Припуски на обработку и методы их определения

Припуски на обработку  и методы их определения.

Последовательным  удалением с заготовки детали слоев металла в процессе механической обработки обеспечиваются ее заданные точность и качество поверхности.

Припуск на обработку

Слой металла, удаляемый  с поверхности исходной заготовки  в процессе механической обработки  с целью получения готовой  детали, называетсяобщим припуском на обработку.

Промежуточным припуском называютслой металла, удаляемый при выполнении технологического перехода обработки резанием. Промежуточный припуск измеряется по перпендикуляру к обработанной поверхности и равен разности размеров, полученных после предшествующего и после выполняемого переходов.

Слой металла, удаляемый  при выполнении технологической  операции, называют операционным припуском.

Установление правильных размеров припусков на обработку  является ответственной технико-экономической  задачей, так как чрезмерно большие  припуски приводят к непроизводительным потерям металла, превращаемого  в стружку; к увеличению трудоемкости механической обработки; к повышению  расхода режущего инструмента и  электрической энергии; к увеличению потребности в оборудовании и  рабочей силе. При этом затрудняется построение операций на настроенных  станках, снижается точность обработки  в связи с увеличением упругих  отжатий в технологической системе и усложняется применение приспособлений.

Недостаточные припуски также нежелательны, поскольку не обеспечивают при обработке резанием удаления дефектного поверхностного слоя, получения необходимой точности и качества обработанных поверхностей, увеличивают вероятность брака при обработке. Следовательно, величина припуска должна быть оптимальной, обеспечивающей получение высококачественной продукции с наименьшей себестоимостью.

Припуск на обработку резанием определяется опытно-статистическим и расчетно-аналитическим методами.

Опытно-статистический метод широко используется в машиностроении, и припуск по нему устанавливается  суммарно на полную обработку резанием, без учета составляющих его элементов, с использованием опытных данных припусков на обработку аналогичных  деталей.

Расчетно-аналитический  метод определения припуска на обработку  разработан В. М. Кованом. В его основу положены анализ погрешностей, присущих каждому методу обработки, закономерность уменьшения погрешностей предшествующей обработки, ликвидация погрешностей предшествующей обработки и законы суммирования погрешностей.

Точность выполнения заготовок и точность, получаемая в результате смежной предшествующей обработки, характеризуются:

отклонением от заданных размеров (поле допуска на размер

погрешностью формы (часть допуска на размер §,_]>;

высотой неровности профиля (Яг или Яа) Я,.,;

глубиной дефектного поверхностного СЛОЯ Т,-и

отклонением от заданного  положения обрабатываемой поверхности (пространственные отклонения Р/_,).

Отклонение от заданного  размера и погрешность формы  компенсируются допуском на заданный размер предшествующего технологического перехода б,.,.

Высота неровностей  Дгм и глубина Т,.х дефектного поверхностного слоя, полученные на предшествующем технологическом переходе, являются составляющими припуска на выполняемый переход.

Схема формообразования припуска на обработку показана на рис. 6.1. Слой А представляет собой удаляемую часть дефектного поверхностного слоя; слой Б — неудаляемая часть дефектного поверхностного слоя (наклеп и переходная зона); слой В — структура исходного металла.

Минимальные промежуточные  припуски для определения размеров по всем технологическим переходам  от готовой детали до исходной заготовки  можно определить по формулам: для  асимметричного припуска

для противолежащих поверхностей, обрабатываемых пара; лельно:

При обработке наружных и внутренних поверхностей вращения пространственные отклонения р, _, и погрешность установки Еу могут иметь любое направление, поэтому их суммируют по правилу квадратного корня, а их значения выбираются по справочникам.

При обработке плоскостей направления векторов р, _, и Еу совпадают, поэтому их суммируют арифметически.

Общие требования к заготовкам деталей машин.

Выбор заготовки и определение  ее размеров

При разработке технологического процесса изготовления детали одной  из первых решается задача выбора заготовки  и определение ее размеров.

Выбор вида заготовки  зависит от конструктивных форм детали, ее назначения, условий работы в  собранной машине, испытываемых нагрузок, а также от объема производства, точности размеров и других факторов.

