Расчет припусков. расчет припусков. Методическая разработка по уд оп. 08 Технология машиностроения
 Скачать 1.33 Mb.
|
|
Министерство образования, науки и молодежной политики Краснодарского края Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Краснодарского края «АРМАВИРСКИЙ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЙ ТЕХНИКУМ» МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА по УД: ОП.08 «Технология машиностроения» по теме: «Расчет припусков расчетно-аналитическим методом при проектировании технологических процессов механической обработки деталей машин» для обучающихся всех форм обучения по специальности 15.02.08 «Технология машиностроения» 2018 2 ОДОБРЕНО цикловой методической комиссией «Технология машиностроения» Протокол № 6 от «30» ноября 2018 г. Председатель ЦМК _________________ Т. А. Гришаева УТВЕРЖДАЮ Зам. директора по УР _________________ Л.А.Тараненко «____» ________________ 20___ г. Методическая разработка составлена в соответствии с рабочей программой по УД: ОП.08 «Технология машиностроения». Для выполнения практических работ, контрольных работ, курсовых и дипломных проектов обучающихся всех форм обучения по специальности 15.02.08 «Технология машиностроения», а так же обучающихся других специальностей, изучающих дисциплину «Технология машиностроения». Автор: Котляров Г. Н., преподаватель проф. дисциплин ГБПОУ КК «АМТ» Рецензенты: Быстрова С.А., преподаватель проф. дисциплин ГБПОУ КК «АМТ» Ковтонюк Ж. М., преподаватель проф. дисциплин ГБПОУ КК «АМТ» 3 Содержание Введение ................................................................................................................. 4 1. Классификация припусков на механическую обработку .......................... 5 2. Расчетно–аналитический метод опредеоления припусков ........................ 6 2.1. Факторы, определяющие величину припуска ........................................ 6 2.2. Минимальный припуск и его составляющие ......................................... 7 2.2.1. Назначение требований к шероховатости обработанных поверхностей ................................................................................................. 9 2.2.2. Глубина дефектного слоя ................................................................... 10 2.2.3. Расчет пространственных отклонений ............................................. 26 2.2.4. Изменение пространственных отклонений при многопереходной обработке поверхности ................................................................................. 36 2.3. Расчет погрешности установки ............................................................. 38 2.3.1. Определение погрешности установки .............................................. 38 3. Порядок расчёта припусков на обработку и предельных размеров ........... 50 4. Пример расчета ................................................................................................ 52 5. Список используемых источников ................................................................ 55 4 ВВЕДЕНИЕ При проектировании технологических процессов важное место занимает определение припусков на обработку. Установление оптимальных припусков на обработку и технологических допусков на размеры заготовок по всем переходам имеет существенное технико–экономическое значение. Преувеличенные припуски вызывают перерасход материала при изготовлении деталей и необходимость введения дополнительных технологических переходов, увеличивают трудоемкость процессов обработки, расход энергии, режущего инструмента, повышают себестоимость обработки детали. Припуском называется слой материала, удаляемый с поверхности заготовки для достижения заданной точности и качества поверхности детали. Назначение заниженных припусков не обеспечивает удаления дефектных слоев материала и достижения требуемой точности и качества обрабатываемых поверхностей, повышает требования к точности исходных заготовок и приводит к их удорожанию, увеличивает опасность появления брака. Физико-механические свойства поверхностного слоя характеризуются его твердостью, структурными и фазовыми превращениями, величиной, знаком и глубиной распространения остаточных напряжений, деформацией кристаллической решетки материала. При применении химико-термических методов обработки изменяется также химический состав материала поверхностного слоя. От качества поверхностного слоя детали во многом зависят ее эксплуатационные характеристики. Расчетно-аналитический метод определение припусков позволяет учесть конкретные условия выполнения технологического процесса. Согласно этому методу промежуточный припуск должен быть таким, чтобы при его снятии устранились погрешности обработки и дефекты поверхностного слоя, полученные на предыдущих технологических переходах. 5 Расчетно-аналитический метод определение припусков предусматривает расчет припусков по всем последовательно выполняемым технологическим переходам обработки данной поверхности детали (промежуточные припуски), их суммирование для определения общего припуска на обработку поверхности и расчет промежуточных размеров, определяющих положение поверхности, и размеров заготовки. Расчетной величиной является минимальный припуск на обработку, достаточный для устранения на выполняемом переходе погрешностей обработки и дефектов поверхностного слоя, полученных на предшествующем переходе, и компенсации погрешностей, возникающих на выполняемом переходе. Промежуточные размеры, определяющие положение обрабатываемой поверхности, и размеры заготовки рассчитывают с использованием минимального припуска. Расчетно-аналитический метод определение припусков представляет собой систему, включающую методы обоснованного расчета припусков, увязку расчетных припусков с предельными размерами обрабатываемой поверхности и нормативные материалы. 1. Классификация припусков на механическую обработку Различают общие и промежуточные припуски. Промежуточным припуском называют слой материала, снимаемый при выполнении данного технологического перехода. Общий припуск – это сумма всех промежуточных припусков снятых при обработке данной поверхности. Различают минимальные, номинальные и максимальные припуски на обработку. Расчету подлежит минимальный припуск на обработку. Колебание же размера обрабатываемой поверхности заготовки в пределах допуска на ее изготовление создает колебание величины припуска от минимального до максимального. 6 Величины припусков на обработку могут быть установлены опытно- статическим методом или определены с использованием расчетно- аналитического метода. После определения минимальных промежуточных припусков необходимо определить предельные промежуточные (межпереходные) размеры. Промежуточными (межпереходными) размерами называют размеры, получаемые на каждом технологическом переходе. 2. Расчетно–аналитический метод определения припусков 2.1. Факторы, определяющие величину припуска 1. Высота неровностей профиля 𝑅 𝑍𝑖−1 , полученная на предшествующем переходе обработки данной поверхности. Величина 𝑅 𝑍𝑖−1 зависит от метода, режимов и условий выполнения предшествующей обработки приводится в табл. 2.2–2.23. 2. Состояние и глубина поверхностного слоя 𝑇 𝑖−1 , полученные на пред- шествующем технологическом переходе. Этот слой, отличающийся от основного металла по механическим свойствам, наличию остаточных напряжений и структуре, включается в припуск не всегда. Разные металлы в зависимости от вида и режимов обработки имеют разную величину изменённого слоя. У заготовок, изготовленных из серого чугуна, изменённый слой представляет собой перлитную корку, которая обычно полностью удаляется в первом переходе при обработке лезвийным инструментом с целью сохранения его стойкости. Поэтому для последующих переходов обработки поверхности величина 𝑇 𝑖−1 принимается равной нулю. Стальные поковки и штамповочные заготовки имеют обезуглероженный поверхностный слой. Этот слой снижает предел выносливости металла, поэтому его следует удалить при механической обработке. Значения Т для 7 основных видов заготовок и методов механической обработки приводятся в табл. 2.2–2.23. 