Определение припусков расчётно-аналитическим методом: Методические указания к самостоятельной работе по дисциплине ''Проектирование и производства заготовок''

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРИПУСКОВ РАСЧЁТНО-АНАЛИТИЧЕСКИМ МЕТОДОМ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЕ

по дисциплине «Проектирование и производства заготовок» для студентов специальности 120100 -Технология машиностроения очной и заочной форм обучения

Тюмень 2004

Утверждено редакционно-издательским советом Тюменского государственного нефтегазового университета

Составитель

к.т.н. доцент Самылов В.А.

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования © «Тюменский государственный нефтегазовый университет», 2004.

2

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ Правильное определение припусков имеет большое значение для уменьшения объема механической обработки. Наиболее точным считается расчетноаналитический метод определения припусков. Предложенная методика применима для автоматического получения размеров на предварительно настроенном станке. Цель работы - Освоить методику аналитическим методом.

определения

припусков расчётно-

2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 2.1. 2.2. 2.3.

Определить маршрут обработки детали. Рассчитать припуск на каждый переход. Определить общий припуск. 3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Припуск – слой материала, снимаемый с заготовки для получения заданных геометрических характеристик и чистоты поверхности, указанных на чертеже детали. В общем случае припуск снимется за несколько переходов, чем выше точность и меньше шероховатость, тем больше число переходов. На последнем переходе достигается указанная на чертеже точность и шероховатость. Общий припуск равен сумме припусков по каждому переходу. Припуск на данном переходе определяется по формуле: Zimin = Rzi-1+hi-1+Δi-1+Eyi

(3.1)

Zimin - минимальный припуск на данный, i, переход, мкм. Rzi-1- шероховатость, полученная на предыдущем, i-1, переходе, мкм. hi-1-дефектный слой, полученный на предыдущем, i-1, переходе, мкм. Δi-1- пространственная погрешность, полученная на предыдущем, i-1, переходе, мкм. Eyi - погрешность установки на данном, i, переходе. Анализ формулы позволяет сделать вывод, что припуск - слой материала, назначенный для компенсации погрешностей, возникающих в процессе изготовления детали. 4. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ К РАБОТЕ Чертёж детали. Количество деталей. Вид заготовки. 3

Указывается необходимая справочная и учебно-методическая литература по данной теме. 5. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ 5.1. Анализ чертежа детали Проверяется наличие необходимых размеров, шероховатости, точности и других элементов чертежа. Допуски указываются в цифровых значениях, шероховатость в Rz. Обозначаются обрабатываемые поверхности цифрами. Оформление чертежа согласно требованиям ЕСКД. 5.2. Определение вида заготовки Для проведения расчетов необходимо знать вид заготовки (пруток, отливка, поковка и т.п.). Вид заготовки в данной работе указан в задании. 5.3. Определение маршрута обработки Выбирается тип металлорежущего станка. Например, для обточки валика (заготовка – пруток), выбирается токарно-винторезный станок, инструмент – резец. Для определения маршрута обработки используются табличные данные, в которых последовательно указаны переходы и получаемая шероховатость и квалитет. Обработка заканчивается на переходе, обеспечивающем заданный на чертеже квалитет и шероховатость. Пример: На чертеже валика наружная поверхность имеет Rz=25мкм и квалитет 11. В таблице 5.1. находим переход «Чистовое и однократное», где Rz=32÷20 мкм и квалитет 10 ÷11. Выполняются все предыдущие переходы, указанные в таблице и найденный. Таким образом, маршрут обработки заданной поверхности состоит из переходов: обдирки, чернового точения, чистового точения. Аналогично определяются маршруты для всех поверхностей, подлежащих обработке. Недостающие табличные данные можно найти в источниках, указанных в списке литературы. В работе намечаются два варианта обработки каждой поверхности. Например, плоскую поверхность можно получить фрезерованием и строганием (табл.5.2.). Для расчёта припуска берётся один вариант. Сведения по шероховатости, дефектному слою и точности даны также в таблицах 5.3 - 5.7. Выбранный маршрут обработки заносится в таблицу 5.8.

