Расчет припусков. РАСЧЕТ ПРИПУСКОВ И МЕЖПЕРЕХОДНЫХ РАЗМЕРОВ. Расчет припусков и межпереходных размеров
 Скачать 5.93 Mb.
|
|
2.3. Порядок расчёта припусков на обработку и предельных размеров Расчёт припусков на обработку и предельных размеров принято оформлять в виде расчётной карты (см. пример). Рассмотрим порядок расчёта припусков на обработку и предельных размеров по технологическим переходам для наружных (внутренних) по- верхностей. 1. Используя рабочий чертёж детали и карту технологического процес- са механической обработки, записать в расчётную карту размер обрабаты- ваемой элементарной поверхности заготовки и все технологические перехо- ды в порядке последовательности их выполнения при обработке рассматри- ваемой элементарной поверхности. 2. Записать значения R Z , T, ρ , ε у и допусков по всем переходам. Значе- ние допуска для конечного перехода берётся по чертежу, для переходов свя- занных с механической обработкой можно назначить по [2, табл. 4, табл. 5; 1, табл. 8, табл. 9, табл. 13; для заготовки – по 1, гл. 3; 1, гл. 2]. 3. Рассчитать минимальные припуски на обработку по всем технологи- ческим переходам. 4. Для конечного перехода в графу "Расчётный размер" записать наи- меньший (наибольший) предельный размер детали по чертежу. 5. Для перехода, предшествующего конечному, рассчитать размер при- бавлением к наименьшему предельному размеру (вычитанием из наибольше- го предельного размера) по чертежу расчётного припуска. 6. Последовательно определить расчётные размеры для каждого предше- ствующего перехода прибавлением к расчётному размеру (вычитанием из рас- чётного размера) следующего за ним смежного перехода расчётного припуска. 7. Записать наименьшие (наибольшие предельные размеры по всем 34 технологическим переходам, округляя их увеличением (уменьшением) рас- чётных размеров, округление производить до того же знака десятичной дро- би, с каким дан допуск на размер для каждого перехода. 8. Определить наибольшие (наименьшие) предельные размеры прибав- лением (вычитанием) допуска к наименьшему (из наибольшего) предельному размеру. 9. Записать предельные значения припусков, наибольший припуск как разность наибольших (наименьших) предельных размеров и наименьший припуск как разность наименьших (наибольших) предельных размеров предшествующего и выполняемого переходов (выполняемого и предшест- вующего переходов). 10. Определить общие припуски Z 0max и Z 0min . 11. Проверить правильность произведенных расчетов по формулам: i i min i max i Z Z δ δ − = − −1 , Di Di min i max i Z Z δ δ − = − −1 2 2 , d З min max Z Z δ δ − = − 0 0 , Dd DЗ min max Z Z δ δ − = − 0 0 2 2 12. Произвести корректировку полученных общих припусков и разме- ров заготовки. 2.4. Примеры расчёта припусков на обработку и предельных размеров Пример 2.4.1 Рассчитать припуски на обработку и промежуточные предельные размеры для отверстия ∅ 120 H6 (+0,022) корпуса, показанного на рис. 2.5. На остальные обрабатываемые поверхности назначить припуски и допуски по ГОСТ 1855-55. Заготовка представляет собой отливку из серого чугуна СЧ 15-32 ГОСТ 1412-85 II-го класса точности, массой m ≈ 35 кг. Технологический маршрут обработки состоит из трёх переходов: чернового растачивания выполняемого до термообработки и чистового и тонкого растачивания, выполняемых после термообработки. Растачивание производится с одной установки на горизонтально расточном станке. Базами для заготовки служат плоскость основания и два отверстия ∅ 22H7. Схема установки показана на рис. 2.5. Расчёт припусков на обработку приведён в табл. 2.21, в которой последовательно записываем технологический маршрут обработки отверстия и все значения элементов припуска. Суммарное зна- чение R z и Т, характеризующее качество поверхности литых заготовок составляет 700 мкм [1, табл. 4.3.] . 