Припуск и метод его определения

      Содержание 

      Введение                                                                                                             2

    1. Понятие о припусках на механическую  обработку. Общий и операционный  припуск, операционные размеры                                                   4

       2. Расчётно-аналитический метод  определения припуска                             6 

       3. Табличный метод определения  припуска                                                    8 
 

      Заключение                                                                                                      10

      Список  используемых источников                                                          11 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

         Введение 

         Технология машиностроения — наука, занимающаяся изучением закономерностей процессов изготовления машин с целью использования результатов исследований для обеспечения выпуска машин заданного качества, в установленном производственной программойколичестве и при наименьших экономическихзатратах.

         Слово «технология» происходит от греческих слов «технос» — ремесло и «логос» — наука и в переводе означает «наука о производстве». В настоящее время понятие «технология» относится не только к промышленному производству, но и к другим сферам деятельности человека (например, информационные, рекламные,

образовательные технологии и т.д.). Практически любая  деятельность человека связана с  технологическими процессами.

         Технология машиностроения как наука возникла в ХХ в.в связи с развитием машиностроительной промышленности и совершенствовалась вместе с ней, накапливая соответствующие методы и приемы изготовления машин. 

         В настоящее время продолжается развитие вычислительной техники, совершенствуются на ее основе методики исследований в области технологии машиностроения. Получают дальнейшее развитие автоматизированные производственные

системы, автоматизированные системы научных исследований, системы конструкторского и технологического проектирования, осуществляется широкомасштабный переход к «безбумажному» методу проектирования технологических процессов. На базе широкого и повсеместного применения персональных ЭВМ разрабатываются новые методы управления качеством изделий машиностроения, основанные на применении систем искусственного интеллекта, способных к обучению и самообучению.

         Технология машиностроения как учебная дисциплина имеет ряд особенностей. Прежде всего, это прикладная наука, она «родилась в цехе и не должна порывать с ним», отмечал А.П. Соколовский.

         Технология машиностроения имеет также и серьезную теоретическую основу, включающую учение о типизации технологических процессов и групповой обработке, о жесткости и точности технологической системы, о влиянии механической обработки на качество и эксплуатационные характеристики деталей, о припусках, путях повышения производительности и экономичности

и т.д.

         Технология машиностроения — это комплексная инженерная дисциплина, широко использующая разработки других дисциплин. Это синтез технических проблем (изготовление машин требуемого качества), организации производства (в установленном количестве) и экономики (при наименьшей себестоимости). Весьма тесной является связь технологии машиностроения с другими учебными дисциплинами: математикой, теоретической механикой, теорией резания металлов, нормированием точности и техническими измерениями, проектированием и производством заготовок, материаловедением, термической обработкой, дисциплинами, изучающими металлорежущее оборудование

и инструмент, и рядом других.

         Современные направления развития технологии машиностроения основаны на результатах исследований в области математики, электронной и вычислительной техники, кибернетики, робототехники, металлофизики, искусственного интеллекта и других современных разделов фундаментальных и прикладных наук.

         Важное значение имеет знание экономики, что гарантирует экономическое обоснование вариантов технологических процессов при проектировании и использовании их в производстве. 
 

    1. Понятие о припусках на механическую обработку. Общий и операционный припуск, операционные размеры 

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

         Припуск на обработку поверхностей детали может быть назначен по соответствующим справочным таблицам, ГОСТам или на основе расчетно-аналитического метода определения припусков.

         ГОСТы и таблицы позволяют назначать припуски независимо от технологического процесса обработки детали и условий его осуществления и поэтому в общем случае являются завышенными, содержат резервы снижения расхода материала и трудоемкости изготовления детали. 

         Общий припуск на механическую  обработку равен сумме операционных  припусков всего процесса обработки от заготовки до детали и определяется разностью размеров заготовки и готовой детали. 

         Операционным припуском называют слой металла, удаленный при выполнении данной операции, т.е. разность между размерами деталей на предшествующей и выполняемой операциях. Он является частью общего припуска на обработку, т. е. того слоя металла, который снимается с заготовки на всех операциях, выполняемых для получения готовых изделий. Операционный припуск для отверстий обычно задается на сторону и на диаметр. 

         Замыкающим или исходным звеном является получаемый размер детали — операционный размер.

         Операционные размеры - размеры, которые необходимо выдержать при выполнении операции.

         Операционные размеры используются:

при выводе на печать графического файла с операционным эскизом.

для формирования содержания перехода (Џример:Точить поверхность 1, выдерживая размер 20.5 - 0.1).

для выбора приспособления, а так же режущего, вспомогательного и измерительного инструмента.

         В параметрической модели выходной заготовки каждого операционного размера заданы:

1) Обозначение размера;

2) Простановка размера;

3) Номинальная величина;

4) Точность размера. 