4

Таблица 5.1 Точность и качество поверхности заготовки из проката после механической обработки Способ обработки Переход Квалитет Rz, мкм Обработка наружной поверхности 125,0 14,0 Обтачивание резцами про- Обдирка 63,0 12,0 ката повышенной и обыч- Черновое ной точности Чистовое и однократное 10,0 – 11,0 32,0 – 20,0 6,3 – 3,2 7,0 – 9,0 тонкое

h, мкм 120,0 60,0 30,0 -

Шлифование в центрах Черновое проката обычной точности Чистовое и однократное

8,0 – 9,0

10,0

20,0

7,0 – 8,0

6,3

12,0

Бесцентровое шлифование Тонкое проката повышенной и высокой точности

6,0 – 9,0

3,2 – 0,8

6,0 – 2,0

Обработка торцевых поверхности Фрезерование торцов Черновое 14,0

100,0

100,0

Подрезание резцом на то- Черновое карных станках Чистовое

12,0 11,0

50,0 32,0

50,0 30,0

Шлифование на кругло- и Однократное торцошлифовальных станках

6,0

5,0 – 10,0

-

Обработка плоских поверхностей Вид или метод обработки Строгание: черновое чистовое Фрезерование цилиндрической фрезой: черновое чистовое тонкое Фрезерование торцевой фрезой: черновое чистовое тонкое

Таблица 5.2

Ra, мкм

Rz, мкм

Квалитет

25,0-12,5 6,3-3,2

90,0-50,0 30,0-15,0

11,0-12,0 9,0-10,0

50,0-25,0 6,3-3,2 1,6-0,63

170,0-90,0 30,0-15,0 8,0

12,0-14,0 9,0-10,0 -

12,5-6,3 6,3-3,2 1,6-0,63

50,0-30,0 30,0-15,0 8,0-3,2

10,0-11,0 9,0-10,0 7,0-8,0

5

Качество поверхностей отверстий после обработки Способ обработки Сверление спиральным сверлом

Глубокое сверление специальным сверлом Зенкерование: однократное черновое чистовое Растачивание: черновое чистовое нормальное точное тонкое Отделочные методы: шлифование протягивание Калибрование шариком хонингование

Диаметр отверстия, мм От 3 до 6 Св. 6 до 10 Св. 10 до 18 Св. 18 до 50

Квалитет 12

Таблица5.3 Rz, мкм

h, мкм

20 32 40 50

40 50 60 70 25 30 40

От 3 до 10 Св. 10 до 18 Св. 18 до 30

12

16 20 32

До 80 От 18 до 30 Св. 30 до 80 До 30

10 11 11 10

32 40 50 32

40 40 50 30

От 50 до 260 От 50 до 260 От 10 до 16 -

12 10 10 8 7

40 20 10 5 3,2

50 30 20 10 5

До 80 От 10 до 80

7,0-9,0 8,0

5 4

10 6

От 6 до 80 До 80

7,0 6,0-7,0

0,63 0,16

-

Примечание: 1) Под черновым зенкерованием следует понимать обработку по литому или прошитому при штамповке отверстию. Под чистовым – обработку после сверления или чернового зенкерования. 2) Виды развёртывания (нормальное, точное и тонкое) характеризуются допуском на диаметр развёрток.

6

3) При обработке мерным инструментом (сверлом, зенкером, протяжкой, фрезой и т.д.) диаметр инструмента принимают ближайшим по сортаменту, причём наименьший предельный размер инструмента должен быть не менее диаметра минимального, полученного расчётом.

Таблица 5.4 Точность и качество поверхности после механической обработки отливок точением, фрезерованием, строганием и шлифованием Обработка

Квалитет

Rz, мкм

h, мкм

ТОЧЕНИЕ, ФРЕЗЕРОВАНИЕ, СТРОГАНИЕ Литьё в кокиль и центробежное Однократная Черновая Чистовая

11 12 10

25 50 20

25 50 20

Литьё в оболочковые формы Однократная Черновая Чистовая Тонкая

10,0-11,0 11,0 10,0 7,0-9,0

25,0 20,0 10,0 5,0

25,0 20,0 10,0 5,0

Литьё по выплавляемым моделям Однократная 10,0 15,0 20,0 Тонкая 7,0-9,0 2,5 5 ШЛИФОВАНИЕ ОТЛИВОК, ПОЛУЧЕНЫХ РАЗНЫМИ СПОСОБАМИ Однократная Черновая Чистовая Тонкая

7,0 8,0-9,0 6,0-8,0 5,0-6,0

5,0 10,0 5,0 0,63

7

10,0 20,0 15,0 -

Таблица 5.5 Качество поверхности, мкм, сортового проката Диаметр проката, мм до 30 св. 10 до 80 св. 80 до 180 св.180 до 250

Точность прокатки Высокая

Повышенная

Обычная

Rz

h

Rz

h

Rz

h

63 100 125 200

50 75 100 200

80 125 160 250

100 150 200 300

125 160 200 320

150 250 300 400 Таблица 5.6

Качество поверхности, мкм, поперечно-винтового проката Диаметр проката, мм до 10 св. 10 до 18 св. 18 до 30 св. 30 до 50 св. 50 до 80 св. 80 до 120

Rz при точности прокатки Повышенной Нормальной 100 63 200 100 320 160 500 320 800 500 1250 800

Точность и качество поверхности после отрезки сортового проката Способ отрезки На ножницах Приводными ножовками, дисковыми фрезами на фрезерных станках Отрезными резцами на токарных станках Отрубка на прессах

h 100 180 300 500 800 1200

Таблица 5.7 Квалитет 17

Rz+h, мкм 300

14

200

13 17

200 Rz=150-300 h=1000-1600

Примечание: при отрезке на ножницах и отрубке на прессах получается вмятина в направлении, перпендикулярном направлению среза, достигающая 0,2D и скос по торцу, которые необходимо учитывать при последующей обработке как по торцу, так и по диаметру. 8

Маршрут обработки

Таблица 5.8

№ обрабатывае- № варианмой поверхности та обработки

Название Шероховаоперации, тость Rz, мкм перехода

h, мкм

Квалитет

5.4. Определение элементов припуска Для расчёта припуска по каждому переходу используется уравнение (3.1.) Значения Rz и h взяты из таблицы маршрута обработки. Определение пространственной погрешности Δ Для первого перехода пространственная погрешность Δпп подсчитывается по формуле (5.1) для торцевых поверхностей и (5.2) для цилиндрических поверхностей.

Δпп=D*ΔK, мкм Δпп=l*ΔK, мкм

(5.1) (5.2)

где D - диаметр торцевой поверхности, мм, ΔK - удельная погрешность, мкм/мм, l - длина заготовки, мм. Удельная погрешность выбирается из таблиц для соответствующего вида заготовки, таб. 5.9 - 5.12. Таблица 5.9 Кривизна профиля сортового проката, ΔK, мкм на 1 мм Характеристика проката без правки при точности прокатки: обычной повышенной высокой Характеристика проката без правки после закалки: в печах ТВЧ

до 120 0,5 0,2 0,1 до 30

Длина проката, мм 120-180 180-310 310-400 2,0 1,5 0,8 0,6 0,4 0,3 Длина проката, мм 30-50 50-80 80-120 1,0 0,4 0,2

2,0 1,0

1,3 0,6

9

0,9 0,45

0,6 0,3

400-500 2,5 1,0 0,5 120-180 0,5 0,15

Примечание: у поперечно-винтового проката при повышенной точности проката ΔK=2мкм на 1 мм длины, а при обычной точности ΔK=4мкм на 1 мм. Пространственная погрешность отливок Вид отливки корпусные плиты и диски