35 Рис. 2.5. Корпус: чертеж и схема установки для обработки отверстия ∅ 120 H6 (+0,022) 36 После первого технологического перехода Т для деталей из чугуна исключа- ется из расчётов, поэтому для чернового и чистового растачивания, находим только значения Rz (соответственно 50, 20 и 10 мкм) и записываем их в рас- чётную таблицу. Суммарное значение пространственных отклонений для заготовок дан- ного типа определится по формуле: 2 2 см кор заг ρ ρ ρ + = Коробление отверстия следует учитывать, как в диаметральном, так и в осевом его сечении, поэтому ( ) ( ) 2 2 l Δ d Δ ρ k k кор + = = ( ) ( ) мкм 389 370 1 120 1 2 2 = ⋅ + ⋅ , где k Δ – удельное коробление отливок (табл. 2.12.); d и l – диаметр и длина обрабатываемого отверстия. При определении см ρ в данном случае следует принимать во внимание точность расположения базовых поверхностей, используемых при данной схеме установки и полученных на предыдущих операциях, относительно об- рабатываемой в данной установке поверхности. Так как при обработке плоскости основания базой была плоскость разъёма, то последующая погрешность расположения отверстия относитель- но плоскости основания определяется смещением стержня, который форми- рует отверстие относительно плоскости разъема. Это смещение определяется как отклонение от номинального размера 180 в отливке, определяемое до- пуском на размер соответствующего класса точности Эти же соображения следует принимать во внимание при определении погрешности размера в горизонтальной плоскости. Так как в качестве базы при сверлении и развёртывании отверстий ∅ 22H7 использовалась боковая поверхность отливки, для определения погрешности расположения, обраба- тываемого в данной установке отверстия ∅ 120H6 (+0,022) относительно базовых отверстий ∅ 22H7 следует принять смещение стержня относительно наруж- ной поверхности отливки, определяемое допуском на размер 120. Учитывая, что суммарное смещение отверстия в отливке относительно наружной её поверхности представляет геометрическую сумму в двух взаим- но перпендикулярных плоскостях, получаем: мкм 1131 800 800 2 2 2 2 2 120 2 180 = + = ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ + ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ = δ δ ρ см Таким образом, суммарное значение пространственного отклонения за- готовки: мкм 1196 1131 389 2 2 = + = заг ρ 37 Остаточное пространственное отклонение заг y ост ρ k ρ = , где k y – коэффициент уточнения формы [1, c. 73]. После чернового растачивания мкм 60 1196 05 , 0 1 = ⋅ = ρ После чистового растачивания мкм 6 1196 005 , 0 2 = ⋅ = ρ Погрешность установки ε y при черновом растачивании 2 2 з б y ε ε ε + = , где ε б – погрешность базирования; ε з – погрешность закрепления. Погрешность базирования в данном случае возникает за счёт перекоса заготовки в горизонтальной плоскости при установке её на штыри приспо- собления. Перекос при этом происходит из-за наличия зазоров между наи- большим диаметром установочных отверстий и наименьшим диаметром штырей. Наибольший зазор