         Рассмотрим общие принципы расчета операционных размеров. Будем ориентироваться на методику расчета, предложенную в свое время профессором Иващенко. Исходя из этой методики необходимо выполнить следующую последовательность расчетов: 

1) Выполнить назначение технологических баз для всех операций;

2) Выполнить простановку операционных размеров для всех выходных заготовок и для исходной заготовки;

3) Определить снимаемые припуска для всех операций;

4) Составить граф составляющих размеров;

5) Составить граф замыкающих размеров;

6) Составить систему линейных уравнений, в которой левые члены уравнений - это замыкающие размеры (конструкторские размеры и припуски, а правые члены уравнений - это определяемые операционные размеры;

7) Решить систему уравнений и определить номинальные значения операционных размеров и их точность. 

         Неудача в выполнении расчетов может быть вызвана неправильным выбором баз или неправильной простановкой размеров. В этом случае необходимо сделать соответствующую корректировку в простановке размеров и повторить расчеты. Расчеты повторяют до тех пор, пока не будет получен положительный результат. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

        2. Расчётно-аналитический метод определения припуска 

         Сущность расчетно-аналитического метода определения припуска, разработанного профессором В.М. Кованом, заключается в том, что величину промежуточного припуска назначают такой, чтобы при его снятии устранялись погрешности обработки и дефекты поверхностного слоя, полученные на предшествующих переходах, а также погрешности установки обрабатываемой заготовки, возникающие на выполняемом переходе.

         Расчетно-аналитический метод определения припусков применяют в серийном и массовом производствах для поверхностей, определяющих материалоемкость заготовки. Он позволяет значительно увеличить коэффициент использования материала и снизить технологическую себестоимость обработки заготовок.

    Состоит в том, что минимальный промежуточный припуск (односторонний) на i-тый переход находят по формуле:

               Z_min-i = R_zi-1+ h_i-1+ Δ_i-1+ ε_Уi ,      

где R_zi-1 – шероховатость поверхности, получения после предыдущего перехода в мкм;

    h_i-1– дефектный слой поверхности после предыдущего перехода в мкм;

    Δ_i-1– отклонение формы и расположения поверхности после предыдущего перехода в мкм;

    ε_ỵi – погрешность установки заготовки на выполняемом переходе в мкм.

    Для двустороннего припуска на плоские поверхности:

               2Z_min-i = 2(R_zi-1 + h_i-1+ Δ_i-1 + ε_ỵi )      

    Для припуска на диаметр:

               2Z_min-i = 2(Rz_i-1+ h_i-1+ )     

    На  первый переход припуск рассчитывается с учетом состояния поверхности исходной заготовки (Rz_заг., h_заг. и Δ_заг.), а также погрешности установки исходной заготовки в выбранном приспособлении (ε_ỵ1). 

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

1) отклонением от заданных размеров;

2) погрешностью формы;

3) высотой неровности профиля;

4) глубиной дефектного поверхностного слоя;

5) отклонением от заданного положения обрабатываемой поверхности (отклонение от заданного размера и погрешность формы компенсируются допуском на заданный размер предшествующего технологического перехода). 

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

        Несмотря на перспективность применения расчетно-аналитического метода его использование встречает ряд трудностей.

    Сложность формирования базы для определения припусков расчетно-аналитическим методом   заключается в том, что данные, приведенные в справочниках, являются неполными и не очень точными, т.к. наблюдается разброс в рекомендуемых значениях по разным источникам. Кроме того, часть параметров системы СПИД определить достаточно трудно.    Например, сложно определять суммарное значение пространственных отклонений для элементарной поверхности на предшествующем переходе. Эмпирические формулы составлены не для всех случаев и не являются достаточно точными. В эти формулы входит податливость системы СПИД. Податливость станка зависит от модели станка и степени его изношенности. Учесть эти факторы практически невозможно. 

    Поэтому при автоматизированном проектировании технологического процесса большее применение получил опытно-статистический (табличный) метод. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

        3. Табличный метод определения припуска 
 

           Позволяет получить значения операционных припусков по таблицам, составленных на основе обобщения и систематизации данных передовых предприятий.

          Значения общих припусков приведены в стандартах на исходные заготовки - поковки, отливки. 

          При статистическом (табличном) методе определения промежуточных припусков на обработку поверхностей заготовок пользуются таблицами соответствующих стандартов, нормативными материалами и данными технических справочников.

          Статистический метод определения промежуточных припусков сравнительно прост, однако практическое применение его вызывает некоторое затруднение, которое объясняется тем, что  таблицы, находятся в разных справочных изданиях, стандартах отраслей и предприятий, различных по содержанию и по системе их построения.

