Разработка технологического процесса изготовления детали типа «вал»

5. Расчёт межоперационных пропусков и межоперационных размеров на наиболее точную поверхность

Всякая заготовка, предназначенная  для механической обработки, изготовляется  с припуском на размер готовой  детали.

Припуск - слой материала, удаляемый с поверхности заготовки в целях достижения заданных свойств обрабатываемой поверхности.

Операционный припуск - припуск, удаляемый при выполнении одной технологической операции.

Промежуточный припуск - припуск, удаляемый при выполнении одного технологического перехода.

Допуск припуска - разность между наибольшим и наименьшим значениями размера припуска.

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

Величина припуска зависит  от вида и способа получения заготовки, формы и размеров детали, требуемой  точности и чистоты обработки  поверхности.

Припуски на диаметральные  размеры можно рассчитать по следующей  методике, на примере какой-либо поверхности данной детали.

В качестве таковой поверхности  выберем цилиндрическую поверхность  типа «вал», обрабатываемую по седьмому квалитету. Это поверхность детали, имеющей размер - 60 h7_(-0,03)

Составим технологический  маршрут обработки поверхности  –

Ø60 h7_(-0,03)

Операция 010 Токарная

Операция  020  Шлифовальная 

Вся указанная обработка  выполняется с установкой в центре.

Для наглядности определения  промежуточных припусков и

промежуточных размеров составим таблицу 2 и графическую схему

рисунок 2.

Расчёт  отклонения  расположения  поверхности  произведём  по  формуле

 

                                                                                 

 

где  -  общее отклонение  оси от  прямолинейности

        -  смещение  оси в результате  погрешности   центрования

Общее  отклонение  оси  от  прямолинейности  определяется  по  формуле

              

 

где    -  величина  удельного отклонения  расположения  заготовки определяется  по  справочным  таблицам  

-  общая  длина  заготовки.

Смещение  оси  заготовки  в  результате  погрешности  центрования  определим  по  формуле

 

 

где  -  допуск  на  диаметральный размер  базы  заготовки,  используемый  при центровании.

Величину  остаточного  пространственного  отклонения  расположения  заготовки  после  выполнения  черновой  обработки  поверхности  определим  по  формуле.

 

              

 

где     -  коэффициент уточнения

Расчёт  погрешности  установки  при  базировании  в  центрах  заготовки  определим  по  формуле

 

 

Величину  погрешности  при  чистовой  обработке  поверхности  заготовки  определим  по  формуле

 

 

Рассчитаем  минимальные  припуски  на  диаметральные  размеры  для  каждого  перехода  по  формуле

 

 

 

На  черновую  обработку

 

 

На  чистовую  обработку

 

 

 

На  шлифовальную  обдирочную  обработку

 

На  шлифовальную чистовую обработку

 

 

Проведём  расчёты  наименьших  размеров  по  технологическим  переходам,  начиная  с  наименьшего  размера  детали  по  конструкторскому  чертежу  в  соответствии  с  формулой

 

 

Для  обдирочного  шлифования

 

 

Для  чистовой  токарной  обработки

 

 

 

Для  черновой  токарной  обработки

 

 

Для  заготовки  детали

 

 

Округляя  полученные  значения  в  соответствии  с  точностью  допуска,  получаем  наименьшие  предельные  размеры.  Занесём  их  в  графу  10  таблицы 2.

Наибольшие предельные  размеры  по  переходам  рассчитываем  в  соответствии  с  формулой

 

 

Для чистового шлифования

 

 

Для обдирочного шлифования

 

 

Для чистового точения

 

 

 

Для чернового точения

 

 

Для заготовки

 

 

Вычислим фактические  минимальные и максимальные припуски по переходам в соответствии с  формулами

 

 

Максимальные припуски

 

 

Минимальные припуски

 

 

Определяем общие припуски :

общий наибольший припуск  по формуле 

 

 

общий наименьший припуск  по формуле 

 

 

Правильность расчётов проверяем  по уравнению

 

 

Таблица 2 Припуски на обработку  и предельные размеры по техническим  переходам.

 

Маршрут обработки	Элементы припуска, мкм				Расчетный		Допуск на промежу-точный размер, мкм	Принятые (округленные размеры  заготовки по переходам), мм		Предельный припуск, мм
	Rz	h	∆∑	εi	Припуск 2Zi, мкм	Минимальный размер, мм		Наибольший	Наименьший	2Zmax	2Zmin
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Заготовка	160	250	569,2	-	-	62,643	1600	64,243	62,6	-	-
Точение черновое	63	60	28,5	400	2211	60,433	300	60,733	60,4	3,51	2,21
Точение чистовое	25	30	-	20	316	60,117	74	60,191	60,12	0,542	0,316
Шлифование обдирочное	6,3	12	-	-	110	60,0066	46	60,0526	60,01	0,139	0,1104
Шлифование чистовое	3,2	4	-	-	36,6	59,97	30	60	59,97	0,052	0,0366

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Определение припусков на остальные поверхности

Припуски на остальные  поверхности и допуски на размеры  определим используя справочные таблицы. Результаты сведем в таблицу 3

 