3. Суммарное значение пространственных отклонений 𝜌 𝑖−1 в расположении обрабатываемой поверхности относительно базовых поверхностей за готовки, оставшихся после выполнения предшествующего перехода. В минимальный припуск входят пространственные отклонения, имеющие самостоятельные значения, не связанные с допуском на выполняемый размер. Они могут быть заданы непосредственно как допустимая кривизна вала, коробление поверхностей, смещение и увод отверстия, непараллельность осей, неперпендикулярность, радиальное и торцевое биение и прочие, а также допуском на расположение, поверхности или оси, координирующим размером. Причинами пространственных отклонений могут быть: пространственные погрешности изготовления литейных форм и штампов; деформации детали в процессе обработки; погрешности взаимного положения рабочих элементов станка.+ 2.2. Минимальный припуск и его составляющие Структура минимального припуска показана на рис. 1. Рис. 1. Составляющие минимального припуска 𝑇 𝑖−1 8 Таблица 2.1 Значение минимального припуска определяется следующими формулами для различных вариантов обработки Вид обработки Расчетная формула Последовательная обработка противоположных или отдельно расположенных поверхностей 𝑍 𝑖 𝑚𝑖𝑛 = 𝑅 𝑍𝑖−1 + 𝑇 𝑖−1 + 𝜌 𝑖−1 + 𝜀 𝑖 Параллельная обработка противоположных плоскостей 2𝑍 𝑖 𝑚𝑖𝑛 = 2(𝑅 𝑍𝑖−1 + 𝑇 𝑖−1 + 𝜌 𝑖−1 + 𝜀 𝑖 ) Обработка наружных или внутренних поверхностей вращения 2𝑍 𝑖 𝑚𝑖𝑛 = 2(𝑅 𝑍𝑖−1 + 𝑇 𝑖−1 + √𝜌 𝑖−1 2 + 𝜀 𝑖 2 ) Обтачивания цилиндрической поверхности заготовки, установленной в центрах; бесцентровое шлифование 2𝑍 𝑖 𝑚𝑖𝑛 = 2(𝑅 𝑍𝑖−1 + 𝑇 𝑖−1 + 𝜌 𝑖−1 ) Развертывание плавающей разверткой, протягивание отверстий 2𝑍 𝑖 𝑚𝑖𝑛 = 2(𝑅 𝑍𝑖−1 + 𝑇 𝑖−1 ) Суперфиниш, полирование и раскатка (обкатка) 2𝑍 𝑖 𝑚𝑖𝑛 = 2𝑅 𝑍𝑖−1 Обработка лезвийным или абразивным инструментом без выдерживания размера черновой поверхности 𝑍 𝑑 = 𝑅 𝑍𝑖−1 + 𝑇 𝑖−1 + 0,25 ∗ 𝛿 𝑖−1 ) Шлифование после термообработки: а) при наличии б) при отсутствии a) 𝑍 𝑖 𝑚𝑖𝑛 = 𝑅 𝑍𝑖−1 + 𝜌 𝑖−1 + 𝜀 𝑖 2𝑍 𝑖 𝑚𝑖𝑛 = 2(𝑅 𝑍𝑖−1 + 𝜌 𝑖−1 + 𝜀 𝑖 ) б) 𝑍 𝑖 𝑚𝑖𝑛 = 𝑅 𝑍𝑖−1 + 𝜌 𝑖−1 2𝑍 𝑖 𝑚𝑖𝑛 = 2(𝑅 𝑍𝑖−1 + 𝜌 𝑖−1 ) Расчетный припуск не должен быть меньше той глубины резания, при которой работа нормально заточенной режущей кромки инструмента становится неустойчивой. Например, острозаточенный резец может снимать стружку толщиной около 5 мкм, при затуплении кромки 10–20 мкм. 9 где 𝑅 𝑍𝑖−1 – высота микронеровностей поверхности по ГОСТ 2789-73 на предшествующем переходе, мкм; 𝑇 𝑖−1 – глубина дефектного поверхностного слоя, полученного на предшествующем переходе, мкм; 𝜌 𝑖−1 – суммарное значение пространственных отклонений взаимосвязанных поверхностей, оставшихся после выполнения предшествующего перехода, мкм; 𝜀 𝑖 - погрешность установки заготовки на станке при выполняемом переходе, мкм. Минимальные промежуточные припуски рассчитываются с точностью до микрометра, округление результата всегда производится в сторону увеличения припуска. Во всех случаях назначаемый минимальный припуск должен превышать минимальную толщину стружки, которую может снять режущий инструмент (при точении – 0,02 - 0,05 мм, при фрезеровании – больше указанных значений, при абразивной обработке – меньше). 2.2.1. Назначение требований к шероховатости обработанных поверхностей Шероховатость поверхности, сформированная на предшествующем переходе, оказывает существенное влияние на минимальный припуск. При окончательной обработке поверхности шероховатость определяется требованиями чертежа. На промежуточных переходах она назначается технологом. Шероховатость исходной заготовки назначается технологом исходя из возможностей принятого метода получения заготовки. Справочная информация по параметрам шероховатости поверхностей в зависимости от метода их получения приведена в Таблицах 2.2 – 2.23. При назначении шероховатости на промежуточные переходы учитываются следующие правила: 1) при черновой обработке шероховатость грубее, чем при чистовой, а при чистовой - грубее, чем при окончательной; 2) каждый последующий переход не должен ухудшать шероховатость поверхности; равенство шероховатостей смежных переходов является предельно допустимым случаем; 3) повышенные требования по шероховатости предъявляются к поверхностям: - базовым, - подлежащим последующей химико-термической или гальванической обработке (так как эта обработка ухудшает шероховатость примерно на один класс). Чем выше требования по шероховатости, тем меньшим будет припуск на 10 последующую обработку. 