Расчет припусков на механическую обработку

Расчет припуска имеет очень большое значение в процессе обработки детали при разработке технологических операций. Правильное значение припусков на обработку заготовки обеспечивает экономию материала и трудовых ресурсов, качество выпускаемой продукции, снижает себестоимость изделий.

Существует два метода расчета припусков: аналитический (расчетный) и справочный (табличный). Для заданной поверхности детали произведем расчет припусков аналитическим методом, а для остальных размеров припуски назначаем табличным методом.

Приведем пример расчета припуска на размер Ø42_-0,25 мм. Все расчеты ведем по рекомендациям [8].

Расчет припусков на обработку Ø42_-0,25 мм приведен в табл. 3.4., в которой записан технологический маршрут обработки этого размера и все значения элементов припуска.

Значения Rz и Т, характеризующие качество поверхности заготовки, составляют соответственно 150 и 250 мкм. Далее для каждого технологического перехода записываем соответствующие значения Rz и Т.

 

Таблица 3.4. Расчет припусков и предельных размеров по технологическим переходам на обработку поверхности Ø42_-0,25 мм

Технологические переходы обработки размера Ø42-0,25 мм	Элементы припуска, мкм				Расчетный припуск 2Zmin, мкм	Расчетный размер dр, мм	Допуск d, мкм	Предельный размер, мм		Предельные значения припусков, мкм
	Rz	Т	ρ	ε				dmin	dmax
заготовка	150	250	742	-	-	44,3	1100	44,3	45,4	-	-
предварительное точение	50	50	37,1		2·1142	42,02	620	42,02	42,64	2280	2760
окончательное точение	30	30	-	-	2·137,1	41,75	250	41,75	42	270	640

 

Определяем суммарное отклонение по формуле:

 

, мм,                            (3.3)

 

где ρ_к и ρ_ц – пространственные отклонения, мм.

, мм,

где ∆_к – удельная кривизна заготовки;

l – длина заготовки, мм.

, мм,

где d – допуск на заготовку, d = 1,1 мм

мм

мм

По формуле (3.3) суммарное отклонение определим как:

мм = 742 мкм

Определяем остаточное пространственное отклонение после предварительного точения:

 

, мкм,

 

где к_у – коэффициент уточнения формы, зависящий от типа обработки, к_у=0,05.

мкм

Погрешность закрепления s заготовки в центрах равна 0.

Минимальные значения припусков определяем по формуле:

 

, мкм,                 (3.4)

 

где Rz – высота микронеровностей, мкм;

Т – глубина дефектного слоя, мкм;

ρ – пространственное отклонение, мкм;

ε – погрешность установки, мкм.

Определяем минимальные значения припусков для всех переходов по формуле (3.4):

– при черновом точении

мкм

– при чистовом точении

мкм

Расчетный размер рассчитывается, начиная с конечного (чертежного) размера путем последующего прибавления минимального припуска каждого технологического перехода.

 

, мм       (3.5)

, мм,

 

где d_ном – номинальный размер (по чертежу), мм;

ei – нижнее отклонение размера, мм.

мм

Подставив численные значения в формулу (3.5), получаем:

– после чернового точения

мм

– после чистового точения

мм

Определяем наименьшие предельные размеры по формуле:

 

, мм,

 

где d_i – допуск для i-ro перехода, мм.

Значения допусков для каждого перехода принимаем по таблице [8] в соответствии с квалитетом того или иного вида обработки.

мм

мм

мм

Определяем предельные значения припусков по формулам:

 

, мкм

, мкм

 

Предельные значения припусков равны:

– для чернового точения

мм = 2280 мкм

мм = 2760 мкм

– для чистового точения

мм = 270 мкм

мм = 640 мкм

На основании данных расчета строим схему графического расположения припусков и допусков по обработке размера Ø42_-0,25 мм (рис. 3.1).