Таблица 3. Таблица межоперационных  размеров детали

Маршрут обработки детали	Номер поверхности, размер, мм
	1	2	3	4	5	6	7	8
Подрезка торца черновая
Подрезка торца чистовая
Центрование	Ø6+0,09	Ø6+0,09
Точение черновое					37,5-0,25	59,5-0,3	60,733-0,3	37,5-0,25
Точение чистовое					36-0,062	58-0,074	60,191-0,074	36-0,062
Шлифование обдирочное							60,0526-0,046
Шлифование  чистовое							60-0,03

 

 

7. Базы и базирование. Выбор технологических баз

Базами называют совокупность поверхностей, линии или точек  детали, по отношению к которым  ориентируются поверхности детали при задании и контроле размеров. Измерительные базы, при определении  положения детали в изделии, проектировании изделия (конструкторские), при обработке  на станках (технологические). В качестве технологических баз могут использоваться поверхности детали, расположение которых  относительно обрабатываемой поверхности  определяет ее работоспособность, основные технологические базы, или специальные, искусственно созданные (вспомогательные) технологические базы. К искусственно созданным технологическим базам  относятся, в частности, центровые  отверстия на валах. Различают также  черновые и чистовые технологические  базы.

Согласно ГОСТ 21495-76 базы, в зависимости от числа размещаемых на них опорных точек, делят на установочную с 3-мя опорными точками, направляющую с 2-мя опорными точками и опорную с одной опорной точкой. Установочная база лишает заготовку возможности перемещаться оси и поворотов вокруг других осей, направляющая лишает заготовку возможности перемещения и поворота, опорная служит для ограничения перемещения или поворота.

Правильный выбор баз  имеет важное значение для получения деталей высокого качества точности, при достаточно высокой производительности процесса резания. Правильно выбранная система баз должна обеспечить требуемое положение заготовки при обработке, жесткое и надежное закрепление заготовки с учетом воздействия на нее сил и моментов резания, свободный доступ режущего инструмента к обрабатываемой поверхности и возможность выполнения необходимых измерений.

При разработке схем базирования  руководствуются следующими основными принципами или правилами.

- правило шести точек;

- принципы единства и  постоянства баз, 

Принцип постоянства базы заключается в том, что возможно в большем числе операций используется одна и та же база. При этом на последующих операциях исключается влияние погрешностей взаимного расположения технологических баз на точность изготовления детали.

Принцип совмещения баз заключается  в том, что в качестве технологических баз используются конструкторские и измерительные базы. При этом исключается влияние погрешностей взаимного расположения технологических и конструкторских или измерительных баз на точность изготовления детали.

 

 

Выберем технологические  базы для изготовляемой детали.

 

В качестве технологических  баз при обработке всех внешних  поверхностей будут выступать центровочные отверстия и одна из уже обработанных цилиндрических поверхностей.

 

 

 

 

8. Маршрут обработки отдельных  поверхностей

Маршрут обработки выбирают в зависимости от вида заготовки, ее массы и формы, требуемой точности и чистоты обработки. Каждая последующая операция, кроме отдельных, позволяет повысить точность в среднем на 2 квалитета и уменьшить высоту микронеровностей в 2-4 раза.

 

Для наглядности построения маршрута, изобразим эскиз детали на рисунке 3

 

Объем обработки каждой из поверхностей вала определим исходя из предъявляемых к ней требований по точности и качеству. Так общий план обработки наружных поверхностей вращения заготовки может быть принят следующим: черновое обтачивание поверхностей, получистовое и чистовое. Требование к поверхности 10 может быть выполнено обдирочным и чистовым шлифованием. Требование к торцевым поверхностям может быть достигнуто черновым и чистовым точением.

 

Маршрут обработки отдельных  поверхностей, представим в таблице 4

 

 

 

Таблица 4. Маршрут обработки  отдельных поверхностей.

№ поверхности	Операция
1	Центровать деталь
2	Центровать деталь
3	Подрезать торец (черновая)
	Подрезать торец (чистовая)
4	Подрезать торец (черновая)
	Подрезать торец (чистовая)
5	Точить поверхность (черновое)
	Точить поверхность (чистовое)
6	Точить поверхность (черновое)
	Точить поверхность (чистовое)
7	Точить поверхность (черновое)
	Точить поверхность (чистовое)
	Шлифовать поверхность (обдирочное)
	Шлифовать поверхность (чистовое)
8	Точить поверхность (черновое)
	Точить поверхность (чистовое)
10	Точить фаску
11	Протачивать канавку
12	Протачивать канавку
13	Фрезеровать шпоночный паз
14	Подрезать торец
15	Подрезать торец
16	Нарезать резьбу

 

9. Технологический маршрут  обработки детали

Экономическая эффективность  технологического процесса обработки  детали, в значительной степени зависит  от того, насколько рационально построен общий план (маршрут) обработки. Под  технологическим маршрутом изготовления детали понимается последовательность выполнения технологических операций (или уточнение последовательности по типовому или групповому процессу) с определением содержания операции, выбора оборудования и технологической  оснастки для их выполнения. Технологические  маршруты весьма разнообразны и зависят  от многих факторов: конфигурации детали, ее размеров, точности, наличия термической  обработки, программы выпуска и  др. Вместе с тем для качественного  проектирования маршрута могут быть рекомендованы некоторые общие  принципы, характерные для всех классов  обрабатываемых деталей: