Общие термины и определения

Припуск по ГОСТ 3.1109-82 - это слой материала, удаляемый с поверхности заготовки для получения заданных размеров изделия.

Напуск объем материала, удаление которого приводит к образованию новых поверхностей на изделии. Например, объем металла, который удаляется при сверлении отверстий в сплошном материале, является напуском.

Величина припуска на механическую обработку должна быть оптимальной. Большие припуски приводят к повышенному расходу материала, увеличению трудозатрат, энергоресурсов и материальных средств. Это увеличивает себестоимость изделия. При малых припусках с поверхности заготовки полностью не удаляется дефектный слой материала, усложняется выверка заготовки при установке ее на станке, повышаются требования к точности размеров заготовки.

Общим припуском называется слой материала, который удаляется с поверхности исходной заготовки для получения заданных размеров готового изделия. Общий припуск определяется по формуле (рис. 14.1)

, (14.1)

где - общий припуск, - размер заготовки, - размер готового изделия.

Для поверхностей вращения следует различать припуск на диаметр и припуск на сторону. Для этих поверхностей формулой (14.1) определяется припуск на диаметр. Соответственно припуск на сторону в два раза меньше. Чтобы использовать эту формулу, как для наружных, так и для внутренних поверхностей вращения, берется разность размеров по абсолютной величине. Припуски на обработку могут быть симметричными, асимметричными и односторонними. Симметричные припуски имеют место при обработке наружных и внутренних цилиндрических и конических поверхностей, а так же если противоположные, например плоские, поверхности имеют одинаковые припуски. Асимметричный припуск будет в том случае, если противоположные поверхности имеют неодинаковые припуски. Если противоположная поверхность не обрабатывается, то припуск на обрабатываемую поверхность называется односторонним.

Операционным припуском называется слой материала, удаляемый с поверхности заготовки при выполнении одной технологической операции.

Операционный припуск определяется по формуле

, (14.2)

где - размер заготовки на - той операции, - размер детали на той же операции.

Если изделие обрабатывается за операций, то

. (14.3)

Промежуточным припуском называется слой материала, удаляемый с поверхности заготовки при выполнении одного технологического перехода. Промежуточный припуск определяется по формуле

, (14.4)

где - припуск на - том переходе - той операции, и - размер заготовки и детали на - том переходе той же операции. Если изделие на - той операции обрабатывается за переходов, то

. (14.5)

Припуск, как и всякую другую величину, нельзя выдержать абсолютно точно. Поэтому припуски могут изменяться в определенных пределах, т.е. имеют максимальную и минимальную величину, разностью которых определяется допуск на припуск. Определим допуск на припуск.

Максимальный операционный припуск для вала, который не является поверхностью вращения, определяется как разность между наибольшим предельным размером до обработки и наименьшим предельным размером после обработки (рис.14.2).

. (14.6)

Минимальный операционный припуск для вала определяется как разность между наименьшим предельным размером до обработки и наибольшим предельным размером после обработки (рис.14.2)

. (14.7)

Тогда допуск на припуск - той операции будет равен

, (14.8)

но

; ,

где - допуск размера до обработки, а - допуск размера после обработки. Тогда

. (14.9)

Таким образом, допуск на операционный припуск на некоторой операции равен сумме допусков размеров изделия до обработки и после нее.

Номинальным операционным припуском называется припуск равный сумме минимального припуска на текущей операции и допуском размера заготовки на предыдущей операции (рис.14.2)

. (14.10)

При определении припусков на механическую обработку возможны два случая: первый, связанный с обработкой вала, второй – с обработкой отверстия. При обработке вала его размер уменьшается от операции к операции. При обработке отверстия, его операционные размеры увеличивается. Схемы расположения операционных припусков при обработке вала и отверстия представлены на рис. 14.3. В данном случае вал и отверстие являются поверхностями вращения. На обеих схемах допуски на операционные размеры отложены «в металл», т.е. для вала в «минус», а для отверстия в «плюс». Для той и другой схемы припуски и допуски можно рассчитывать как на одну сторону - асимметричные припуски, так и на две стороны – симметричные припуски.

