Пример расчета припуска и назначения операционных

КАМЫШИНСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ)

ГОУ ВПО «ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

КАФЕДРА «ТЕХНОЛОГИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ»

Расчет припусков при механической обработке

Деталей

Методические указания для проведения практических занятий

по дисциплине «Основы технологии машиностроения»

Волгоград

УДК 621.9.7(07)

Р 24

Расчет припусков при механической обработке деталей: методические указания для проведения практических занятий по дисциплине «Основы технологии машиностроения» / Сост. Я. Н. Отений, А. Э.Вирт; Волгоград. гос. техн. ун-т. – Волгоград, 2009. – 19 с.

Рассматриваются вопросы расчета и назначения припусков на поверхности детали при их механической обработке.

Предназначены для студентов направления 150900 «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительного производства».

Ил. 6. Табл. 19. Библиогр.: 2 назв.

Рецензент: к. т. н., доцент Н. И. Никифоров

Печатается по решению редакционно-издательского совета

Волгоградского государственного технического университета

Составители: Ярослав Николаевич Отений, Андрей Эдуардович Вирт

Расчет припусков при механической обработке деталей

Методические указания для проведения практических занятий по дисциплине

«Основы технологии машиностроения»

Под редакцией авторов

Темплан 2009 г., поз. № 3К.

Подписано в печать 26. 11. 2009 г. Формат 60×84 ¹/₁₆.

Бумага листовая. Печать офсетная.

Усл. печ. л. 1,19. Усл. авт. л. 1,06.

Тираж 100 экз. Заказ №

Волгоградский государственный технический университет

400131 Волгоград, просп. им. В. И. Ленина, 28.

РПК «Политехник»

Волгоградского государственного технического университета

400131 Волгоград, ул. Советская, 35.

Ó Волгоградский

государственный

технический

университет, 2009

Цель работы

Приобретение практических навыков при расчетах и назначении припусков для механической обработки деталей машин.

Содержание работы

1) Получить номер задания и номер варианта у преподавателя.

2) Изучить методы расчета припусков и их назначения табличным методом.

3) Произвести расчет припусков для механической обработки заданной детали используя данные приведенных в таблицах 1-13.

Расчет припусков на обработку операционных размеров заготовки

Общие сведения

Припуск на обработку — слой материала, удаляемый с поверхности заготовки в процессе ее обработки для обеспечения заданного качества детали.

Промежуточный припуск — слой материала, удаляемый при выполнении отдельного технологического перехода.

Общий припуск — слой материала, необходимый для выполнения всей совокупности технологических переходов, т. е. всего процесса обработки данной поверхности от черной заготовки до готовой детали.

Припуск назначают для компенсации погрешностей, возникающих в процессе предшествующего и выполняемого переходов технологического процесса изготовления детали.

Величину припуска для элементарной поверхности детали определяют расчетно-аналитическим методом или ориентировочно назначают по соответствующим справочным таблицам (ГОСТам, РТМ и т. п.).

Аналитический расчет производится с целью определения минимально необходимой и достаточной величины припуска на
механическую обработку z_min.

Расчету припуска должен предшествовать план обработки данной поверхности: последовательность технологических переходов, способы установки заготовки при осуществлении каждого перехода и результаты обработки поверхности (прогнозируемые) при каждом технологическом переходе.

Для аналитического расчета припуска необходимо установить
все элементарные слагаемые припуска:

R_zi_-1- величину шероховатости поверхности, полученную в результате предыдущего перехода;

h_i_-1- толщину дефектного слоя, полученного в результатевсей предыдущей обработки;

- суммарное, отклонение расположения обрабатываемойповерхности относительно установочной базы, используемой на анализируемом переходе, и погрешность формы обрабатываемой поверхности, полученную в результате всей предшествующей обработки;

- погрешность установки заготовки при реализации перехода, для которого рассчитывается припуск.

При расчете минимального припуска все эти слагаемые cуммируются:

- при последовательной обработке поверхностей (односторонний припуск):

(1)

-при параллельной обработке противоположных поверхностей (двухсторонний припуск):

(2)

- приобработке поверхностей вращения.

(3)

Ниже приведены выдержки из таблиц справочника [1] включающие данные, необходимые для расчета слагаемых припуска (табл.1—13).

Величины R_zи hопределяются по этим таблицам в зависимости от вида обработки поверхности и способа получения исходной заготовки. Суммарная погрешность расположения и формы определяется на основе анализа всех возможных отклонений положения обрабатываемой поверхности относительно установочной базы и всех факторов, вызывающих изменение теоретической формы поверхности.

В самом общем случае величина определяется как сумма погрешности смещения и погрешности коробления (кривизны) :

(4)

Отклонение расположения поверхностей отливки связано неточностью межосевых расстояний отлитых отверстий и их расположения относительно технологических баз, получаемых из-за смещения стержней, отклонения от параллельности плоскостей отливки, из-за смещения частей формы и т. д.

Смещение поверхностей исходных заготовок, полученных штамповкой, происходит из-за отклонения от соосности частей заготовки, изготовленных в разных половинах штампа или использования при изготовлении исходной заготовкинескольких штампов (прошивкой отверстий).

Погрешности от коробления возникают в различных координатных плоскостях, например, отлитое отверстиев исходной заготовке имеет погрешности в диаметральной и осевой плоскостях.

В этом случае погрешность находится как геометрическая сумма составляющих погрешностей:

(5)

Исходные заготовки валов имеют дополнительную погрешность, связанную с операцией центрирования . Для этих заготовок

(6)

При дообработке просверленного отверстия приходится учитывать искривление оси отверстия (увод сверла) и смещение вершины сверла относительно номинального положения:

(7)

Величину коробления определяют как произведение величины Δ_к (относительно коробления)Δ_ув и соответствующего линейного размера 1. В отдельных случаях величина допустимого коробления в справочных таблицах указывается для интервала размеров.

Величина увода сверла также определяется как произведение относительного увода сверла на глубину сверления 1.

Если производится повторная обработка ранее обработанной поверхности, то суммарная погрешность расположения и формы определяется зависимостью:

, (8)

где - соответствующая погрешность заготовки до обработки, а К_у— коэффициент уточнения.

Расчет величины требует тщательного анализа всех условий обработки заготовки. Так, например, если за черновую базу была принята поверхность, для которой рассчитывается припуск, и с ее использованием обработана поверхность, являющаяся установочной базой при расчете припуска на заданном переходе, то величина ΔΣ рассчитывается с использованием коэффициента уточнения К_у, как и для поверхности повторно обрабатываемой.

Таблица1 Допустимые чугунных и стальных отливок IIкласса точности

Наибольший габаритный размер отливки, ММ	Номинальный размер, мм
до 50	св. 50-120	св. 120-260	св. 260-500	cb. 500-800	св. 800-1250
До 260	±0,5	±0,8	±1,0
Св. 260 до 500	±0,8	±1,0	±1,2	±1,5
Св. 500 до 1250	±1,0	±1,2	±1,5	±2,0	±3,0
Св. 1250 до 3150	±1,2	±1,5	±2,0	±2,5	±3,0	±4,0

Таблица2 Качество поверхности отливок (Rz+ h, км) IIкласса точности

Материал отливки	Наибольший размер отливки, мм
	до 500	св. 500 до 1250	св1250 до 3150
Чугун Сталь

Таблица 3 Отклонения расположения поверхностей отливок

Вид отклонения	Величина отклонения
Межосевые расстояния отверстий (),мм	1,2-2,0
Расположение отверстия относительно технологических баз (),мм	1.2-2,5
От параллельности плоскости , мкм на 1 мм	1/2 допуска на размер
Перекос отверстия , мкм на 1 мм для диаметра отверстияd d,мм до 10 св.10 до30 св. 30 до50 св. 50	10-20 3-15 3-10 0.3-1,5
Коробление , мкм на 1 мм корпусной детали То же плит	2.0-3,0

Таблица 4 Точность и качество поверхности отливкиIIкласса точности после

механической обработки

Обработка	Квалитет	Rz, мкм	h,мкм
Черновая обточка, строгание, фрезерование
Получистовая обточка
Чистовая	10-11
Тонкая	7-9
Шлифование черновое	8-9
Шлифование чистовое	6-8

