ДЕТАЛИ КЛАССА «ВАЛ»

 

Заготовка – горячекатаный прокат (валы гладкие и ступенчатые). Для ступенчатых валов припуски и предельные размеры рассчитываются по наибольшему диаметру, а при их равенстве – по диаметру, к поверхности которого предъявляются более высокие требования по точности и шероховатости. Размер проката принимается одинаковым для всех ступеней вала.

Сортамент круглого проката и предельные отклонения номинальных размеров (ГОСТ 2590-88) для сталей горячекатаной обычной и повышенной точности представлены в табл. 1 и 2.

Таблица 1 Таблица 2

Номинальные размеры d или а, мм   d или а, мм Точность прокатки
  обычная повышенная
  10-19 +0,3 -0,5 +0,2 -0,3
  20-25 +0,4 -0,5 +0,2 -0,4
  26-48 +0,4 -0,7 +0,2 -0,6
  50-56 +0,4 -1,0 +0,2 -0,9
  80-95 +0,5 -1,1 +0,3 -1,0
  100-110 +0,5 -1,03 +0,4 -1,2
  116-125 +0,6 -1,7 +0,5 -1,5
  130-150 +0,8 -2,0 +0,5 -1,8
  160-170 +0,8 -2,0 +0,6 -2,0
    170-200 +0,9 -2,5 -

Примечание: d – диаметр; а – сторона квадрата или диаметра круга, вписанного в шестигранник

Таблица 3

Соотношения между параметрами шероховатости Ra и Rz

Пределы изменения Ra, мкм Rz Пределы изменения Rz   Ra
80 ≤ Ra ≤ 2,5 4 Ra 320 ≤ Ra ≤ 10 0,25 Rz
2,5 < Ra ≤ 0,010 5 Ra 10 < Ra ≤ 0,05 0,20 Rz

 

Таблица 4

Качество поверхности (мкм) сортового проката

Диаметр проката, мм Точность проката
высокая повышенная обычная
Rz Т Rz Т Rz Т
до 30
св. 30 до 80
св. 80 до 180
св. 180 до 250

 

Таблица 5

Качество поверхности (мкм) поперечно-винтового проката

Диаметр проката, мм Rz при точности проката Дефектный слой, мкм
повышенной нормальной Т
до 10
св. 10 до 18
св. 18 до 30
св. 30 до 50
св. 50 до 80
св. 80 до 120
св. 120 до 180

 

При обработке заготовок класса «Вал», установленных в центрах (рис.1), суммарное значение пространственных отклонений определяется по формуле

, (35)

где rкор – величина коробления в сечении вала, для которого определяется припуск;

rсм – величина смещения оси заготовки, являющаяся результатом погрешности зацентровки.

 

Рис.1.

 

Величину коробления, в свою очередь, можно определить как

, (36)

где l – общая длина вала, мм;

lх – расстояние от сечения, для которого определяется коробление, до середины вала, мм;

Dк – удельная кривизна, мкм/мм.

При сверлении отверстий на центровальных и фрезерно-центровальных станках

, (37)

где d - допуск на диаметральный размер базовой поверхности заготовки, используемой при сверлении центровых отверстий.

При консольном закреплении заготовки величина пространственных отклонений определяется как

, (38)

где lк – расстояние от сечения, для которого определяется коробление, до опоры, мм; при этом lк £ lо,

где lо - расстояние от конца заготовки до опоры (условной линии закрепления).

Таблица 6

Удельная кривизна профиля сортового проката (мкм на 1 мм)

Характеристика проката, мм Длина проката
До 120 Св. 120 до 180 Св. 180 до 315 Св. 315 до Св. 400 до 500
Без правки при точности проката: обычной повышенной высокой     0,5 0,2 0,1     1,0 0,4 0,2     1,5 0,6 0,3     2,0 0,8 0,4     2,5 1,0 0,5

 

 

Если технологическим процессом предусматривается термообработка, то удельная кривизна принимается по табл. 7. Наличие термообработки при изготовлении деталей приводит к появлению дополнительных пространственных отклонений, определить которые можно по следующей зависимости

, (39)

где nk – коэффициент, зависящий от вида термической обработки. При объемной закалке в печах nk = 1, при закалке ТВЧ nk = 0,5.