Вид заготовки, ее форма, размеры, способ получения, свойства материала  в большинстве случаев оказывают  существенное влияние на характер технологического процесса ее последующей обработки. От степени совершенства способа  получения заготовки в значительной степени зависит расход материала, количество технологических операций и их трудоемкость, сложность технологической  оснастки и оборудования, что в  конечном итоге определяет себестоимость  изготовления детали и машины в целом.

Стоимость заготовок в значительной степени определяется способом их производства

Наиболее рациональный способ получения заготовки применительно  к конкретным производственным условиям снижает трудоемкость последующих  операций механической обработки и  определяет степень механизации  и автоматизации производства. Снижение трудоемкости механической обработки  позволяет обеспечить рост объема производства без существенного увеличения технологического оборудования и оснастки.

Правильный выбор  заготовки, если по техническим условиям применимы различные ее виды, можно  осуществить лишь в результате технико-экономических  расчетов. При этом сравнивают два  или более возможных вариантов  ее получения и последующей обработки  и выбирают наиболее экономичный для данных условий производства, при котором обеспечивается наименьшая себестоимость полученной готовой детали. Количество одновременно изготовляемых заготовок и периодичность их выпуска в значительной степени предопределяют затраты на производство и уровень его технологического оснащения.

Коэффициент использования материала

Одним из показателей, характеризующих экономичность  выбранной заготовки, является коэффициент  использования материала Км. Его определяют как отношение массы детали q к массе заготовки Q:

Км= q/Q

Для рациональных форм и вида выбранной заготовки характерны значения этого коэффициента, близкие  к единице, что обусловливает  более низкую себестоимость последующей  механической обработки, меньший расход материала, энергии, инструмента и  т.п.

В среднем по машиностроению коэффициент использования металла  сравнительно невысок и составляет Км=0,7…0,75, в крупносерийном и массовом производстве Км=0,85…0,9, а в единичном Км=0,5…0,6.

Известно, что в  себестоимости машиностроительной продукции наибольшую долю составляют затраты на материалы. Для их снижения стремятся в максимальной степени  приблизить размеры и форму заготовок  к габаритам и форме готовых  деталей. Поэтому в современном  производстве одним из основных направлений  развития технологии механической обработки  является использование заготовок  с экономичными конструктивными  формами, обеспечивающими обработку  с наибольшей производительностью  и наименьшими отходами материалов.

Использование более точных и сложных  заготовок

Использование более  точных и сложных заготовок является в машиностроении одним из основных путей экономии материалов, создания безотходной и малоотходной технологии и интенсификации технологических  процессов. Эта прогрессивная тенденция  обусловила появление и развитие многих современных способов получения  точных заготовок.

Однако некоторые  из этих способов (например, литье под  давлением, литье в кокиль, литье  по выплавляемым моделям) требуют, как  правило, применения дорогого технологического оборудования и оснастки, что увеличивает  затраты на изготовление самой заготовки. Поэтому использование таких  заготовок оправдывается лишь в  условиях достаточно больших объемов  производства.

При низкой точности размеров заготовок, больших колебаниях твердости материала, плохом состоянии  необработанных баз нарушается работа приспособлений, ухудшаются условия  работы инструментов, снижается точность обработки, возрастают простои оборудования.

Детали машин  отличаются большим разнообразием  конструкций, форм, размеров, ролью  в машине, нагруженностью, условиями работы, массой и т.п. Тем не менее при выборе заготовки для их изготовления можно руководствоваться некоторыми общими соображениями.

Чугунные и стальные отливки

Фасонные детали, не подвергающиеся ударным нагрузкам, а также растяжению и изгибу (например, корпуса подшипников, крышки, шкивы  и др.) целесообразно изготовлять  из чугунных отливок; для фасонных деталей  машин, работающих в тяжелых условиях больших знакопеременных нагрузок вместо чугунных целесообразно применять  стальные отливки. Однако крупные отливки из стали обычно не отливают ввиду сравнительной трудности получения таких отливок.

Из чугуна отливают также достаточно крупные заготовки, например рамы, станины, плиты, коробки, картеры, маховики и др.

