Расчет припусков на диаметральные размеры

Рассчитываем припуски на обработку и промежуточные предельные размеры на поверхность Ø55h6, т.к. она является одной из наиболее точных.

Заготовка – поковка повышенной точности, полученная штамповкой. Масса заготовки 5,45 кг.

Технологический маршрут обработки поверхности состоит из обтачивания чернового и чистового, шлифования. При точении деталь устанавливается в патрон и поджимается задним центром, на шлифовальной операции обработка производится в центрах. Схема базирования при шлифовании показана на рисунке 16.

Рисунок 16. Схема базирования при шлифовании поверхности Ø55h6

Определяем минимальные припуски, пользуясь формулой:

,

где  - наименьший припуск на обработку;

 - высота неровностей профиля (характеризует шероховатость поверхности) на предшествующем переходе;

 - глубина дефектного поверхностного слоя значение допуска на предшествующем переходе;

 - суммарное значение пространственного отклонения на предшествующем переходе;

- погрешность установки заготовки на выполняемом переходе.

Исходные данные для расчета припусков на токарной черновой операции выбираем в соответствии с параметрами заготовки, то есть штампованной поковки, масса которой составляет 5,45 кг. Качество поверхностей заготовки равно R_z = 150 мкм и Т = 250 мкм выбираем по таблицам.

Суммарное значение пространственных погрешностей для заготовки из штампованной поковки определяется по формуле:

,

где  - наибольшая кривизна заготовки;

 - погрешность центровки поковки [мкм];

- погрешность смещения.

При обработке в центрах наибольшую кривизну заготовки определяем как:

,

 ,

где  - удельное значение кривизны заготовок (при данной длине = 0,7) в [мкм/мм];

L - длина заготовки [мм].

Погрешность центрования заготовки:

 ,                                     (1.10)

где  - допуск на диаметральный размер базовой поверхности заготовки, используемый при зацентровке, мм.

На фрезерно-центровальной операции допуск на поверхности, используемые в качестве базовых определим для штамповок группы стали М2, степени сложности С2, Т5 и исходный индекс 15:

δз = 3.6 ( ) мм;

0,7·150 = 105мкм =0,105мм;

мм;

мм.

Далее рассчитываем остаточное пространственное отклонение на обработанных поверхностях, имеющих исходные отклонения, которые являются следствием копирования погрешности при обработке.

,                                     (1.11)

где - коэффициент уточнения формы, для различных видов заготовок и методов обработки:

· после чернового обтачивания штампованных заготовок мкм;

· после чистового точения штампованных заготовок 

 мкм;

Минимальный припуск:

- под черновое обтачивание

2·1775 мкм;

- под чистовое обтачивание

мкм;

- под шлифование

2·115 мкм;

Аналогично предыдущему примеру производим расчёт по остальным графам таблицы.

Графу «Расчётный размер» (dр) заполняем, начиная с конечного размера (с чертежа) путём последовательного прибавления расчётного минимального припуска каждого технологического перехода. Величина Ø55h6(_-0,019), принимаемая для расчёта, берётся минимальная, т.е. 54,981мм.

мм;

мм;

мм;

Записываем в соответствующую графу «Допуск δ» получившиеся значения допусков на каждый технологический переход и заготовку. Далее заполняем следующую графу «Предельный размер d_min», также для каждого технологического перехода и заготовки, округляя расчётные значения в большую сторону. Округлённое значение должно иметь тот же знак десятичной дроби, что и допуск на размер для каждого перехода.

;

d max 3 = 54,981+0.019 = 55.000 мм;

d max 2 = 55.211+0.074 =55.285 мм;

d max 1 = 55.69+0.74=56,43мм;

d max заг = 59,2+3.6 =62,8 мм.

Определяем предельные значения припусков и как разность

наибольших предельных размеров (для ) и наименьших предельных размеров (для ) предшествующего и выполняемого переходов:

мм = 285 мкм;

мм = 1145 мкм;

мм = 6370 мкм;

мм = 230 мкм;

мм = 479 мкм;

мм = 3510 мкм.