2.2.2. Глубина дефектного слоя Дефектный слой формируется при любой обработке, при любых технологических операциях, но его толщина может варьироваться от нескольких микрометров до сотен микрометров. Глубина дефектного слоя исходной заготовки определяется главным образом методом получения заготовки, в некоторых случаях – габаритными размерами заготовки. Глубина дефектного слоя, формируемого в результате механической обработки, определяется методом и условиями обработки. Для серого и ковкого чугуна и цветных сплавов после первого технологического перехода глубина дефектного слоя 𝑇 𝑖 крайне незначительна и поэтому из расчетной формулы исключается. Справочная информация о глубине дефектного слоя, в зависимости от метода обработки поверхности, приведена в Таблицах 2.2 – 2.23. 11 Таблица 2.2 Качество поверхности для различных видов заготовок Вид заготовки Параметры качества, мкм Rz T Заготовки из горячекатаного проката Диаметр до 25 мм 150/100* 150/100* Диаметр от 25 до 75 мм 150/100* 250/150* Диаметр от 75 до 150 мм 200/150* 300/200* Диаметр свыше 150 мм 300/250* 400/300* Заготовки из проката Калиброванный гладкотянутый 60 75 Калиброванный шлифованный 10 20 Поперечно-винтовой 0,7 1,1 Заготовки штампованные Масса заготовки до 0,25 кг 80*** 150 Масса заготовки от 0,25 до 4,0 кг 160*** 200 Масса заготовки от 4,0 до 25 кг 200*** 250 Масса заготовки от 25 до 40 кг 250*** 300 Масса заготовки от 40 до 100 кг 320*** 350 Масса заготовки от 100 до 200 кг 400*** 400 Заготовки кованые Свободная ковка при наибольшем поперечном размере, мм: Св. 50 до 180 Св. 180 до 500 Св.500 до 1000 Св. 1000 до 2000 2000** 3000** 4000** 5000** Ковка на ГКМ 50*** 75 Заготовки литые Литье в песчаные формы**** (для классов размерной точ- ности 9 и грубее) при наибольших габаритных размерах, мм: До 500 Св.500 до 1250 Св.1250 до 3150 800** 900** 1000** Литье в кокиль и центробежное 200 250 Литье в оболочковые формы 40 200 Литье по выплавляемым моделям 30 140 Литье под давлением 50 100 Примечания: * – в числителе приведены данные для проката обычной точности, в знаменателе – для проката повышенной точности; ** - приведено суммарное значение (Rz+T); *** - после пескоструйной обработки; при дробеструйной обработке величину высоты микронеровностей принимать 400 мкм независимо от массы штамповки; **** - увеличение (Rz+T) для верха заготовки в положении при заливке металла в фор- му принимать в пределах 0,5 - 3 мм для отливок из серого чугуна и 0,5 - 7 мм для стальных отливок 12 Таблица 2.3 Точность и шероховатость поверхности заготовок после некоторых видов механической обработки Характеристика заготовки Вид механической об- работки Квалитет точности Высота микроне- ровностей Rz, мкм Прокат Черновая 12 - 14 160 - 80 Получистовая 12 - 11 80 – 20 Чистовая 11 - 10 20 Поковки, полу- ченные свобод- ной ковкой Обдирка 17 320 Черновая 15 - 16 320 – 160 Получистовая 14 - 12 160 – 80 Чистовая 11 - 10 40 – 20 Отливки 9-го класса размер- ной точности и грубее Обдирка 17 - 16 320 Черновая 15 - 14 320 – 160 Получистовая 14 - 12 160 – 40 Чистовая 11 - 10 20 – 10 Для заготовок любого вида Тонкая обработка лез- вийным инструментом 9 - 8 5 – 2,5 Однократное шлифо- вание 9 - 7 10 – 2,5 Тонкое шлифование 7 - 6 2,5 – 0,63 13 Качество поверхностей отливок Таблица 2.4 Качество поверхности отливок (Rz + T), мкм, достигаемое различными способами формовки Отливка Наибольший размер отливки, мм материал Способ формовки До 500 Св. 500 до 1000 Чугун (Rz + Т) I 400 600 II 500 700 III 600 800 Сталь (Rz + Т) I 300 500 II 400 600 III 500 700 Цветные металлы и сплавы (Rz + Т) I 200 400 II 300 500 III 400 600 Примечание: I - литье в формы, изготовленные машинной формовкой по металлическим моделям; II – машинная формовка по деревянным моделям; III – ручная формовка по деревянным моделям Таблица 2.5 Качество поверхности отливок, достигаемое специальными способами литья Способ литья Класс размерной точности ГОСТ 26645-85 (и соот- ветствующий ему квалитет) Rz, мкм T, мкм для заготовки из чу- гуна из стали из цвет- ных ме- таллов В кокиль 7-5 (IT14-15) 200 300 - 100 Центробежное 7-5 (IT14-15) 200 300 - 100 Под давлением 5-4 (IT11-12) 30 - - 100 В оболочко- вые формы для элемен- тов, полу- чаемых в одной полу- форме 5-4 (IT11-12) 40 260 160 100 в обеих полу- формах 7 (IT14) 40 260 160 100 под давлением 5 – 4 (IT11-12) 50 - - 100 По выплавляемым моделям 5-4 (IT11-12) 32 170 100 63 |