Выбор вида заготовки. Назначение припусков.

Важным вопросом при проектировании процесса изготовления детали является выбор наиболее рациональной заготовки.

Заготовка - предмет производства, из которого изменением формы, размеров, шероховатости поверхностей и свойств материала изготавливают деталь или неразъемную сборочную единицу.

Выбрать заготовку - это значит: установить рациональную форму, способ получения, размеры и допуски на изготовление, припуски на обрабатываемые поверхности, позволяющих разработать технологический процесс ее изготовления.

Формы и размеры заготовки должны обеспечивать минимальную металлоемкость и достаточную жесткость детали, а также возможность применения наиболее прогрессивных, производительных и экономичных способов обработки на станках.

По способу изготовления выделяют следующие виды заготовок:

― получаемые литьем (отливки);

― получаемые обработкой давлением (кованые и штамповочные поковки);

― заготовки из проката;

― сварные и комбинированные заготовки;

― получаемые методом порошковой металлургии;

― получаемые из конструкционной керамики.

Способ изготовления заготовки во многом определяется материалом, формой и размерами детали, программой и сроками выпуска, техническими возможностями заготовительных цехов, соображениями экономического характера и прочими факторами. Считают, что выбранный способ должен обеспечивать получение такой заготовки, которая позволила бы изготовить деталь (включая полный цикл механической, термической и прочей обработки) наименьшей себестоимости.

Исходные данные для выбора заготовки ― это чертеж детали с техническими требованиями на изготовление, с указанием массы и марки материала; годовой объем выпуска и принятый тип производства, данные о технологических возможностях и ресурсах предприятия и др. В условиях мелкосерийного и единичного производства выбирают заготовки из проката (таблицы 4,5,6 [13]).

Таблица 4 - Прокат стальной горячекатаный круглый. Сортамент (ГОСТ 2590-88)

Диаметры, мм	Предельные отклонения (мм) при точности прокатки
высокой (А)	повышенной (Б)	обычной (В)
+	-	+	-	+	-
5;5,5;6;6,3;6,5;7,8,9	0,1	0,2	0,1	0,5	0,3	0,5
10,11,12,13,14,15,16,17,18,19	0,1	0,3	0,1	0,5	0,3	0,5
20,21,22,23,24,25	0,1	0,4	0,2	0,5	0,4	0,5
26,27,28	0,1	0,4	0,2	0,7	0,3	0,7
29-48	0,1	0,5	0,2	0,7	0,4	0,7
50;52;53,54,55,56;58	0,1	0,7	0,2	1,0	0,4	1,0
60;62;63;65;67;68;70;72;75;78	0,1	0,9	0,3	1,1	0,5	1,1
80;82;85;87;90;92;95;97	0,3	1,1	0,3	1,3	0,5	1,3
100;105;110;115			0,4	1,7	0,6	1,7
120;125;130;135;140;145;150;155			0,6	2,0	0,8	2,0
160;165;170;175;180;185;190;195;200					0,9	2,5
210;220;230;240;250					1,2	3,0
260;270					2,0	4,0

 

Таблица 5 - Прокат стальной горячекатаный квадратный. Сортамент

(ГОСТ2591-2006)

 

Сторона квадрата, мм	Предельные отклонения (мм) при точности прокатки
повышенной (Б)	обычной (В)
+	-	+	-
6-19	0,1	0,5	0,3	0,5
20-25	0,2	0,5	0,4	0,5
26-30;32	0,2	0,7	0.3	0,7
34-36;38;40;42	0,2	0,7	0,4	0,7
45;46;48;50;52;55;58	0,2	1,0	0,4	1,0
60;63;65;70;75	0,3	1,1	0,5	1,1
80;85;90;93;95	0,3	1,3	0,5	1,3
100;105;110;115	0,4	1,7	0,6	1,7
120;125;130;135;140;145;150;155	0,6	2,0	0,8	2,0
160;165;170;175;180;185;190;195;200	-	-	0,9	2,5

 

Таблица 7 - Прокат стальной горячекатаный шестигранный. Сортамент (ГОСТ 2879-2006)