Общие припуски  и  рассчитываем по формуле (1 и 2), суммированием промежуточных припусков и , соответственно.

,                                 (1)

,                                (2)

мкм;

мкм.

Номинальный припуск, рассчитываемый по формуле (3), в данном случае, определяется с учётом несимметричного расположения поля допуска заготовки:

,                          (3)

где и - допуски на диаметр заготовки и детали.

мкм.

Номинальный диаметр рассчитываем по формуле (4).

,                               (4)

где - минимальный диаметр обработанной поверхности детали.

мм ≈ 60 мм.

Схему графического расположения припусков и допусков на обработку поверхности Ø55h6 можно увидеть на рисунке 17.

На остальные диаметральные обрабатываемые поверхности детали «Шестерня - вал» припуски и допуски сводим в таблицу 5. 

На рисунке 17 показана схема расположения припусков и допусков на рассматриваемые поверхности.

Таблица 4

Расчёт припусков и предельных размеров по технологическим переходам на обработку поверхности Ø55h6 шестерни-вала

Технологич переходы обработки поверхности Ø55h6	Элементы припуска, мкм				Расчётн. припуск	Расчётн. размер dр, мм	Допуск δ,мкм	Предельн. размер, мм			Предельн. значения припусков, мкм
	Rz	T	ρ	ε				dmin		dmax
Заготовка	150	250	1370			59,237	3600	59,2		62,8
Обтачивание:
Черновое   Чистовое	50	50	82	110	2·1775	55,687	740		55,69	56,43	3510	6370
	30	30	55	110	2·238	55,211	74		55,211	55,285	479	1145
Шлифование	5	15			2·115	54,981	19		54,981	55,000	230	285

Таблица 5

Припуски и межоперационные размеры при обработке диаметральных поверхностей, мм

КТЭ	Наименование перехода	Размер, получаемый на переходе	Припуск, мкм
			2Zmax	2Zmin	2Zном
П11	Черновое точение	∅	5410	3510	4130
П12	Чистовое точение	∅	1099	479	541
П13	Шлифование	∅	292	230	246
П21	Черновое точение	∅	5410	3510	4710
П22	Чистовое точение	∅	1239	479	1219
Е11	Черновое точение	∅	5410	3510	3810

Продолжение таблицы 5

Е12	Чистовое точение	∅	779	479	553
П31	Черновое точение	∅	5410	3510	4250
П32	Чистовое точение	∅	1219	479	779
П41	Черновое точение	∅	6370	3510	4250
П42	Чистовое точение	∅	1145	479	553
П43	Шлифование	∅	285	230	249
П51	Черновое точение	∅	5110	3510	4130
П52	Чистовое точение	∅	1099	479	639
П61	Черновое точение	∅	4810	3510	4030
П62	Чистовое точение	∅	999	479	689

Рисунок 17. Схема графического расположения припусков и допусков на обработку поверхности Ø55h6

Для расчета припусков на торцевые размеры используется размерный анализ. Схема обработки торцевых поверхностей детали показана на рисунке 18.

Рисунок 18 Схема обработки торцевых поверхностей детали «Шестерня - вал»

На рисунке 1.10 буквой Б⁰ обозначены размеры заготовки, нижним индексом обозначены отдельные элементы детали. Б₁, Б₂, Б₃, Б₄, Б₅ – соответствующие операции (1 – фрезерно-центровальная, 2,3 – токарная черновая установ 1 и установ 2, 4,5 – токарная чистовая Установ 1 и установ 2). Цифрами 1⁰ -7⁰ обозначеныя поверхности заготовки, а 1-7 – готовые обработанные поверхности.

На первой фрезерно-центровальной операции за один установ обрабатываются оба торца детали,  и  - соответствующие припуски.

На токарная черновой операции обрабатываются торцы детали за два установа. На первом получаются припуски , , , а на втором - , .

На токарной чистовой операции также, как и на предыдущей операции, за два установа получаем - , , и , .

Составляем уравнения технологических размерных цепей для каждого замыкающего звена. Количество уравнений равно количеству припусков, то есть 12.

