Определение припусков на обработку детали расчетно-аналитическим и табличным (опытно-статистическим) способом

По заданным размерам определяем массу детали как сумму масс шеек по
формуле:
где n – число шеек разного диаметра;
md.i – масса 1 погонного метра круглой стали диаметра i-ой шейки по чертежу; по приложению 27 принимаем:
для d = 195 мм md = 85,82 кг;
для d = 185 ммmd = 78,92 кг;
для d = 170 мм md = 73 кг;
li – длина i-ой ступени по чертежу.
Длина наибольшей по диаметру шейки по чертежу lmax = 150 мм = 0,15 м.
Длина меньшей по наружному диаметру шейки:
lост = L – l = 300 – 150= 150 мм = 0,15 м
Подставляя принятые значения в формулу (1) получим:
Мд = 85,82 ·0,15+ 78,92 · 0,15 – 73 · 0,3 = 2,811 кг
Определяем допуск для заданного размера детали – 170Н8. По приложению 17 для размеров в диапазоне 120…180 мм допуск составляет Тд = 63 мкм.
Так как Н8 относится к основному отверстию, то верхнее отклонение ESд = 63 мкм, нижнее отклонение EIд = 0.
Разрабатываем технологический процесс изготовления детали.
Все поверхности, кроме отверстия, имеют по чертежу точность по 12 квалитету и шероховатость Ra = 6,3 мкм и по приложению 11 обрабатываются за 2 прохода – начерно и начисто.
Устанавливаем следующий технологический процесс обработки.
1. Установить заготовку в 3-х кулачковом патроне за наружный диаметр 1 до упора по торцу 4.
2. Подрезать торец 5 начерно и начисто, выдерживая размер L с припуском для подрезания торца 4.
3. Точим поверхность 2 начерно и начисто до диаметра D1 по чертежу,
выдерживая размер (L – l) по чертежу.
4. Переустановить деталь за обработанную поверхность 2 в упор по торцу 6.
5. Подрезать торец 4 начерно и начисто, выдерживая размер L по чертежу.
6. Точить наружный диаметр 1 начерно и начисто до диаметра D по чертежу.
7. Расточить отверстие 3 начерно, начисто и тонко до диаметра d по чертежу.
Устанавливаем технологический маршрут обработки заданного размера – отверстие Ø170Н8(+0,063).
Для заданной шероховатости Ra = 0,4 по приложению 11 обработка состоит из чернового, чистового и тонкого растачивания.
В качестве заготовки принимаем прокат – трубу горячекатаную нормальной точности. С учётом припусков на обработку по приложению 5 принимаем трубу с наружным диаметром 203 мм и толщиной стенки 20 мм. По приложению 6 допуск для наружного диаметра в диапазоне 50…219 мм составляет ±1%, следовательно, ±0,01·203 = ±0,203 мм, допуск по толщине стенки св. 15 мм составляет ±12,5 %, следовательно, ±0,125·20 = ±2,5 мм. Принимаем допуск для отверстия по толщине стенки: верхнее отклонение ESд = 2,5 мм, нижнее отклонение EIд = – 2,5 мм. Допуск составит:
Tз = ESз – EIз = 2.5 – (– 2.5) = 5.0 мм (2)
При растачивании отверстия базой является шейка меньшего наружного диаметра D1 с допуском согласно техническим условиям ±IT12/2. По приложению 17 в диапазоне диаметров 185…250 мм допуск по 12 квалитету составляет Тб = 460 мкм, следовательно, верхнее отклонение ESб = +0,23 мм, нижнее отклонение EIб = – 0,23 мм.
По приложению 18 устанавливаем по каждому переходу точность и шероховатость, а по приложению 17 допуск на обрабатываемую поверхность.
Обработку отверстия ведут в трёхкулачковом самоцентрирующем пневматическом патроне.
Принятые значения заносим в таблицу 2.
Проверяем правильность составления технологического процесса обработки.
Для каждого перехода определяем коэффициент уточнения по формуле:
где Тi-1 – допуск на размер или другой рассматриваемый параметр точности детали, получаемый на предшествующей технологической операции (переходе);
Тi – допуск на размер или другой рассматриваемый параметр точности детали, получаемый на выполняемой технологической операции (переходе).
Для заготовки коэффициент уточнения не рассчитывается.
Определяем общий коэффициент уточнения:
где k – количество переходов.