Таблица 5 Качество поверхности штамповок

Масса поковки	Rz, мкм	h,мкм
До 0,25
Св. 0,25 до 4
Св. 4 до 25
Св. 25 до 40
Св. 40 до 100
Св. 100 до 200

Таблица6 Допуски, (мм) на изготовление штамповок из стали группы MI, степенью сложности C1

Масса	Размер поковки, мм (свыше — до)
поковки (свыше -до)		50-120	120-180	180-260	260-360	360-630	630-800	800-1000	1000-1250
2,5-4,0	+1,3 -0,7	+1,5 -0,7	+ 1,6 -0,8	+ 1,7 -0,9	+1,9 -0,9	+2,0 -1,2	+.2,2 -1,4	+2,5 -1,5	+3,0 -1,5
4,0-6,3.	+ 1,5 -0,7	+1,6 -0,8	+1,7 -0,9	+1,9 -1,0	+2,0 -1, 2	+2,2 -1,4	+2,5 -1,5	+3,0 -1,5	+3,0 -2,0
6,3-10	+1,6 -0,8	+1,9 -0,9	+1,9 -1,0	+2,1 -1,1	+2,2 -1,4	+2,5 -1,5	+3,0 -1,5	+3,0 -2,0	+3,5 -2,0
10-16	+1,7 -0,9	+1,9 -1.0	+2,1 -1,1	+2,4 -1,2	+2,5 -1,5	+3,0 -1,5	+3,0 -2,0	+3,5 -2,0	+4,0 -2,0
16-25	+1,9 -1,0	+2,1 -1,1	+2,4 -1,2	+2,5 -1,5	+3,0 -1,5	+3,0 -2,0	+3,5 -2,0	+4,0 -2,5	+4,5 -3,0
25-40	+2,1 -1,1	+2,4 -1,2	+2,5 -1,5	+3,0 -1,5	+3,0 -2,0	+3,5 -2,0	+4,0 -2,0	+4,0 -2,5	+4,5 -2,5
40-63	+2,4 -1,2	+2,5 -1,5	+3,0 -1,5	+3,5 -1,5	+3,5 -2,0	+4,0 -2,0	+4,0 -2,5	+4,5 -2,5	+4,5 -3,0
63-100	+2,5 -1,5	+3,0 -1,5	+3,5 -1,5	+3,5 -2,0	+4,0 -2,0	+4,0 -2,5	+4,5 -2,5	+4,5 -3,0	+5,0 -3,0
100-160	+3,0 -1,5	+3,5 -1,5	+3,5 -2,0	+4,0 -2,0	+4,5 -2,5	+4,5 -3,0	+5,0 -3,0	+5,0 -3,5	+5,5 -3,5
160-250	+3,5 -1,5	+3,5 -2,0	+4,0 -2,0	+5,0 -2,5	+5,0 -3,0	+5,0 -3,5	+5,5 -3,5	+5,5 -4,0	+6,0 -4,0

Таблица 7 Кривизна к (мкм на 1 мм) для поковок

Вид обработки	Диаметр или размер сечения, мм
	до 120	св. 120 -180	св.180 - 250	св. 250 -315	св. 315 -500
Ковка				0,8	0,6
Механическая обработка:
обдирная	1,5		0,5	0,4	0,3
черновая	0,7	0,5	0,3	0,2	0,1
получистовая	0,05	0,04	0,03	0,02	0,01
После термической обработки и правки	0,10	0,08	0,06	0,04	0,02

Таблица 8 Кривизна (мкм на 1мм) поковок типа валов

Вид обработки	Диаметр поковки, мм
До 25	св.25-50	св.50-80	св.80-120	св.120-180	св.180-2600	св.260-360	св.360-500
После штамповки				1,8	1,6	1,4	1,2	1,0
После правки на прессах	0,20	0,15	0,12	0,10	0,08	0,06
После термической обработки в печах	2,5	1,5	1,5	1,0	1,0	-	-	-