между отверстиями и штырями min B A max S δ δ S + + = , где δ A – допуск на отверстие: δ A = 21 мкм = 0,021 мм; δ B – допуск на диаметр штыря, δ B = 13 мкм = 0,013 мм; S min – минимальный зазор между диаметрами штыря и отверстия, S min = 7 мкм = 0,007 мм. Тогда наибольший угол поворота заготовки на штырях может быть найден из отношения наибольшего зазора при повороте в одну сторону от среднего положения к расстоянию между базовыми отверстиями: 0001 , 0 275 240 007 , 0 013 , 0 021 , 0 2 2 = + + + = tgα Погрешность базирования на длине обрабатываемого отверстия l: мкм 37 мм 037 , 0 0001 , 0 370 = = ⋅ = ⋅ = tgα l ε б Погрешность закрепления заготовки ε з принимаем 100 мкм (табл. 2.17). Тогда погрешность установки при черновом растачивании: мкм 107 100 37 2 2 1 = + = ε Остаточная погрешность установки: при чистовом растачивании мкм 6 107 05 , 0 05 , 0 1 2 = ⋅ = = ε ε , при тонком растачивании мкм 1 107 005 , 0 3 = ⋅ = ε На основании записанных в табл. 2.21 данных производим расчёт ми- нимальных значений межоперационных припусков, пользуясь основной формулой: ( ) i i i i mini ε ρ T Rz Z 2 1 2 1 1 2 2 + + + = − − − , где 1 1 , − − i i T Rz – соответственно высота неровностей и глубина дефектного по- верхностного слоя на предшествующем технологическом переходе, мкм; 38 1 − i ρ – суммарное значение пространственных отклонений для элемен- тарной поверхности на предшествующем переходе, мкм; i ε – погрешность установки заготовки на выполняемом переходе, мкм. Минимальный припуск под растачивание: черновое ( ) мкм 1901 2 107 1196 700 2 2 2 2 ⋅ = + + ⋅ = min Z ; чистовое ( ) мкм 111 2 6 60 50 2 2 2 2 ⋅ = + + ⋅ = min Z ; тонкое ( ) мкм 17 2 1 6 10 2 2 2 2 ⋅ = + + ⋅ = min Z Графу “Расчётный размер” заполняем, начиная с конечного (в данном случае чертёжного) размера последовательным вычитанием расчётного ми- нимального припуска каждого технологического перехода: для чистового растачивания d р2 =120,022 – 0,034 = 119,988 мм; для чернового растачивания d р1 =119,988 – 0,222 = 119,766 мм; для заготовки d pзаг =119,766 – 3,802 = 115,964 мм. Значения допусков каждого технологического перехода принимаем по таблицам [4,5] в соответствии с квалитетом, используемого метода обработки. Наибольший предельный размер определяем округлением расчётных раз- меров в сторону уменьшения их значений. Округление производим до того же знака десятичной дроби, с каким дан допуск на размер для каждого перехода. Наименьшие предельные размеры определяем вычитанием допусков от наибольших предельных размеров: d min3 = 120,022 – 0,022 = 120 мм; d min2 = 119,988 – 0,057 = 119,931 мм; d min1 = 119,760 – 0,220 = 119,54 мм; d minзаг = 115,000 – 2,000 = 113 мм. Минимальные предельные значения припусков пр min Z равны разности наибольших предельных размеров, а максимальные значения пр max Z – соответ- ственно разности наименьших предельных размеров выполняемого и пред- шествующего переходов: мкм 69 мм 069 , 0 931 , 119 120 2 3 = = − = пр max Z ; мкм 391 мм 391 , 0 54 , 119 931 , 119 2 2 = = − = пр max Z ; мкм 6540 мм 54 , 6 113 54 , 119 2 1 = = − = пр max Z ; мкм 34 мм 034 , 0 988 , 119 022 , 120 2 3 = = − = пр min Z ; мкм 228 мм 228 , 0 76 , 119 988 , 119 2 2 = = − = пр min Z ; мкм 4760 мм 76 , 4 115 76 , 119 2 1 = = − = пр min Z Общие припуски Z Оmin и Z Оmax определяем, суммируя промежуточные припуски и записываем их значения внизу соответствующих граф. 39 мкм 5022 4760 