         Каждая отрасль машиностроения, разрабатывая стандарты и руководящие технические материалы, учитывает свою специфику производства и производственную оснащенность.

         Промежуточные  припуски и допуски для каждой операции определяют, начиная от финишной операции к начальной, т.е. в направлении, обратном ходу технологического процесса обработки заготовки. 

          Пример. Диаметры валика по рабочему чертежу детали Æ50h6 (-0,019); общая длина вала по чертежу L_в = 220 мм; материал детали – сталь 45 ГОСТ 1050-74; твердость материала по чертежу детали HRC_э 54…58; шероховатость поверхности детали Rа = 1,25 мкм.   Определить статистическим методом промежуточные припуски, допуски и предельные размеры заготовки.

         Прежде чем выбрать из таблиц необходимые припуски, наметим технологический маршрут обработки заготовки:

          Операция 005. Токарная (чистовая обработка)

          Операция 010. Токарная (чистовая обработка)

          Операция 015. Термическая обработка, HRC_э 54…58

          Операция 020. Бесцентровое шлифование 

         Согласно рекомендации, в начале назначают припуски на шлифовальную операцию по нормативным таблицам, учитывая термическую обработку заготовки. Припуск по таблице на шлифовальную операцию 0,5 мм, допуск R6 (- 0,019). Шероховатость поверхности соответствует рабочему чертежу детали.

         При закаливании деталей, изготовленных из стали, подвергаемых значительным термическим деформациям, припуски на операцию шлифования составят 0,6 мм с учетом термической обработки.

         Следующим этапом определения припуска является чистовая токарная обработка. По таблице на чистовую токарную операцию  припуск составит 0,3 мм, допуск h10 (- 0,14), шероховатость поверхности R_а = 3,2 мкм [28].

         Для черновой токарной обработки детали припуск на операцию составляет 1,7 мм, допуск h12 (- 0,35) .

         После назначения промежуточных припусков на все операции определяем общий припуск на обработку заготовки методом суммирования припусков на каждую операцию:  

         2z₀ = 0,6 + 0,3 + 1,7 = 2,6 мм.

         Определяем минимальный расчетный размер заготовки: 

         D_з = 50 + 2,6 = 52,6 мм.  

         При выборе заготовки обычно принимают ближайший по размеру сортовой прокат по стандарту. В данном случае выбираем горячекатаный прокат обычной точности В по ГОСТ 2590-71 диаметром 53 ( )мм.

         Действительный припуск на обработку, согласно принятому сортаменту проката, составит:                  

         2z_д = 53 - 50 = 3 мм. 

         После определения припусков, допусков и промежуточных размеров разрабатывается схема расположения полей припусков, допусков и промежуточных размеров (рис. 1.) 
 

Рис. 1. Пример расположения полей допусков и промежуточных размеров для операций 
 

         Недостатком этого метода является то, что припуски назначают без учета конкретных условий построения технологических процессов: структур операций, особенностей работы оборудования, схем установки заготовки и размерных взаимосвязей в технологическом процессе. Опытно - статистические величины завышены, так как ориентированы на условия, где увеличенный припуск дает возможность избежать брака за счет удлинения технологического маршрута. Этот метод применим в условиях единичного и мелкосерийного производства, где не требуется углубленного анализа выполнения операций. 
 
 
 
 
 
 

         Заключение 
 

         Современное общество нуждается в высокопрофессиональных специалистах, способных решать технические, экономические и организационные задачи производства. Поэтому традиционно изучаемый в технических вузах материал по технологии машиностроения

постоянно должен пополняться новыми сведениями о методах обеспечения точности изготавливаемых деталей и новых средствах контроля размеров, формы и расположения поверхностей при их формообразовании.

          Все это, при подготовке инженеров,  предполагает интеграцию образовательной, научной и производственной деятельности, а также определяет специфические требования к студентам – они должны изучать не только традиционные положения технологии машиностроения, такие как причины возникновения погрешностей механической обработки и качества поверхностного слоя, принципы базирования заготовок, расчет припусков и производительности механической обработки, основы нормирования технологических операций и оценки технологической себестоимости, а также методологию разработки технологических процессов изготовления типовых деталей, сборки узлов и изделий в целом, но и новые достижения в этой области. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

         Список используемых источников 
 

1. Технология  машиностроения: учеб. пособие / М.Ф. Пашкевич [и др.]; под. ред. М.Ф. Пашкевича. — Минск : Новое знание, 2008. — 478 с. : ил. — (Техническое образование).

2. Интернет-ресурс http://de.ifmo.ru/bk_netra/page.php?tutindex=4&index=46&layer=1

      3.   Ярхов Ю.Б. и др. «Основы технологии машиностроения. Автоматизированное производство дизельного двигателя», (в электронном виде).