Таблица 9 Отклонение от концентричности и коробление поковок нормальной точности типа дисков и рычагов, получаемых на прессах

Вид погрешности	Толщина (высота) или ширина поковок, мм
До 50	св.50-120	св.120-180	св.180-260	св.260-360	св.360-500
Отклонение, от концентричности отверстий , мм	0,8	1,4	2,0	2,8	3,2	3,6
Коробление , мм	0,5	0,5	0,7	0,9	1,0	1,1

Таблица 10 Точность и качество поверхности после механической обработки

Способ обработки	Диаметр отверстия, мм	Квалитет	Rz, мкм	h,мкм
Сверление спиральными сверлами	0т3 до 6 св..6 до 10 св. 10 до 18 св. 18 до 50 св.50 до 80
Зенкерование черновое	от 18 до 30 св. 30 до 80
Зенкерование чистовое	до 30 св. 30 до 80
Растачивание черновое Растачивание чистовое	от 50 до 260

Таблица 11 Качество поверхностей отверстий, полученных механической обработкой

Способ обработки	Квалитет	Rz, мкм	h,мкм
Валы ступенчатые, наружные поверхности:
однократное точение	11-12
черновое
чистовое
тонкое	7-9
Торцевые поверхности валов:
черновая подрезка
чистовая
фрезерование
Обтачивание наружных поверхностей дисков:
однократное	10-12
черновое
получистовое
чистовое	10-11
Шлифование валов и дисков:
предварительное	8-9
чистовое	6-7

Таблица 12 Увод сверла и смещение отверстия при сверлении

Погрешность	Диаметр отверстия, мм
3-6	6-10	10-18	18-30	30-50
Увод ,мкм/мм	2,1	1,7	1,3	0,9	0,9
Смещение ,мм	0,10	0,15	0,20	0,25	0,30

Таблица 13 Коэффициент уточнения К_у при механической обработке поверхностей заготовки

Технологический переход	К_у
Однократное обтачивание, строгание, фрезерование:	0,05
Черновое	0,06
Получистовое	0,05
Чистовое	0,04
Предварительное шлифование:	0,03
Окончательное	0,02

Примечание: для расчета припусков на обработку операционных размеров заготовок отличных от приведенных ниже используйте справочник [1].

Пример расчета припуска и назначения операционных

Размеров

Рассчитать припуск и назначить операционные размеры при механической обработке отверстия 80^+0,03 корпусной детали. Исходная заготовка: отливка из серого чугуна СЧ15, IIкласса точности (рис.1).

Рисунок 1- Корпусная деталь.

Решение

Поверхность обрабатывается за две операции: черновую и чистовую. Черновая операция выполняется за один установи один переход. В качестве установочной базы используется плоскость и два отверстия Ø15^+0.018 перпендикулярных к плоскости. При обработке плоскости в качестве черновой базы использована поверхность отверстия. Приспособление имеет установочные пластины и два установочных пальца Ø Зажим — механический, винтовой. Чистовая операция выполняется за один установи два перехода. Установочная база и приспособление - аналогичны используемым на 1-й операции. Тогда слагаемые припуска:

- 1-й переход, черновая расточка (12-й квалитет точности), мкм (табл.2).

(9)

Погрешность смещения складывается из погрешности расположения отверстия относительно технологической базы и перекоса оси отверстия _п.. ' ' ■

При обработке базовой плоскости.

_р_т _б = ±2мм; п = 6 мкм/мм (табл.3)

_см = = 4180.мкм

При использовании обработанной плоскости за установочную базу, при черновой расточке отверстия

К_у=0,06 (табл.13) и см = 0,06-4180 = 251 мкм.

Погрешность, формы из-за коробления складывается из коробления по диаметру и по оси заготовки.

; = 1 мкм/мм (табл.3) 215мкм,
330 мкм.

= 18 + 34 = 52 мкм (табл. 14)

= 130,78 131 мкм

- 2-й переход (чистовая расточка, 10-й квалитет точности)
= 100 мкм (табл.14)

(материал заготовки – серый чугун)

; К_у= 0,05 (табл.13);

= 17,75 18 мкм.