Все расчёты сводим в табл . 2.
Таблица 2. Последовательность обработки поверхности
Но
мер
пере
хода Вид обработки Ква-
лигет
точ
ности
Шеро
хова
тость
Rа Допуск Т, мм Коэффициент уточнения
Заготовка 14
5.000
1 Растачивание черновое 12 6.3 0.400 ε=5.0000.400=12.5
2 Растачивание чистовое 10 3.2 0.160 ε=0.4000.160=2.5
3 Растачивание тонкое 8 0.4 0.063 ε=0.1600.063=2.54
Итого
ε=12.5·2.5·2.54=79.36
Проверяем правильность выбора технологических переходов:
εо=79.36≥εто=TзTд=50,063=79,36 (5)
где εто – требуемый коэффициент уточнения.
Что гарантирует достижение требуемой точности обработки поверхности.
Минимальный припуск на длину заготовки определяется по формуле:
где Rz(i-1) , h(i-1) – соответственно высота неровностей профиля и глубина дефектного поверхностного слоя на предшествующем переходе; принимаем для заготовки по приложению 13 для проката обычной точности для диаметров в диапазоне 80…180 мм Rz(i-1) = 200 мкм, h(i-1) = 300 мкм, после механической обработки принимаем по приложению 16;
ΔΣ(i-1) – суммарные отклонения расположения поверхности на предшествующем переходе;
εi – погрешность установки заготовки на выполняемом переходе.
Суммарные отклонения расположения поверхности для заготовки при обработке в трёхкулачковом патроне определяются по формуле:
где ΔΣк – отклонение оси детали от прямолинейности (кривизна); определяется по формуле:
где Δк – кривизна профиля сортового проката, мкм на 1 мм длины; принимают по приложению 20, для проката нормальной точности и длине заготовки до 315 мм Δк = 1,5 мкм/мм;
l = 150 мм – вылет заготовки из патрона по чертежу.
Подставляя принятые значения в формулы (8) и (7) получим:
ΔΣ = ΔΣк = 1,5·150 = 225 мкм = 0,225 мм
Остаточные пространственные отклонения на операциях механической
обработки определяют по формуле:
Δост = kу · Δзаг , (9)
где kу – коэффициент уточнения формы; их значения принимаем по приложению 23.
Подставляем принятые значения kу в формулу (9).
После чернового растачивания:
Δчер. т = 0,06 · 225 = 15 мкм = 0,015мм
После чистового растачивания:
Δчис. т = 0,04 · 225 = 10 мкм = 0,010 мм
После тонкого растачивания:
Δчис. т = 0,03 · 225= 8 мкм = 0,008мм
Погрешность установки при обработке в трёхкулачковом самоцентрирующем пневматическом патроне определяется по формуле:
где εб – погрешность базирования; при обработке в трёхкулачковом самоцентрирующем пневматическом патроне εб = 0;
εз – погрешность закрепления.
Погрешность закрепления определяется по формуле:
где εрад – радиальная составляющая; по приложению 28 при установке в пневматическом патроне по чисто обработанной поверхности в диапазоне диаметров 120…180 мм εрад = 50 мкм;
εос – осевая составляющая; по приложению 29 при установке в пневматическом патроне по чисто обработанной поверхности в диапазоне диаметров 120…180 мм εос = 65 мкм.
Подставляем принятые значения в формулы (11) и (10) получим для чернового растачивания:
872490381000ε1 = √502 + 652 = 82 мкм
На остальных переходах при обработке за одну установку εз = 0.
После расчёта и принятия значений элементов припуска определяем минимальные припуски по каждому переходу, подставляя принятые начения в формулу (6).
Для тонкого растачивания:
2zmin = 2 · (Rzчис.р + hчис.р + ΔΣчис.р) = 2 · (20 + 30 + 10) = 2 · 60 мкм
Для чистового растачивания:
2zmin = 2 · (Rzчер.р + hчер.р + ΔΣчер.р) = 2 · (63 + 60 + 15) = 2 · 138мкм
Для чернового растачивания:
2zmin = 2 · (Rzзаг + hзаг + Δ∑заг2+ ε12 ) = 2 · (200 + 300 + 2252+822) = 2 · 739 мкм
Расчётный (максимальный) размер по каждому переходу определяют, начиная с конечного (в данном случае чертёжного) размера