228 34 2 = + + = Оmin Z ; мкм 7000 6540 391 69 2 = + + = Оmax Z Общий номинальный припуск: мкм 6000 22 1000 5022 = − + = − + = д з min О ном О В В Z Z ; Номинальный диаметр заготовки: мм 114 6 120 = − = − = ном о ном д ном з Z d d Произведём проверку правильности расчётов: 3 2 3 3 δ δ Z Z пр min пр max − = − ; 69– 34 = 57 –22; 35 = 35; 2 1 2 2 δ δ Z Z пр min пр max − = − ; 391 – 228 = 220 – 57; 163 = 163; 1 1 1 δ δ Z Z заг пр min пр max − = − ; 6540 – 4760 = 2000 – 220; 1780 = 1780. Таблица 2.21 Расчёт припусков и предельных размеров по технологическим переходам на обработку отверстия корпуса под опоры вала червяка ∅ 120 +0,022 Технологические переходы обра- ботки элементар- ной поверхности Элементы припуска, мкм Расч етный припуск 2Z min , мк м Расч етный размер d P , мм Допуск δ , мк м Предельные размеры, мм Предельные значения припусков, мкм R Z T ρ ε у d min d max пр Z min 2 пр Z max 2 Заготовка (отливка II кл. точ- ности) 700 1196 115,964 2000 113 115 1. Растачивание (черновое) 50 – 60 107 2 ⋅ 1901 119,766 220 119,54 119,76 4,76 6,54 2. Растачивание (чистовое) 20 – 6 6 2 ⋅ 111 119,988 57 119,931 119,988 0,228 0,391 3. Растачивание (тонкое) 10 – – 1 2 ⋅ 17 120,022 22 120 120,022 0,034 0,069 Итого, Σ : 5022 7000 41 На основании данных расчётов построим схему графического распо- ложения припусков и допусков на обработку отверстия ∅ 120 (+0,022) (рис. 2.6). Рис. 2.6. Схема графического расположения припусков и допусков на обработку отверстия ∅ 120 H6 корпуса На остальные обрабатываемые поверхности корпуса припуски и допус- ки выбираем по таблицам (ГОСТ 1855-55) и записываем их значения в табл. 2.22. 42 Рис. 2.7. Заготовка корпуса с установленными припусками и допусками 43 Таблица 2.22 Припуски и допуски на обрабатываемые поверхности корпуса (см. рис. 2.5) по ГОСТ 1855-55 (размеры в мм) Поверхность Размер Припуск Допуск табличный расчетный 1 ∅ 120 2 ⋅ 4,0 2 ⋅ 3,0 ± 1,0 2 ∅ 120 2 ⋅ 4,0 ± 1,0 3 320 2 ⋅ 5,0 ± 1,5 4 320 2 ⋅ 5,0 ± 1,5 5,6 370 2 ⋅ 5,0 ± 1,5 7,8 200 2 ⋅ 6,0 ± 1,2 9 170 2 ⋅ 4,5 ± 1,2 10 5 2 ⋅ 3,5 ± 0,8 На рис. 2.7 показан чертеж заготовки корпуса с припусками на механи- ческую обработку. Пример 2.4.2 Рассчитать припуски на обработку и промежуточные предельные раз- меры на поверхность ∅ 50m6 опорной шейки вала-шестерни, показанного на рис. 2.8. На остальные обрабатываемые поверхности назначить припуски и допуски по ГОСТ 7505-74. Материал детали – Сталь 40Х ГОСТ 4543-71. Заготовка - штамповка на ГКМ повышенной точности. Масса заготовки m ≈ 8,5 кг. Технологический маршрут обработки поверхности ∅ 50k6 состоит из точения чернового и чистового и шлифования чернового и чистового. Точе- ние и шлифование производится в центрах, схема установки показана на рис. 2.8. Технологический маршрут обработки поверхности записываем в рас- четную табл. 2.23. В таблицу также записываем соответствующие заготовке и каждому технологическому переходу значения элементов припуска. Так как в данном случае обработка ведется в центрах, погрешность установки в ради- альном направлении равна нулю, что имеет значение для рассчитываемого размера. В этом случае эта величина исключается из основной формулы для расчета минимального припуска и соответствующую графу можно не вклю- чать в расчетную таблицу. Таблица 2.23 Расчёт припусков и предельных размеров по технологическим переходам на обработку поверхности ∅ 50m6 опорной шейки вала Технологиче- ские