Заготовки в виде поковок и штамповок применяются  обычно для деталей, работающих преимущественно  на изгиб, растяжение, кручение. Такие  заготовки чаще всего имеют существенную разницу в поперечных сечениях в  разных своих частях (например, различные  рычаги, коленчатые валы, шатуны, зубчатые колеса и др.) При изготовлении поковок  можно максимально приблизить конфигурацию заготовки по форме и размерам к готовой детали.

Следует отметить, что заготовки в виде штамповок  целесообразно применять лишь в  крупносерийном и массовом производстве, так как для получения таких  заготовок необходимо изготовлять  дорогостоящую технологическую  оснастку – штампы. В этом случае стоимость штампов переносится  затем на большое количество заготовок, полученных в этих штампах.

Заготовки, полученные свободной ковкой

Заготовки, полученные свободной ковкой на молотах или  прессах, применяются преимущественно  в единичном и мелкосерийном  производстве для получения как  достаточно крупных, так и мелких деталей. При этом себестоимость  кованых заготовок значительно  выше, чем штампованных.

Для получения деталей  непосредственно на металлорежущих станках в качестве заготовок  широко используется сортовой прокат различных профилей. При этом заготовки  из проката применяют обычно для  деталей, приближающихся по конфигурации к какому-либо профилю проката  – круглому, квадратному, шестигранному  и к другим формам сечений. Желательно, чтобы изготовляемые детали не имели  значительной разницы в поперечных сечениях. В этом случае при обработке  заготовки количество снимаемого металла  будет минимальным. Следует отметить, что изготовляемые из проката  детали (за исключением валов) имеют  сравнительно небольшие размеры.

Горячекатаный сортовой прокат широко используется также для получения поковок и штамповок.

Калиброванные холоднотянутые прутки

На токарных автоматах  и полуавтоматах в качестве заготовок  применяются калиброванные холоднотянутые прутки. Для нормальной работы зажимных цанг колебание диаметров прутков не должно превышать 0,3…0,4 мм. Во многих случаях калиброванные прутки не подвергаются обработке лезвийным инструментом, а непосредственно шлифуются. При работе на револьверных станках с зажимом в кулачках может применяться горячекатаный прокат.

В различных отраслях промышленности в качестве заготовок  широко используется листовой прокат. В частности, заготовки из листового  проката применяют для изготовления деталей обшивки автомобилей, автобусов, вагонов, тракторов, химических аппаратов, морских судов и др.

В настоящее время  имеет место тенденция изготовления гнутых профилейиз тонколистовой стали. Длина таких заготовок может достигать нескольких метров. Форма гнутых профилей может быть приближена к форме отдельных элементов конструкции. Применение гнутых профилей взамен прокатных позволяет во многих случаях значительно экономить металл и снижать массу конструкции, так как гнутые профили тоньше и легче прокатных. Путем комбинирования таких заготовок можно получать более сложные профили достаточной жесткости и прочности.

Характеристика  основных методов изготовления             заготовки.

Значительную часть  заготовок из стали, чугуна и цветных  металлов получают литьем в разовые, постоянные и полупостоянные формы.

К разовым относятся стержневые или песчаные формы (земляные формы), оболочковые формы и формы для литья по выплавляемым моделям.

Песчаные формы  изготавливают в опоках или почве  ручным и машинным способами. При  машинном формовании трудоемкость снижается  в 10 раз и более. Одним из показателей  технологических возможностей литья  в земляные формы является минимальная  тол- шина стенки отливки, которая в среднем составляет 6 мм: для чугуна серого — 5 мм, ковкого — 4 мм, для стали — 7 мм, для бронзы — 3 мм. Отверстия заготовок в этом случае образуются благодаря соответствующим стержням (вставкам). Для отливок серийного и массового производства стержни имеют диаметр не менее 30 мм, а для единичного и мелкосерийного производства — не менее 50 мм. Хотя литье в земляные формы имеет сравнительно невысокую точность (14—17-й квалитеты) и значительные припуски на обработку, оно широко применяется для деталей сложной формы из-за дешевизны литых заготовок.