Для того, чтобы составить уравнение, необходимо, не прерываясь, двигаться от одной линии к другой по горизонтальным и вертикальным линиям. При этом нельзя двигаться по размерам детали и проходить через другие детали. Все размеры включаются в размерную цепь. Следовательно, получаем:

;

;

;

;

;

;                                     

;

;

;

;

;

.

Для решения уравнений из всех размеров выбираем те, которые известны, то есть чертежные размеры с номинальными значениями и предельными отклонениями. На размеры заготовки известен только допуск, остальные размеры получатся в ходе решения уравнений.

Чтобы рассчитать припуск упростим уравнение

. Так как размеры  равны, то они взаимно уничтожаются. Следовательно, рассчитаем припуск для уравнения , где =57( ), =h10( ):

1. По формуле находим минимальные значения Z:

                         ,                                            

где R_z – высота шероховатости поверхности заготовки, образовавшейся на предшествующей операции;

  T – глубина дефектного слоя заготовки, образовавшегося на 

         предшествующей операции;

  ρ – пространственное отклонение поверхности, полученное на

        предшествующей операции.

Данные значения выбираем по справочнику, в зависимости от вида обработки. Для данного припуска R_z=0,01, Т=0,03, ρ=0,07, следовательно:

2. Определяем координаты середин полей допусков составляющих звеньев:

где EI – нижнее отклонение; ES – верхнее отклонение.

Следовательно:

3. Рассчитываем сумму полей допусков составляющих звеньев:

                                                  ,                                             

4. Рассчитываем номинальное значение замыкающего звена:

                                        ,                             

    где  – минимальное значение припуска;

    Em_z– середина поля допуска замыкающего звена;

    ω – экономически - статистическая точность.

Припуск  

Аналогично рассчитываем остальные уравнения и записываем их в таблицу 6. На рисунке 19 показан эскиз заготовки.

Таблица 6

Припуски на торцевые поверхности

Уравнение	Минимальное значение	Середина полей допусков	Сумма полей допусков, ω	Припуск
	0,36	0,66	2,72	1,14
	0,36	-1,71	7,22	3,86
	0,36	2,31	9,42	2,76
	0,36	1,54	3,14	1,96
	0,36	-0,37	3,4	1,14
	0,36	-0,22	1,04	1,1
	0,44	0,49	3,86	1,9
	0,29	-0,53	2,5	1,85
	0,29	-0,31	1,49	1,35
	0,17	-0,09	0,42	0,47
	0,11	-0,04	0,17	0,23
	0,29	-0,22	1,45	1,24

Рисунок 19. Эскиз заготовки

Заключение

Одной из основных задач, решаемых с помощью групповых ТП, является уменьшение затрат при переходе к выпуску новой детали. Для этого при реализации группового проектирования нужно стремиться к использованию универсального автоматизированного оборудования, не требующего длительных работ по переналадке. Такому критерию наиболее полно соответствуют станки с ЧПУ, для переналадки которых может потребоваться только загрузка новой УП. Чтобы станки наиболее полно соответствовали требованиям групповой технологии, необходимо в инструментальных наладках предусматривать позиции для всех инструментов, нужных для обработки группы деталей. При этом наиболее эффективно применение унифицированных приспособлений, не требующих дополнительной переналадки при переходе на выпуск новых деталей. Если приспособления все-таки необходимо менять, то в них предусматривают элементы обеспечивающие установку на станок без дополнительной выверки и (в идеальном случае) без участия человека.

Еще одна возможность, которая реализуется с помощью группового проектирования, – это изготовление единичных и мелкосерийных деталей на высокотехнологичном оборудовании. Если при включении новой детали в группу не будет новых КТЭ, значит, данная деталь может обрабатываться без существенных дополнительных затрат, с помощью уже имеющегося группового ТП. Для этого потребуется только новая УП для станков с ЧПУ.

Таким образом, групповое проектирование позволяет использовать высокотехнологичное оборудование для деталей, выпускаемых малыми партиями, а в некоторых случаях – даже единичных.