Таблица 5.10

Удельная погрешность ΔK , мкм/мм 0,7-1,0 2,0-3,0

Кривизна (коробление) поковок в виде валов, брусьев, балок Вид обработки ковка термообработка и правка

Таблица 5.11

ΔK , мкм/мм для поковки диаметром или размером сече-

до 80 3,0

ния, мм св. 80 до 120 2,0

0,7

0,6

Точность и качество торцевой поверхности горячекатаного проката после резки по упору Способ резки

св. 120 до180 1,0 0,5 Таблица 5.12

Диаметр отрезаемой заготовки D, мм

Точность резки по длине заготовки, мм( ± )

Удельная неперпендикулярность ΔK , мкм/мм

до 25 св. 25 до 75 св. 75 до 150

1,0 1,3 1,8

см. примечание

Дисковыми пилами

до 25 св. 25 до 75 св.75

0,3 0,4 0,5

0,01

Отрезка резцами на станках токарного типа

до 25 св. 25 до 75 св. 75 до 150

0,25 0,35 0,40

0,045

На ножницах

Примечание: При резке на ножницах и прессах образуется вмятина в направлении перпендикулярном поверхности среза, достигающая 0,2D и скос по торцу до 3˚. Величину вмятины и скоса необходимо учитывать при последующей обработке по торцу и диаметру.

10

Для переходов, следующих за первым, пространственная погрешность определяется по формуле (5.3). Коэффициент уточнения, дан в таблице 5.13. Δ i = Δ n.n . ∗ K y (5.3) Δ i - пространственная погрешность данного перехода, мкм; Δ n.n. - пространственная погрешность на первом переходе, мкм; K y - коэффициент уточнения. Коэффициент уточнения Ky для отливок, поковок, штампованных заготовок и сортового проката Технологический переход После обтачивания: чернового получистового чистового

Ку 0,06 0,05 0,04

Таблица 5.13

Технологический переход После шлифования: чернового чистового -

Ку 0,01 0,02 -

Определение погрешности установки Ey Погрешность установки заготовки можно определить расчётным путём или из таблиц. В работе используется табличный метод (таблицы 5.14, 5.15) Погрешность установки Ey, мкм, в трёхкулачковом самоцентрирующем патроне Вид заготовки

Направление смещения заготовки, мкм

Таблица 5.14

Диаметр базы, мм 18-30 31- 51-80 81- 121-180 50 120

Литьё по выплавляемым радиальное моделям, оболочным осевое формам

100

150

200

50

80

100

радиальное

200

300

400

осевое

80

100

120

Литьё в постоянные формы, заготовки штампованные на кривошипных прессах

11

Погрешность установки заготовки Ey в тисках, мкм Тиски

Способ установки

Таблица 5.15 Погрешность установки Ey

На подкладке: Винтовые в свободном состоянии с постукиванием при закреплении на подкладке Эксцентриковые без подкладки

100-200 50-80 400-100 30-50

Допуск на рзмер, мкм

Расчётный min размер, мм

Элементы № припуска, мкм поверх ности, перехода Rz h Δ Ey

Расчётный припуск Zi min , мкм

5.5 Сводная таблица припусков и предельных размеров

Таблица 5.16

Предель- Предельные разме- ные значеры, мм ния припуска, мкм min

max

Zi min Zi max

Порядок заполнения сводной таблицы при обработке наружной поверхности 1. Записать переходы для обрабатываемой поверхности 2. Записать значения Rz, h, Δ, Еу 3. Подсчитать и записать в графу для каждого перехода значения расчетного минимального припуска Zimin для каждого перехода 4. Записать для конечного перехода в графу "Расчётный размер" минимальный размер по чертежу детали 5. Для перехода, предшествующему конечному, определить расчётный минимальный размер прибавлением к расчётному минимальному размеру конечного перехода его минимальный припуск 6. Последовательно определить расчетный минимальный размер для каждого перехода прибавлением к расчётному размеру последующего перехода его минимального припуска 7. Записать для конечного перехода допуск на размер (он указан в чертеже) 8. Определить допуск на расчётный размер по каждому переходу. Допуск определяется соответственно квалитету данного перехода по таблице допусков на свободные размеры 12

9. Определить для каждого перехода максимальный предельный размер прибавлением допуска к минимальному предельному размеру. 10.0пределить общие припуски Zomin и Zomax, суммируя соответствующие припуски по каждому переходу. Порядок заполнения сводной таблицы при обработке внутренней поверхности Пункты 1,2,3 сохраняются. Далее: 4. Записать для конечного перехода в графу "Расчетный размер" максимальный размер по чертежу детали. 5. Для перехода, предшествующему конечному определить расчётный максимальный размер вычитанием из максимального размера конечного перехода его минимального припуска.. 6. Последовательно определить расчётный максимальный размер для каждого предшествующего перехода вычитанием из расчётного максимального размера последующего перехода его минимального припуска. 7. Записать для конечного перехода допуск на размер (он указан на чертеже). 8. Определить допуск на расчётный размер по каждому переходу, допуск определяется соответственно квалитету данного перехода по таблице допусков на свободные размеры. 9. Определить для каждого перехода наименьший предельный размер вычитанием допуска из максимального предельного размера. 10. Определить общие припуски Zomin и Zomax, суммируя соответствующие припуски по каждому переходу. 6. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЁТА В отчёте должны быть освещены следующие вопросы: Цель работы. Анализ чертежа детали. Выбор маршрута обработки детали. Таблица с маршрутом обработки. Расчёт припусков по переходам и общих припусков. Сводная таблица припусков и предельных размеров. Выводы. Список литературы. Отчёт должен быть оформлен на бумаге формата А4 с соблюдением существующих стандартов по оформлению технической документации. 7. СПИСОК ВОПРОСОВ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ Назначение припуска Физическая сущность припусков на обработку.

13

Причины увеличения общего припуска при увеличении точности и чистоты обработки поверхности. Допуск на припуск при методе автоматического получения размера на предварительно настроенном станке. Различие расчёта припуска для вала и отверстия. Припуск операционный и общий. 8. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Колесов И.М. Основы технологии машиностроения. - М.: Высшая школа, 1999.-591 с., ил. 2. Технология машиностроения. В 2-х т. Т.1/ Под ред. Г.Н. Мельникова. М.: Изд-во МГУ им. Н.Е. Баумана, 1999.- 640 с., ил. 3. Афонькин М.Г., Магницкая М.В. Производство заготовок в машиностроении. - Л.: Машиностроение, 1987.- 256 с., ил. 4. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.1/Под редакцией А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1985. – 656 с., ил. 5. Косилова А.Г., Мещеряков Р.К., Калинин М.А. Точность обработки, заготовки и припуски в машиностроении.– М.: Машиностроение, 1976.288с., ил. 6. Горбацевич А.Ф., Шкред В.А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения. – Минск.: Высшая школа, 1987. – 180с., ил.

14

«Определение припусков расчётно-аналитическим методом». Методические указания к самостоятельной работе по дисциплине «Проектирование и производство заготовок» для студентов специальности 120100 «Технология машиностроения» очной и заочной форм обучения.

Составитель

доцент, к.т.н. Самылов В.А.

Подписано к печати Заказ № Формат 60х84 1/16 Отпечатано на RISO GR 3750

Бум. писч. № 1 Уч. изд. л. Учс. печ. л. Тираж 100экз

Издательство «Нефтегазовый университет» Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тюменский государственный нефтегазовый униаерситет». 625000, г.Тюмень, ул. Володарского, 38 Отдел оперативной полиграфии издательства «Нефтегазовый университет» 625000, г. Тюмень, ул. Володарского, 38.

15