Таблица 7

Удельная кривизна профиля сортового проката (мкм на 1 мм)

Характеристика проката, мм Длина проката
До 30 Св. 30 до Св. 50 до 80 Св. 80 до 120 Св. 120 до 180
Без правки после термообработки: в печах ТВЧ После правки на прессах   2,00 1,00 0,13   1,30 0,60 0,12   0,90 0,30 0,11   0,6 0,3 0,1   0,5 0,15 0,08

Пространственные отклонения, полученные в результате термической обработки, складываются с пространственными отклонениями, оставшимися после выполнения предшествующего перехода.

Остаточные пространственные отклонения после выполнения операции или перехода механической обработки определяются по формуле

, (40)

где Ку – коэффициент уточнения (см. табл. 8);

rзаг – пространственные отклонения, полученные на предшествующей операции (переходе).

Таблица 8

Коэффициент уточнения К для отливок, поковок, штампованных

заготовок и сортового проката

Технологический переход К
Однократное и черновое точение штампованных заготовок, заготовок из горячекатаного проката, предварительное шлифование проката 0,06
Получистовая обработка заготовок из проката, штампованных заготовок, рассверливание отверстий, смещение оси отверстия после черновой обработки 0,05
Чистовое точение заготовок из сортового проката обыкновенного качества, штампованных заготовок, после первого технологического перехода обработки литых заготовок, после чистового шлифования проката 0,04
Двукратное обтачивание калиброванного проката или двукратное шлифование заготовок после токарной обработки 0,02
Получистовая обработка (зенкерование и черновое развёртывание отверстий) 0,005
Чистовая обработка – развёртывание отверстий 0,002

При обработке торцовых поверхностей штампованных заготовок с центральным отверстием остаточную величину пространственного отклонения (коробления) можно определить:

после черновой обработки

, (41)

после получистовой обработки

, (42)

после чистовой обработки

, (43)

где R и r – радиусы наружной поверхности и отверстия.

Таблица 9

Точность и качество поверхности после отрезки сортового проката

return false">ссылка скрыта
Способ отрезки Квалитет Rz + Т, мкм
На ножницах
Приводными ножовками, дисковыми фрезами на фрезерных станках
Отрезными резцами на токарных станках Отрубка на прессах

Примечание: при резке на ножницах и прессах образуется вмятина в направлении, перпендикулярном к поверхности среза, достигающая 0,2D, и скос по торцу до 3°. Величину скоса и вмятины необходимо учитывать при последующей обработке заготовки, как по торцу, так и по диаметру.

 

Таблица 10

 

Точность и качество поверхности заготовок из проката

после механической обработки

Способ обработки Переход Квалитет Rz, мкм Т, мкм
Обработка наружных поверхностей
Обтачивание резцами проката повышенной и обычной точности Обдирка Черновое Чистовое и однократное Тонкое 10 – 11 7 – 9 32 – 20 6,3 – 3,2 –
Шлифование в центрах проката обычной точности Бесцентровое шлифование проката повышенной и высокой точности Черновое Чистовое и однократное   Тонкое 8 – 9 7 – 8   5 – 6 6,3   3,2 – 0,8   6 – 2
Обработка торцовых поверхностей
Подрезание резцами на токарных станках Шлифование на кругло- и торцешлифовальных станках Черновое Однократное Чистовое 5 – 10 –

 

Примечание: При шлифовании после закалки из расчетной формулы припуска Т исключается.

Сортамент калиброванного холоднотянутого проката (ГОСТ 7417-75) представлен в табл. 11, допускаемые отклонения номинальных размеров проката выполняются по h8, h10, h11, h12.

 

Таблица 11

 

 

Номинальные диаметры, мм
15,0 19,0 27,0 37,5 50,0 65,0 85,0
15,5 19,5 28,0 39,5 52,0 67,0 90,0
16,0 20,0 30,0 40,0 53,0 68,0 95,0
16,5 21,2 31,5 42,0 56,0 71,0 100,0
17,0 22,0 33,0 42,5 58,0 72,0 -
17,5 24,0 33,5 45,0 60,0 75,0 -
18,0 25,0 35,5 47,5 63,0 76,0 -
18,5 26,5 36,0 48,0 64,0 80,0 -

 

Таблица 12

Удельная кривизна калиброванного проката

Диаметр проката, мм Удельная кривизна проката, мкм/мм
В состоянии поставки для квалитетов точности Без правки после термообработки
h7 h8 h10, h11 h12 в печах ТВЧ
до 25 0,5 1,0 1,6 0,8
св.25 до 50 0,5 0,75 1,3 0,65
св. 50 до 100 - 0,5 0,9 0,45

 

Величину остаточной кривизны после выполнения операции (перехода) определяют по формуле (40), а значение Ку – по табл. 13.