переходы обработки элементарной поверхности Элементы припуска, мкм Р асч етный припус к 2Z min , мк м Расч етный раз - мер d P , мм Допуск δ , мк м Предельные размеры, мм Предельные значения припусков, мкм R Z T ρ ε у d min d max пр Z min 2 пр Z max 2 Заготовка (штамповка на ГКМ повышенной точности) 150 250 1044 53,529 1800 53,6 55,4 1. Точение черновое 50 50 63 2 ⋅ 1444 50,641 340 50,65 50,99 2950 4410 2. Точение чистовое 30 30 42 2 ⋅ 163 50,315 100 50,4 50,5 250 490 3. Шлифование черновое 10 20 21 2 ⋅ 102 50,111 25 50,111 50,136 289 364 4. Шлифование чистовое 5 15 2 ⋅ 51 50,009 17 50,009 50,026 102 110 Итого, Σ : 3591 5374 45 Рис.2.8. Вал-шестерня (чертеж и схема установки при обработке поверхности опорной шейки ∅ 50m6) Суммарное значение пространственных отклонений оси обрабатывае- мой поверхности ∅ 50m6 относительно оси центровых отверстий определит- ся по формуле: 2 2 2 ц кор см заг ρ ρ ρ ρ + + = , где ρ см – смещение обрабатываемой поверхности ∅ 50k6 относительно по- верхности используемой в качестве технологической базы при сверлении центровых отверстий, мкм. Это смещение обусловлено несовпадением полу- матриц в горизонтально-ковочной машине. Если при сверлении центровых отверстий в качестве технологических баз использовались поверхности ∅ 50m6, то ρ см = 0 мм. ρ кор – коробление детали, мм. ρ кор = Δ к ⋅ l = 1,5 ⋅ 110 = 165 мкм =0,165 мм, где: Δ к – удельная кривизна заготовок на 1 мм длины, мкм; l – расстояние от обрабатываемого сечения до ближайшей опоры, мм. ρ ц – погрешность зацентровки, мм. При установке вала на призму с односто- ронним прижимом погрешность зацентровки определится по формуле: мм 031 , 1 25 , 0 2 2 25 , 0 2 2 2 2 2 = + ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ = + ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ = заг ц δ ρ , 46 где δ заг – допуск на поверхности, используемые в качестве базовых на фре- зерно-центровальной операции (по ГОСТ 7505-74 для штамповок повышен- ной точности, для группы стали М1, степени сложности С2: δ з = 2,0 мм); 0,25 – погрешность настройки центровального станка, мм. мм 044 , 1 031 , 1 165 , 0 2 2 = + = заг ρ Остаточное пространственное отклонение заг y ост ρ k ρ = , где k y – коэффициент уточнения формы (табл. 2.13), после чернового точения мкм 63 1044 06 , 0 1 = ⋅ = ρ ; после чистового точения мкм 42 1044 04 , 0 2 = ⋅ = ρ ; после чернового шлифования мкм 21 1044 02 , 0 3 = ⋅ = ρ Расчет минимальных значений припусков производим пользуясь ос- новной формулой ( ) 1 1 1 1 2 2 − − − + + = i i i min ρ T Rz Z , где 1 1 , − − i i T Rz – соответственно высота неровностей и глубина дефектного по- верхностного слоя на предшествующем технологическом переходе, мкм; 1 − i ρ – суммарное значение пространственных отклонений для элемен- тарной поверхности на предшествующем переходе, мкм; i ε – погрешность установки заготовки на выполняемом переходе, мкм. Минимальный припуск: под черновое точение мкм 1444 2 ) 1044 250 150 ( 2 2 1 ⋅ = + + = min Z ; под чистовое точение мкм 163 2 ) 63 50 50 ( 2 2 2 ⋅ = + + = min Z ; под черновое шлифование мкм 102 2 ) 42 30 30 ( 2 2 3 ⋅ = + + = min Z ; под чистовое шлифование мкм 51 2 ) 21 20 10 ( 2 2 4 ⋅ = + + = min Z Графу “Расчётный размер” заполняем, начиная с конечного (чертёжно- го) размера путём последовательного прибавления расчётного минимального припуска каждого технологического перехода: для чернового шлифования мм 111 , 50 102 , 0 009 , 50 3 = + = р d ; для чистового точения мм 315 , 50 204 , 0 111 , 50 2 = + = р d ; для чернового точения мм 641 , 50 326 , 0 315 , 50 1 = + = р d ; для заготовки мм 529 , 53 888 , 2 641 , 50 1 = + = р d Значения допусков каждого технологического перехода и заготовки принимаем по таблицам в соответствии с квалитетом, используемого метода обработки. Наименьший предельный размер определяем округлением расчётных раз- меров в сторону увеличения их значений. Округление производим до того же 47 знака десятичной дроби, с каким дан допуск на размер для каждого перехода. Наибольшие предельные размеры определяем прибавлением допусков к округлённым наименьшим предельным размерам: d max4 = 50,009 + 0,017 = 50,026 мм; d max3 = 50,111 + 0,025 = 50,136 мм; d inax2 = 50,400 + 0,100 = 50,500 мм; d max1 = 50,650 + 0,340 = 50,990 мм; d max заг = 53,600 + 1,800 = 55,400 мм. Максимальные предельные значения припусков пр max Z равны разности наибольших предельных размеров, а минимальные значения пр min Z – соответ- ственно разности наименьших предельных размеров предшествующего и выполняемого переходов: мкм 110 мм 110 , 0 026 , 50 136 , 50 2 4 = = − = пр max Z ; мкм 364 мм 364 , 0 136 , 50 500 , 50 2 3 = = − = пр max Z ; мкм 490 мм 490 , 0 500 , 50 990 , 50 2 2 = = − = пр max Z ; мкм 4410 мм 410 , 4 990 , 50 400 , 55 2 1 = = − = пр max Z мкм 102 мм 102 , 0 009 , 50 111 , 50 2 4 = = − = пр min Z ; мкм 289 мм 289 , 0 111 , 50 400 , 50 2 3 = = − = пр min Z ; мкм 250 мм 250 , 0 400 , 50 650 , 50 2 2 = = − = пр min Z ; мкм 2950 мм 95 , 2 650 , 50 600 , 53 2 1 = = − = пр min Z Общие припуски Z О min и Z О max определяем, суммируя промежуточные припуски и записываем их значения внизу соответствующих граф. мкм 3591 2950 250 289 102 2 = + + + = min О Z ; мкм 5374 4410 490 364 110 2 = + + + = max О Z Общий номинальный припуск определяем с учётом несимметричного расположения поля допуска заготовки: мкм 4182 9 600 3591 = − + = − + = Д З min О ном О Н Н Z Z ; Нижнее отклонение размера заготовки Н З находим по ГОСТ 7505-74 Н З = 600 мкм. Номинальный диаметр заготовки: мм 54 182 , 54 182 , 4 50 ≈ = + = + = ном О ном Д ном З Z d d Произведём проверку правильности расчётов: 4 3 4 4 δ δ Z Z пр min пр max − = − ; 110 – 102 = 25 –17; 8 = 8; 48 3 2 3 3 δ δ Z Z пр min пр max − = − ; 364– 289 = 100 –25; 75 = 75; 2 1 2 2 δ δ Z Z пр min пр max − = − ; 490 – 250 = 340 – 100; 240 = 240; 1 1 1 δ δ Z Z заг пр min пр max − = − ; 4410 – 2950 = 1800 – 340; 1460 = 1460. На основании данных расчётов построим схему графического распо- ложения припусков и допусков на обработку поверхности ∅ 50m6 (рис. 2.9). Рис. 2.9. Схема графического расположения припусков и допусков на обработку поверхности ∅ 50m6 вала 49 На остальные обрабатываемые поверхности вала припуски и допуски принимаем по ГОСТ 7505-74 и записываем их значения в табл. 2.24. Таблица 2.24 Припуски и допуски на обрабатываемые поверхности вала (см. рис. 2.8) по ГОСТ 7505-74 (размеры в мм) Поверхность Размер Припуск Допуск табличный расчетный 1,9 305 2 ⋅ 2,6 5 , 1 0 , 1 + − 2,8 ∅ 50 2 ⋅ 2,5 2 ⋅ 2,1 2 , 1 6 , 0 + − 3,5 85 2 ⋅ 2,2 2 , 1 6 , 0 + − 4 ∅ 85 2 ⋅ 2,2 2 , 1 6 , 0 + − 6 ∅ 60 2 ⋅ 2,2 2 , 1 6 , 0 + − 7 80 2,2 2 , 1 6 , 0 + − На рис. 2.10 показан чертеж заготовки (штамповки на ГКМ) вала с припусками на механическую обработку. Рис. 2.10. Заготовка вала-шестерни с установленными припусками и допусками |