Диаметр вписанного круга, мм	Предельные отклонения, мм, по диаметру при точности прокатки
повышенной (Б)	обычной(В)
+	-	+	-
8;9	0,1	0,3	0,3	0,5
10-19	0,2	0,3	0,3	0,5
20-22;24;25	0,2	0,4	0,4	0,5
26;28;30;32;34;36;38;40;42;47;48	0,2	0,6	0,4	0,7
50;52;55	0,2	0,9	0,4	1,0
60;63;65;70;75	0,3	1,0	0,5	1,1
80;85;90;95	0,4	1,2	0,5	1,3
	0,5	1,5	0,6	1,7

Примеры условного обозначения:

- прокат горячекатаный круглый обычной точности прокатки (В), диаметром 50 мм по ГОСТ 2590-2006, из стали марки 45

- прокат горячекатаный квадратный повышенной точности прокатки (Б), со стороной квадрата 25 мм по ГОСТ 2591-2006, из стали марки 30

- прокат горячекатаной шестигранный обычной точности прокатки (В), диаметром вписанного круга 22 мм по ГОСТ2879-2006, из стали марки 40Х

На каждую из обрабатываемых поверхностей устанавливают припуск. Припуск на механическую обработку-это слой металла, удаляемый с поверхности заготовки с целью получения требуемых по чертежу формы и размеров детали. Припуски делят на общие и операционные. Общий припуск на обработку - это слой металла, необходимый для выполнения всех необходимых технологических операций, совершаемых над данной поверхностью. Операционный припуск - это слой металла, удаляемый при выполнении одной технологической операции. Общий припуск равен сумме операционных припусков. Припуск на механическую обработку назначают только на те поверхности, для которых требуемая форма и точность размеров не могут быть достигнуты принятым методом и способом получения заготовки. Размер припуска влияет на себестоимость изготовления детали следующим образом: завышенный припуск увеличивает затраты труда, расход материалов, режущего инструмента и электроэнергии; - заниженный припуск требует применения более дорогостоящих способов получения заготовок, при этом необходима более высокая квалификация рабочего.

Отдельные справочные материалы по назначению припусков приведены в прил. Б1-Б10.

При изготовлении деталей из круглого проката, диаметр которых превышает диаметр отверстия шпинделя станка, заготовки для деталей предварительно отрезаются на отрезных станках: дисковых, ножовочных, гильотинных и др. При этом, назначая длину заготовки, следует стремиться исключить отходы (обычно это части заготовки, служащие для закрепления в патроне), что достигается обработкой с разных установок, на центрах, применением специальных оправок и др. В этом случае длина заготовки ненамного превышает длину детали, причем нередко - лишь на величину припусков на подрезание торцов: по 1...3 мм на сторону.

При диаметре прутка, меньшем диаметра отверстия шпинделя, детали изготавливаются непосредственно из прутка (заготовительной операции, как и заготовки, как таковой, нет), наибольшая длина которого определяется длиной шпинделя, патрона и допускаемыми величинами выступающих концов прутка.

Рассмотрим определение общего припуска на ступенчатые валы диаметром 35 … 55 мм по упрощенной методике. Для получения достаточно точных валов (6 … 7 квалитет) с высоким классом шероховатости (Ra 0,63…1,25) необходимо кроме чернового и чистового точения и шлифование. По справочным данным припуск на шлифование составляет 0,3…0,6 мм на диаметр, на чистовое точение – 0,5…2 мм и на черновое точение 2 и более миллиметров в зависимости от диаметром вала. Определим минимальный припуск δ_мин = 0,3 + 0,5 + 2 = 2,8 мм и округляем до 3 мм, максимальный – δ_макс = 0,6 + 2 + 2 = 4,6 мм и округляем до 5 мм для выбора диаметра заготовки из круглого проката. Для валов большего диаметра черновой припуск необходимо увеличивать пропорционально размеру вала.

 

ВЫБОР ПЛАНА И МЕТОДОВ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

Метод обработки зависит от технических требований, предъявляемых к готовой детали (точность размеров, шероховатость поверхности, допускаемые отклонения формы и взаимного расположения поверхностей, твердость поверхностей). С учетом этих требований метод обработки может включать черновую, чистовую или финишную обработку.

Черновой обработкой (точение, сверление, фрезерование) заканчивается изготовление поверхностей с шероховатостью 80…20 мкм и точностью обработки по 11–14 квалитетам.