Расчет припусков

Величина припуска на механическую обработку зависит от ряда факторов, среди которых: материал заготовки, ее конфигурации и размеры, способ получения заготовки, требования к свойствам материала изделия после механической обработки, точность размеров и шероховатость поверхности. В настоящее время используются два метода определения припусков на механическую обработку: опытно-статистический и расчетно-аналитический.

Опытно-статистический метод основан на определении общего припуска по стандартам и таблицам, которые составлены на основе обобщения и систематизации производственного опыта. Припуски на механическую обработку поковок, изготовленных различными методами, и отливок из различных металлов и сплавов приведены соответственно в ГОСТ 7505-89 и ГОСТ 26645 – 85. В этих стандартах припуски заданы в зависимости от параметров заготовок: массы, материала, точности, конструкции и.т.д. Недостаток этого метода заключается в том, что припуски назначаются независимо от вида технологического процесса. Они, как правило, завышены, т.к. с целью исключения брака назначаются с учетом наиболее неблагоприятных условий обработки. Это приводит к увеличению расхода материала и повышению себестоимости обработки. Распределение общего припуска по операциям и переходам производится на основе опыта по таблицам в зависимости от методов и этапов обработки, геометрии, размеров и конструкции деталей.

Расчетно-аналитический метод основан на определении расчетным путем минимального припуска. Величина этого припуска должна быть такой, чтобы на данной операции были удалены погрешности текущей и предшествующей обработки. Величина этих погрешностей определяется по справочникам. Расчеты производятся по следующим формулам:

Припуск на диаметр для поверхностей вращения

. (14.11)

Симметричный припуск для плоских поверхностей

. (14.12)

Асимметричный припуск на каждую сторону и односторонний припуск для плоских поверхностей

. (14.13)

В этих формулах: - высота микронеровностей после предыдущей обработки; - толщина дефектного слоя материала, возникшего в результате предыдущей обработки; - толщина слоя металла, который необходимо удалить для компенсации отклонений формы и расположения поверхностей, оставшихся от предыдущей обработки; - погрешности установки – базирования и закрепления на данной операции.

В приведенных формулах и векторные величины. Для поверхностей вращения их направление точно определить нельзя. Поэтому приближенно принимают, что эти векторы перпендикулярны и складывают их в формуле (14.11) по правилу квадратного корня.

К отклонениям расположения поверхностей следует отнести отклонения от соосности, параллельности, перпендикулярности, пересечения осей, а к отклонения формы – отклонения от плоскостности и прямолинейности. Другие погрешности формы, например, отклонения от цилиндричности, круглости, при этом не учитываются, т.к. предполагается, что эти отклонения не превышают допуск на размер обрабатываемой поверхности.

Расчет припусков ведут от размеров готовой детали к размерам исходной заготовки. Исходными параметром для расчета является максимальный размер вала или минимальный размер отверстия. Минимальный припуск определяется по формулам (14.11) - (14.13). Межоперационные размеры определяют по следующим формулам (рис.14.3)

Для наружных поверхностей с симметричным припуском

; . 14.14)

Аналогичным образом для внутренних поверхностей

; . (14.15)

Для асимметричного припуска на каждую сторону и одностороннего припуска для наружных и внутренних поверхностей имеем

; . (14.16)

Допуски на промежуточные размеры определятся в зависимости от этапа и метода обработки, которые применяются для получения этих размеров (точение черновое, чистовое, шлифование и. т. д.). Каждому этапу и методу соответствует определенный квалитет точности, по которому в зависимости от величины промежуточного размера определяется численное значение допуска на размер. Данные для этих расчетов представлены в справочной литературе.

Расчет номинального припуска на сторону для вала и отверстия выполняется одинаково по формуле (14.10). Симметричный припуск или припуск на диаметр определяется с использованием этой формулы следующим образом (рис. 14.3)

. (14.17)