13.1 мкм (по расчету для 1-го перехода)

- 3-й переход (тонкая расточка, 7-й квалитет точности)

25мкм (табл.4); = 0

; К_у = 0,04 (табл.13)

= 5,28 5,3.мкм.

= 0 (переход осуществляется за один установ с предыдущим).

Определим минимальный припуск по переходам.

1-й переход

= 1710 мкм.

2-й переход:

= 464,46 464 мкм.

3-й переход:

2z_min.₃ = 2 (25 + 5,3) = 60,6 61 мкм.

Таблица 14

Результаты расчета

Пере- ход	Слагаемые припуска, мкм	Расчетные значения	Допуск мкм	Принятые значения
				мкм	A_p_, мм	ТА	Amaх	Amin	Zmax	Zmin
	-	-	-	-	-	77,795				-	-
					79,505		79,5	79,2	4,2	1,5
		-				79.968		79,96	79,84	0,64	0,46
		-	5,3	-		80,03		80,03	80,0	0,16	0,07

Ответ

Операционные размеры для обработки- заготовка Ø76±1,0; черновая расточка Ø79,2 ;чистовая расточка Ø79,8^+0,12; тонкая расточка Ø80 ⁺ ^0,03.

Варианты заданий для расчета припусков

Задание1

Рассчитать припуск, назначить операционные размеры и начертить операционный эскиз расточки отверстия Dмм в корпусной детали (рис.2).

Рисунок 2. - Корпус

Исходная заготовка — отливка IIкласса точности.

План обработки: черновая операция (один переход); чистовая операция (один установ, два перехода). Установочная база: плоскость и два отверстия, перпендикулярных к плоскости. Приспособления с ручным винтовым зажимом. Исходные данные в табл. 15.

Таблица 15 Исходные данные

	D, мм	к	Вариант	D, мм	к	Вариант	D, мм	к
	30Н7			70Н7			60Н7	2,5
	40Н8	2,5		100Н8	1,5		120Н7
	60Н8	1,5		120Н8	1,8		90Н8
	85Н6			50Н7			8ОН8	2,5
5	130Н7	2,5		85Н8			40Н7
	150H8			130Н8	1,5		75Н8
	45Н6			150Н8	1,5

Задание 2

Рассчитать припуск на размер диаметра dшейки вала (рис. 3),становить соответствующую шероховатость поверхности, предложить план обработки заготовки, вычертить операционные эскизы.

Рисунок. 3 - Вал

Исходная заготовка: штамповка из стали 45 (при обработке заготовка устанавливается в центрах). Исходные данные — в табл. 16;

Таблица 16 Исходные данные

Вариант	Диаметр, мм	Вариант	Диаметр, мм	Вариант	Диаметр, мм	Вариант	Диаметр, мм

Задание 3

Рассчитать припуск на обработку плоскости стола. Составить план фрезерной операции (обработки плоскости и пазов стола). Обработку плоскости вести за четыре перехода: черновое, получистовое, чистовое и тонкое фрезерование. Исходнаязаготовки—отливка IIкласса точности из серого чугуна СЧ21 (базовая плоскость предварительно обработана) (рис.4, табл..17).

Таблица17 Исходные данные

Вари- ант	h, мм	Вари- ант	h, мм	Вари- ант	h,мм	Вари- ант	h, мм

Рисунок. 4 - Стол

Задание 4

Назначить припуск на расточку отверстия диаметром D. Предварительно на токарном станке за один установ сверлится отверстие D₃и обтачивается шейка втулки d, принимаемая за базу при расточке отверстия на станке 2431. Исходная заготовка — прокат из стали 45 (d= D+;20 мм) (рис. 5, табл. 18).

Рисунок. 5 - Втулка

Таблица 18Исходные данные

Вариант	D, мм	d,MM	Варн-ант	D, мм	l,мм	Вари- ант	D,mm	l,мм



		3.0

Задание 5

На горизонтально-расточном станке 2М615 растачивается отверстие диаметром Dмм в головке шатуна (рис.6). Исходная заготовка получена- методом горячей объемной штамповки из стали 45. Рассчитать припуск на обработку. Исходные данные в табл.19.