Чистовая обработка (точение, фрезерование, зенкерование, развертывание, шлифование) применяется для получения поверхности с шероховатостью Ra от 2,5 до 0,8 мкм при 6–9 квалитетах точности.

При повышенных требованиях к точности и шероховатости поверхности после чистовой обработки выполняются финишные операции (тонкое шлифование, суперфиниширование, хонингование, полирование, притирка, выглаживание, накатывание и раскатывание).

Выбор метода окончательной обработки зависит также от размеров и формы детали. Некоторые данные по выбору метода обработки приведены в табл.19

 

Таблица 19 - Экономическая точность и шероховатость поверхности при различных методах обработки

Вид обработки	Квалитет точности обработки	Шероховатость поверхности, мкм
Обтачивание: черновое получистовое чистовое тонкое	14–12 13–11 10–8 8–6	Rz = 160–80 Rz = 80–20 Rz = 40–10 Ra =1,25–0,63
Растачивание: черновое чистовое тонкое	13–11 10–8 8–6	Rz = 80–40 Rz = 20–10 Ra = 1,25–0,63
Фрезерование: черновое чистовое	13–11 10–8	Rz = 80–40 Ra = 1,25
Сверление	13–11	Rz = 80–40
Зенкерование	11–10	Rz = 40–20
Развертывание: черновое чистовое	10–8 8–7	Ra = 2,5 Ra =1,25–0,63
Протягивание: черновое чистовое	11–10 9–7	Ra = 2,5 Ra = 1,25–0,63
Шлифование: черновое чистовое	10–8 8–6	Ra = 2,5–1,25 Ra = 1,25–0,63
Хонингование: черновое чистовое	9–7 7–6	Ra = 2,5–0,63 Ra = 0,63–0,08
Суперфиниширование	6–5	Ra = 0,63–0,16
Притирка	7–5	Ra = 0,63–0,04
Полирование	7–5	Ra = 0,63–0,02

 

Заданные форма и размеры детали, их точность, требуемая шероховатость поверхности могут быть достигнуты различными способами. Выбор оптимального варианта из числа возможных осуществляется обычно по меньшей себестоимости обработки, с учетом наличия соответствующего технологического оборудования в планируемых условиях производства.

Методы и виды обработки выбирают для каждой поверхности детали, требующей обработку, при этом особое внимание уделяется поверхностям высокой точности размеров, шероховатости поверхности, с высокими требованиями к погрешностям форм и расположения поверхностей. Для таких ответственных поверхностей рекомендуется вначале определить окончательную обработку, обеспечивающую получение заданных требований, а затем устанавливать необходимую предшествующую обработку. Допустим, требуется обработать шейку вала с точностью ее диаметра по квалитету 6, шероховатостью R_a не ниже 0,20 мкм. Окончательной обработкой здесь может служить чистовое шлифование, которому должны предшествовать предварительное шлифование, обтачивание чистовое и черновое.

В результате подобного предварительного анализа составляется план обработки детали с указанием последовательности технологических операций, а в пределах одной операции - переходов.

При этом следует руководствоваться следующими соображениями:

а) целесообразно на одной операции (одном станке) выполнять возможно большее число переходов (видов обработки), но при этом иметь в виду, что совмещение черновой и чистовой обработки в одной операции (на одном станке) допускается лишь в порядке исключения, в основном, для мелких деталей и заготовок;

б) в первую очередь обрабатываются поверхности, являющиеся технологическими базами для дальнейшей обработки: отверстие и торец - для тел вращения, обрабатываемых на оправке, торцы и центровые отверстия - для валов, обрабатываемых на центрах, базовые плоскости - для корпусных деталей и т.д.;

в) операции (переходы) черновой обработки, связанные со съемом больших слоев металла, выполняются вначале, так как при этом чаще обнаруживаются внутренние дефекты в металле, резьбонарезные и отделочные операции (переходы) выполняются последними;

г) при составлении плана и методов механический обработки следует учесть вид термообработки и точно определить его место в общей последовательности операций;

д) поверхности, имеющие высокие требования в отношении точности взаимного расположения, обрабатываются при неизменном базировании и закреплении.

В плане механической обработки указывается содержание операций, переходов, их последовательность.