Общие припуски Z_0min и Z_0max определяем, суммируя промежуточные припуски:

 мкм

мкм

Общий номинальный припуск равен:

 

, мкм,

 

где  и  – припуски заготовки и детали соответственно, мкм.

, мкм

 

Рис. 3.1 – Схема графического расположения припусков и допусков на обработку размера Ø42_-0,25 мм вала

 

Определяем номинальный диаметр размера:

 

, мм,

 

где - номинальный размер детали, мм.

мм

Производим проверку правильности выполненных расчетов:

мкм

мкм

мкм

мкм

На остальные обрабатываемые поверхности детали припуски и допуски принимаем по ГОСТ 7505–74 и записываем их значения в табл. 3.5.

Таблица 3.5. Припуски и допуски на обрабатываемые поверхности вала

Размер	Припуск		Допуск
	табличный	расчетный
Ø42-0,25 мм	-	2–1,5	+0,4 -0,7
450	2–2,0	-	±0,6

 

Выбор оборудования

Выбор оборудования осуществляется на основании таких данных, как метод обработки, расположение, размеры обрабатываемых поверхностей, габаритных размеров заготовки, количество инструментов в наладке станка, обеспечение заданной производительности, эффективность использования станка по времени, мощности и др. В процессе обработки детали используется несколько видов станков. Краткая характеристика последних приведена ниже. При выборе оборудования используем справочные данные [9].

Для отрезки заготовки применяем абразивно-отрезной станок модели 8А240, техническая характеристика которого приведена в табл. 3.6.

 

Таблица 3.6. Техническая характеристика станка модели 8А240

Наименование параметра	Значение
Размеры абразивного круга, мм: диаметр высота	400 3–4
Наибольшие размеры разрезаемого материала, мм: круглого прутка трубы	60 90
Длина отрезаемой заготовки по упору, мм	30–500
Частота вращения шпинделя, мин-1	2300 и 3820
Мощность электродвигателя привода главного движения, кВт	10
Габаритные размеры, мм	1370x1160x2090

 

Для фрезерно-центровальной операции применяем фрезерно-центровальный полуавтомат модели МР-71М, техническая характеристика которого приведена в табл. 3.7.

Полуавтомат предназначен для двустороннего фрезерования и зацентровки валов. Обеспечивается параллельность торцов и перпендикулярность их к оси детали, что дает возможность в дальнейшем их не обрабатывать.

 

Таблица 3.7. Техническая характеристика станка модели МР-71М

Наименование параметра	Значение
Диаметр обрабатываемой заготовки, мм	25…125
Длина обрабатываемой заготовки	200…500
Число скоростей шпинделя фрезы	6
Частота вращения шпинделя фрезы, мин-1	125…712
Число скоростей сверлильного шпинделя	6
Частота вращения сверлильного шпинделя, мин-1	238; 330
Мощность всех электродвигателей, кВт	13
Габариты станка, мм	3140x1630

 

Для токарных операций применяется токарно-винторезный станок с ЧПУ модели 16К20ФЗС5, техническая характеристика которого приведена в табл. 3.8.

Станок предназначен для обработки в замкнутом полуавтоматическом цикле деталей типа тел вращения, включая нарезание резьбы.

 

Таблица 3.8. Техническая характеристика токарно-винторезного станка с ЧПУ модели 16К20ФЗС5

Наименование параметра	Значение
Наибольший диаметр обрабатываемой детали, мм	400
Наибольшая длина продольного перемещения, мм	900
Наибольшая длина поперечного перемещения, мм	250
Диапазон скоростей вращения шпинделя, мин-1	12,5…2000
Число скоростей	22
Наибольшая скорость продольной подачи, мм/мин	1200
Скорость быстрого хода, мм/мин:
продольная подача	4800
поперечная подача	2400
Наибольший шаг нарезаемой резьбы, мм	20
Мощность электродвигателя привода главного движения, кВт	10
Габариты станка, мм	3140x1630

 

Для шпоночно-фрезерных операций применяем станок модели 6Д91, техническая характеристика которого приведена в табл. 3.9.