Таблица 13

Точность проката Технологический переход (операция) Ку
h12 После точения однократного 0,05
двукратного 0,02
h8 - h11 После шлифования чернового 0,06
чистового 0,04

 

Для горячекатаного поперечно-винтового проката ГОСТ 8320-83 предусматривает две группы точности заготовок для ступенчатых валов: нормальная и повышенная. Первая группа соответствует h12- h14, вторая – h10- h13. Допуски устанавливаются на ступени наибольшего диаметра. Качество наружной поверхности и пространственные отклонения определяются по табл. 14 и 15.

 

Таблица 14 Таблица 15

Диаметр, мм Rz при точности проката Т, мм   Точность проката Удельная кривизна проката, мкм/мм
повышенной нормальной  
до 10 0,06 0,1 0,1   Нормальная
св.10 до 18 0,1 0,18 0,18   Повышенная
св. 18 до 30 0,18 0,3 0,3    
св. 30 до 50 0,3 0,5 0,5    
св. 50 до 80 0,5 0,8 0,8    
св. 80 до 120 0,8 1,2 1,2    

 

Точность и качество торцовой поверхности при резке по упору определяются по данным табл. 9.

Точность и качество поверхностей заготовки после механической обработки определяются по данным табл. 10.

Для заготовок ступенчатых валов, допускаемые отклонения диаметров горячекатаного поперечно-клинового проката представлены в табл. 16.

 

 

Таблица 16

Масса поковки, кг Для размеров, мм
до 50 св. 50 до 120 св. 120 до 180 св. 180 до 260 св. 260 до 360 св.360 до 500 св. 500 до 630
до 0,25 +0,5 -0,2 +0,5 -0,3 +0,6 -0,3 +0,7 -0,3 +0,7 -0,4 +0,7 -0,5  
св. 0,25 до 0,40 +0,5 -0,3 +0,6 -0,3 +0,7 -0,3 +0,7 -0,4 +0,7 -0,5 +0,7 -0,6  
св. 0,40 до 0,63 +0,6 -0,3 +0,7 -0,3 +0,7 -0,4 +0,8 -0,4 +0,8 -0,5 +0,9 -0,5 +0,9 -0,6
св. 0,63 до 1,00 +0,7 -0,3 +0,7 -0,4 +0,8 -0,4 +0,9 -0,4 +0,9 -0,5 +0,9 -0,6 +0,9 -0,7
св. 1,00 до 1,60 +0,7 -0,4 +0,8 -0,4 +0,9 -0,4 +0,9 -0,5 -1,0 -0,5 +1,0 -0,6 +1,1 -0,7
св. 1,60 до 2,50 +0,8 -0,4 +0,9 -0,4 +1,0 -0,4 +1,0 -0,5 +1,0 -0,6 +1,1 -0,7 +1,2 -0,8
св. 2,50 до 4,00 +0,9 -0,4 +1,0 -0,4 +1,0 -0,5 +1,0 -0,6 +1,1 -0,7 +1,2 -0,8 +1,3 -0,9
св. 4,00 до 6,30 +1,0 -0,4 +1,0 -0,5 +1,0 -0,6 +1,1 -0,7 +1,2 -0,8 +1,3 -0,9 +1,6 -0,9
св.6,30 до10,0 +1,0 -0,5 +1,0 -0,6 +1,2 -0,6 +1,3 -0,7 +1,4 -0,8 +1,5 -1,0 +1,7 -1,1
св. 10,0 до 16,0 +1,0 -0,6 +1,2 -0,6 +1,3 -0,7 +1,4 -0,8 +1,5 -1,0 +1,8 -1,0 +1,8 -1,2

 

Качество наружной поверхности и пространственные отклонения определяются по табл. 14 и 15.

Точность и качество торцовой поверхности при резке по упору определяются по данным табл. 9.

Точность и качество поверхности заготовки после механической обработки определяются по данным табл. 10.