Методы определения припусков

Существуют три метода определения припусков: опытно-ста­тистический, расчетно-аналитический и вероятностно-статистический.

При первом методе общие и промежуточные припуски устанав­ливаются технологом по таблицам, составленным на основе обоб­щения и систематизации производственных данных передовых заводов.

При применении данного метода устанавливают общий при­пуск, т.е. припуск на всю совокупность технологических переходов механической и химико-термической обработки поверхности. Реже устанавливают промежуточный припуск, т.е. припуск на об­работку данного технологического перехода обработки. Обычно рекомендуемые данные отражают условия изготовления, при ко­торых припуск должен быть наибольшим. Методически часто бы­-

вает не ясно, как проведен анализ статистических данных, какое значение припуска рекомендовано (наименьшее, наибольшее или среднее) и как при этом определялись размеры заготовок. Отсут­ствие этих данных снижает практическую ценность рекомендаций по этому методу.

Недостаток данного метода — завышенные припуски и неучет конкретных условий проектирования технологических процессов.

Стремление изыскать пути повышения эффективности метал­лообработки, экономии материальных, трудовых и энергетических ресурсов в результате обоснованного уменьшения припусков и конкретизации условий обработки привели к созданию расчетных методик, базирующихся на дифференцированном анализе и учете только тех факторов, которые действуют в данных конкретных условиях производства. Этот метод прогрессивный, позволяет смо­делировать условия, близкие к имеющим место на производстве. Основоположник расчетного метода проф. В.М. Кован.

Расчетно-аналитический метод предполагает, что при анализе различных условий обработки установлены основные факторы, определяющие промежуточный припуск. Так, минимальный при­пуск на диаметр цилиндрической поверхности вычисляется по формуле:

где R_zi-1 — высота неровностей на предшествующей обработке (рис. 4.4).

При выполнении первой операции механической обработки необходимо удалить неровности, имеющиеся на поверхности от­ливки, паковки, штамповки или проката. При выполнении второй операции необходимо удалить неровности, возникающие на пер­вой операции, и т.д. Величину R_z определяют по таблицам спра­вочника [3].

hi-1 — глубина поверхностного дефектного слоя на предшеству­ющей обработке (рис. 4.4). Этот слой по своим физико-механичес- ким свойствам отличается от основного металла, поэтому он дол­жен частично или полностью удаляться на выполняемом переходе. Величина h определяется по таблицам справочника [3].

— суммарное значение пространственных отклонений, оставшихся от предшествующей обработки (векторная величина для цилиндрических поверхностей, рис. 4.5). К таким отклонени-

Рис. 4.4. Поверхностный слой заготовки (вала)

Рис. 4.5. Влияние пространственных отклонений

обрабатываемой поверхности на величину припуска

им можно отнести: отклонение от соосности наружной и внутрен­ней поверхностей втулок (рис. 4.5 а), отклонение от соосности отдельных ступеней базовым шейкам ступенчатого вала (рис. 4.5 в), отклонение от перпендикулярности торцевой поверх­ности валика его оси (рис. 4.5 в), отклонение от прямолинейности оси валика (рис. 4.5 б), отклонение от параллельности обрабаты­ваемой и базовой плоскостей у корпусных деталей и другие по­грешности в расположении обрабатываемых поверхностей отно­сительно базовых. Значение величины Д₂ для заготовок определя­ется по [3].

После механической обработки заготовок значение вычисляем но формуле:

где Kу— коэффициент уточнения [3].

 — погрешность установки заготовки на выполняемом пере­ходе (векторная величина для цилиндрических поверхностей, рис. 4.6).

 

Рис. 4.6. Влияние погрешности установки е на величину припуска: а — обработка валика в патроне; б— обработка втулки по наружной

поверхности с базированием на оправке с зазором

Возникает она из-за непостоянства положения обрабатываемой поверхности при обработке партии деталей. Чтобы компенсиро­вать его, необходимо снять соответствующий слой металла.

При обработке заготовок в приспособлении погрешность уста­новки может быть вызвана неточностью изготовления опорных элементов приспособления или неравномерной осадкой в местах

контакта этих элементов с опорной поверхностью детали. Различ­ная по величине осадка может быть вызвана также и неравномер­ностью зажимных усилий.

Погрешность установки заготовки в приспособлениях е опреде­ляем с учетом погрешностей базирования е_б, закрепления e₃, изго­товления и износа опорных элементов приспособлений е_пр. Так как указанные погрешности являются случайными величинами, то

Погрешность приспособления и износа опорных элементов Е_пр не связана с процессом установки заготовок в приспособлениях, поэтому ее учитывают при рассмотрении точности отдельно. Тогда имеем:

Также погрешность закрепления как результат упругих отжатий элементов станка и деформаций поверхностных слоев детали при­нимается в зависимости от способа ее установки:

     рад/осев

на плавающий передний центр       150/0 мкм

на вращающий задний центр       80/200 мкм

на жесткие центры                     0/200 мкм

в трехкулачковом патроне        200/80 мкм

в цанге                                        90/80 мкм

на разжимной оправке              0/40 мкм

на гладкой оправке                     0/10 мкм

Для других способов направление погрешности закрепления совпадает с направлением действующих сил и принимается:

для черных поверхностей                — 200 мкм

для предварительно обработанных        — 100 мкм

для чисто обработанных                 — 40 мкм

для шлифованных базовых поверхностей — 20 мкм

При обработке деталей из ковкого чугуна и недостаточно тща­тельной правке заготовок расчетные припуски для первого техно­логического перехода механической обработки следует принимать с коэффициентом 1,3.

При расчете припуска под шлифование деталей непосред­ственно после термообработки и правки принимают изогнутость  = 80 мкм на 1 мм длины.

Нормативы составлены применительно к жесткости станков: токарных 1000—1500 кг/мм; круглошлифовальных 1500— 2000 кг/мм; горизонтально-фрезерных 1000—1500 кг/мм; верти­кально-фрезерных 2000—3000 кг/мм; сверлильных 500—700 кг/мм.

Погрешность установки  = 0 при следующих условиях обра­ботки:

• бесцентровое шлифование и обработка в центрах;

• при базировании на магнитной плите и совпадении установоч­ной и измерительной баз;

• при расчете припуска для односторонней обработки;

• при развертывании плавающей разверткой, протягивании от­верстий, раскатке, обкатке, суперфинишировании и полировании.

При обработке поверхностей вращения векторы  и  могут принимать любое угловое положение, предвидеть которое заранее не представляется возможным. Поэтому в целях получения наибо­лее вероятного суммарного значения сложение векторов следует производить по правилу квадратного корня:

Но при обработке плоскостей принимают, что векторы направ­лены перпендикулярно обрабатываемой плоскости, поэтому:

Во всех случаях величина  определяет фактически

смещение в расположении поверхности заготовки в рабочей зоне. Учитываются как смещение, полученное на предшествующем пе­реходе изготовления (на первом переходе — это смещение заготов­ки), так и смещение при установке е_;- в рабочей зоне. Очевидно, что такое же смещение получают и другие поверхности, в том числе измерительная база. Поэтому е₍. учитывают и в суммарной погреш­ности обрабатываемого размера, и в припуске на обработку.

Так как принято, что наблюдается копирование размеров, то имеем соотношение (рис. 4.7)

где D — диаметр элементарной поверхности.

После расчета D_i-1min определяют

Рис. 4. 7. Схема расчета Z_{i min} по расчетно-аналитическому

методу определения припусков

где TD_i-1 | — допуск на размер Di-1.

Проверку правильности вычислений проводят по формуле:

причем:

Согласно расчетно-аналитическому методу расчетными явля­ются минимальные (для наружных поверхностей) и максимальные (для внутренних поверхностей) размеры. Все значения факторов по этому методу определены по статистическим исследованиям и приведены в справочниках. В расчетно-аналитическом методе об­щий припуск:

На основании вышеизложенного можно считать, что в основу расчетов положен метод максимума-минимума.

Вероятностно-статистический метод определения припусков есть дальнейшее развитие расчетно-аналитического метода. Одна­ко в основу исследования факторов и расчета припусков и разме­ров заготовок положен вероятностный подход, что теоретически более оправдано и дает более близкий к практике результат. Как и ранее, статистические методы использованы при исследовании и обобщении результатов производственного эксперимента в усло­виях производства. В отличие от предыдущего материала выводы содержат не только данные по факторам, определяющим припус-

ки, но и значения средних промежуточных и общих припусков для оговоренных в нормативных материалах условий (в том числе по обеспечиваемой точности) изготовления как заготовок, так и де­талей. Это существенным образом уточняет содержание техноло­гического проектирования и делает более обоснованным опреде­ление размеров заготовки.

Разрабатывают маршрутное, операционное и маршрутно-операционное описание технологических процессов. В первом случае отсутствует четкая последовательность обработки поверхностей. Поэтому здесь не вычисляют промежуточные и общие припуски, т.е. не определяют точно размеры заготовки.

С использованием вероятностно-статистического метода раз­работаны стандарты, в которых указаны значения средних припус­ков (ГОСТ 26645-85, ГОСТ 7505-89). Это позволяет назначать средние промежуточные и общие припуски с учетом геометричес­кой точности заготовок и деталей, а также с учетом характеристи­ки оборудования определять набор переходов, необходимых для получения из заготовки детали с требуемой точностью поверхно­стей.

Средний промежуточный припуск при вероятностно-статисти­ческом методе определяется по формуле

где R — наибольшая высота неровностей; Wz — наибольшая вол­нистость; h — наибольшая высота дефектного слоя; рi,i-1— коэф­фициент корреляции (определяется экспериментально); F— вели­чина отклонения формы в продольном и поперечном сечении; Р— величина отклонения расположения; TR, TF, TP — величины допусков на предшествующем переходе и выполняемом.

В расчетах следует учитывать только те отклонения формы, которые не охвачены допуском размера. При определении TRi-1 принимают во внимание все смещения поверхности заготовки, возникающие как при установке заготовки в рабочей зоне, так и при ее изготовлении. Значение рi,i-1 определяют эксперименталь­но, расчетом или по рекомендациям в [1]. Волнистость учитывают только при черновой обработке отливок, а ее значение определяют по ГОСТ 26645-85.

Средний размер на предшествующем переходе обработки

При известном допуске  предельные размеры