Станок предназначен для обработки шпоночных пазов концевыми и шпоночными фрезами.

 

Таблица 3.9. Техническая характеристика станка модели 6Д91

Наименование параметра	Значение
Ширина фрезеруемого паза, мм	3…20
Диаметр обрабатываемого вала, устанавливаемого в приспособлении, мм	8… 80
Наибольшая длина фрезеруемого паза, мм	300
Наибольшая разбивка паза, мм	1
Частота вращения шпинделя, мин-1	40… 4000
Продольная подача фрезерной головки, мм/мин	20… 1200
Поперечная подача фрезерной головки, мм/мин	15…30
Мощность электродвигателя, кВт:
главного привода	2,2
привода подач	0,8
Габариты станка, мм	1320x1380

 

Для фрезерной операции применяем вертикально-фрезерный станок модели 6Р11, техническая характеристика которого приведена в таблице 3.10.

Станок предназначен для фрезерования различных деталей из стали, чугуна, цветных металлов цилиндрическими, дисковыми, фасонными, торцевыми, концевыми и другими фрезами.

Таблица 3.10. Техническая характеристика вертикально-фрезерного станка модели 6Р11

Наименование параметра	Значение
Размеры рабочей поверхности стола, мм	250х 1000
Наибольшее перемещение стола, мм:
Продольное поперечное вертикальное	630 200 350
Число скоростей шпинделя	16
Частота вращения шпинделя, мин-1	50… 1600
Число подач стола	16
Подача стола, мм/мин: продольная и поперечная вертикальная	35… 1020 14… 390
Скорость быстрого перемещения стола, мм/мин: продольного и поперечного вертикального	2900 1150
Мощность электродвигателя привода главного движения, кВт:	5,5
Габариты станка, мм	1480x1990x2360

 

Для сверлильной операции применяем станок модели 2Н150, техническая характеристика которого приведена в табл. 3.11.

Станок предназначен для сверления отверстий в сплошном материале, рассверливания, зенкерования, развертывания, подрезки торцов, нарезания резьбы метчиками и другие подобные операции.

Применение приспособлений и специального инструмента значительно повышает производительность станка и расширяет круг возможных операций, позволяет производить на нем выточку внутренних канавок, вырезку круглых пластин из листа и т.д.

 

Таблица 3.11. Техническая характеристика станка модели 2Н150

Наименование параметра	Значение
Диаметр сверления в стали, мм	50
Наибольшее усилие подачи, Н	20000
Наибольшее перемещение шпинделя, мм	300
Расстояние от торца шпинделя до поверхности стола, мм	0… 800
Наибольшее перемещение сверлильной головки, мм	170
Количество частот вращения шпинделя	12
Частота вращения шпинделя, мин-1	18… 2000
Количество подач шпинделя	9
Подача шпинделя, мм/об	0,05… 2,24
Мощность главного двигателя, кВт	5,5
Габариты станка, мм	1353x890x3090

 

Для круглошлифовальной операции применяем станок модели ЗУ 12В, техническая характеристика которого приведена в табл. 3.12.

 

Таблица 3.12. Техническая характеристика станка модели ЗУ 12В

Наименование параметра	Значение
Наибольшие размеры устанавливаемой заготовки, мм: диаметр длина	200 500
Высота центров над столом, мм	90
Наибольшее продольное перемещение стола, мм	500
Угол поворота стола, град: по часовой стрелке против часовой стрелки	8,5 8,5
Скорость автоматического перемещения стола, м/мин	0,03… 5
Частота вращения шпинделя заготовки, мин-1	55… 900
Наибольшие размеры шлифовального круга, мм: наружный диаметр высота	400 40
Подача шпинделя, мм/об	0,05… 2,24
Мощность электродвигателя привода главного движения, кВт	5,5
Габариты станка, мм	3600x2260x2040