выполнения технологической операции.

, (14.11)

где D_i-1 – размер детали до начала выполнения технологической операции; D_i – размер детали после выполнения технологической операции.

Общий припуск (Z_о) – слой материала, снимаемый с поверхности заготовки до получения готовой детали.

, (14.12)

где D_заг – размер заготовки; D_дет – размер готовой детали.

Общий припуск может быть определен как сумма межоперационных припусков по формуле

. (14.13)

Припуски могут быть односторонними и двусторонними. Кроме того, они могут быть симметричными и асимметричными (рис. 14.3).

Z₁

Z₁

Z₂

Z₁

Z₂

Z₁

Z₁ = Z₂

Z₁ ≠ Z₂

а б

в г

Рис. 14.3. виды припусков на механическую обработку: а − односторонний;

б – двусторонни1 равномерный для плоской детали; в – неравномерный припуск

для плоской детали; г – равномерный припуск для детали класса тел вращения.

Установление оптимальных припусков на механическую обработку и технологических допусков на размеры заготовок по всем выполняемым переходам имеет существенное технико-экономическое значение при разработке технологических процессов изготовления деталей.

Увеличенные припуски вызывают излишний расход материала и введение дополнительных проходов, увеличивают трудоемкость обработки, расход энергии и режущего инструмента. При увеличенных припусках нередко удаляется наиболее износостойкий слой обрабатываемой детали.

Уменьшенные припуски не обеспечивают полного удаления дефектного слоя и получения требуемой точности и шероховатости поверхности. Иногда создаются неприемлемые условия работы режущего инструмента по литейной корке или окалине. В результате недостаточных припусков возрастает брак, что повышает затраты на выпускаемую продукцию.

Определение оптимальных припусков тесно связано с установлением предельных промежуточных (межоперационных) размеров и размеров заготовки. Эти размеры необходимы для конструирования штампов, пресс-форм, моделей, стержневых ящиков, приспособлений, специального режущего и мерительного инструментов. А также для настройки металлорежущих станков, межоперационного контроля.

В машиностроении существуют два способа определения припусков: опытно-статистический и расчетно-аналитический.

Опытно-статистический метод расчета припусков.

При этом методе общие и межоперационные припуски выбираются из таблиц, которые составляются на основе опытных данных. Таблицы припусков составляются на основе данных передовых машиностроительных заводов, затем обобщаются и систематизируются. Опытно-статистические данные во многих случаях оказываются завышенными, так как не учитывают конкретных условий обработки.

Расчетно-аналитический метод определения припусков.

Этот метод разработан профессором В. М. Кованом. Метод основан на том, что промежуточный припуск должен быть достаточным для снятия слоя металла, включающего в себя погрешности обработки, дефектного слоя и погрешности установки.

При расчете припусков определяют минимальный (Z_min) и максимальный (Z_max). Иногда в расчетах используют номинальный припуск (Z_ном).

Минимальный припуск определяется следующими факторами.

1. Высота микронеровностей поверхности, полученная на предшествующем переходе механической обработки. R_zi-1. При расчете припусков на первую технологическую операцию величину R_zi-1 принимают по исходной заготовке. Она зависит от метода, режимов и условий выполнения предшествующей операции.

2. Состояние и глубина дефектного слоя T_i-1, полученная на предшествующем переходе. У литых заготовок, особенно из серого чугуна, поверхностный слой состоит из перлитной корки, наружная часть которого нередко имеет формовочный песок. Этот слой является дефектным и он должен быть удален. У стальных поковок и штамповок поверхностный слой имеет обезуглероженную зону. Этот слой снижает предел выносливости материала, поэтому он должен быть удален. Изложенное можно представить графически (рис. 14.4).

R_i-1

T_i-1

А

В

С

Рис. 14.4. Принципиальная схема составляющих припуска

А – удаляемый поверхностный слой; В – не удаляемый поверхностный слой;

С – основной металл.

3. Пространственные погрешности ρ_i-1. К пространственным погрешностям относятся погрешности расположения поверхностей детали относительно базовых поверхностей (рис. 14.5). К ним относятся: отклонение от соосности наружной поверхности и растачиваемого отверстия заготовок для изготовления втулок (рис. 14.5, а); отклонение от соосности ступеней базовым шейкам или линии центровых гнезд заготовок ступенчатых валов; отклонение от перпендикулярности торцовой поверхности относительно оси цилиндрической заготовки (рис. 14.5, б); отклонение от параллельности обрабатываемой и базовой поверхностей и другие погрешности.

ρ_i-1

Δ_изг = ρ_i-1

б

а

Рис. 14.5. Пространственные погрешности заготовок:

а – отклонение от соосности втулок; б – изгиб заготовок в виде прутка.

4. Погрешность установки на выполняемом переходе ε_у. Нестабильность положения обрабатываемой заготовки в приспособлении должна быть компенсирована припуском. Величина припуска ε_у зависит от метода закрепления и способа установки заготовки в приспособлении, а также вида и состояния приспособления (точность изготовления и износ установочных элементов).

При обработке плоских поверхностей с одной стороны минимальный припуск равен

. (14.14)

При обработке плоских поверхностей с двух сторон минимальный припуск равен

. (14.15)

При обработке деталей класса тел вращения минимальный припуск определяется по формуле

. (14.16)

При обработке в центрах ε_у = 0, поэтому формула (1.39) принимает вид

. (14.17)

При развертывании плавающей разверткой и протягивании отверстий смещения и увод оси не устраняются, а а погрешности установки в этом случае нет

. (14.18)

При суперфинишировании

. (14.19)

При шлифовании после термической обработки поверхностный слой нужно сохранить, поэтому погрешность T_i-1 из формулы исключается

при обработке плоских поверхностей;

при обработке деталей класса тел вращения.

Расчет минимального припуска можно представить в виде блок-схемы (рис. 14.6).

При расчете минимального припуска величину пространственной погрешности можно определить расчетным путем в зависимости от схемы установки заготовки при выполнении операции.

При установке заготовки в центрах

, (14.20)

где Δ_кр – удельная кривизна заготовки, мкм/мм; L – длина заготовки.

При установке обрабатываемой заготовки в патроне

Припуск Z_min

R_zi-1

T_i-1

ρ_i-1

ε_у

Вид обработки

Вид обработки

Метод получения заготовки

Метод установки

Таблица

Таблица

Таблица

Рис. 14.6. Блок-схема расчета минимального припуска на обработку

. (14.21)

Величина Δ_кр зависит от габаритных размеров заготовки, способа ее получения и вида механической обработки. Числовые значения Δ_кр приведены в таблицах.

Дата добавления: 2014-01-07