Махаринский Е.И. Технология машиностроения

Подождите немного. Документ загружается.

С помощью центра сферической или точки на оси конической поверхности

можно реализовать тройную опорную технологическую базу (в дальнейшем

просто тройную опорную базу), если в центре сферы или в одной из точек оси

конуса расположены три слившиеся точки сопряжения, а соответствующие на-

правляющие векторы взаимно перпендикулярны. Обычно в эту базу помещают

начало базовой системы координат. Тройная опорная база накладывает три свя-

зи: определенность положения обрабатываемого элемента заготовки вдоль осей

базовой системы координат. Она может быть реализована центром сферической

поверхности или точкой на оси конической поверхности

С помощью достаточно длинной оси цилиндрической поверхности заго-

товки можно реализовать двойную направляющую технологическую базу (в

дальнейшем просто двойную направляющую базу), если на этой оси расположе-

ны четыре попарно слившиеся точки сопряжения, а направляющие векторы,

выходящие из каждой пары слившихся точек сопряжения, взаимно перпенди-

кулярны. Можно представить двойную направляющую базу как сочетание двух

лежащих на одной оси и перпендикулярных направляющих баз или двух лежа-

щих на одной оси двойных опорных баз. Двойная направляющая база наклады-

вает четыре связи: определенность расстояния обрабатываемого элемента заго-

товки вдоль двух осей базовой системы координат (две связи), перпендикуляр-

ных оси, которая реализует данную базу, и определенность углового положения

(поворота) вокруг этих же осей (еще две связи) (рис. 1.19 в точки 1, 2, 3, 4).

В зависимости от видов компонентов чаще всего используются семь вари-

антов комплектов технологических баз:

1) установочная, направляющая и опорная (рис. 1.19 а);

2) установочная, двойная опорная и опорная (рис. 1.19 в);

3) двойная направ-

ляющая, опорная и опорная

(рис. 1.19 б);

4) двойная направ-

ляющая и двойная опорная;

5) тройная опорная,

направляющая и опорная;

6) тройная опорная,

опорная, опорная и опор-

ная;

7) тройная опорная,

двойная опорная и опор-

ная;

На рис. 1.20 приведе-

ны условные значки, ин-

терпретирующие точки со-

пряжения и направляющие

векторы. При этом ГМЗ

для условных обозначений

Рис. 1.20. Обозначение точек сопряжения (а) и при-

мер схемы базирования(б)

точек сопряжения считается прозрачной. Эти обозначения можно располагать

на одной или двух проекциях.

1.15. Синтез теоретических схем базирования

Перед синтезом схемы базирования следует проверить правильность на-

значения относительных поворотов обрабатываемых компонентов геометриче-

ской модели заготовки.

1. Относительное угловое положение оси поверхности вращения на черте-

же детали или оси обрабатываемой поверхности заготовки на операционном

эскизе должно быть задано необходимым и достаточным числом показателей.

Так ось может быть перпендикулярна только к одной плоскости, или парал-

лельна двум пересекающимся плоскостям, или параллельна к одной плоскости

и составлять некоторый угол с другой плоскостью, которая перпендикулярна

первой.

2. Относительное угловое положение плоскости на чертеже детали или

обрабатываемой плоскости заготовки на операционном эскизе должно быть за-

дано необходимым и достаточным числом показателей. Так плоскость может

быть перпендикулярна к двум пересекающимся плоскостям или к оси, или пер-

пендикулярна к одной плоскости и составлять некоторый угол с другой, кото-

рая перпендикуляр-

на к первой.

Так, например,

допуск параллель-

ности оси к базе Б,

указанный на чер-

теже детали пунк-

тирной линией (рис.

1.21), некорректен и

избыточен. Допуск

перпендикулярно-

сти относительно

базы А однозначно

задает относитель-

ное положение оси.

Допуск параллель-

ности относительно

базы Б может лишь

дублировать допуск перпендикулярности в одном координатном направлении.

3. Совокупность комплектов конструкторских и технологических баз ори-

ентации поверхностей, относительно которых возможны различные варианты

угловой и размерной ориентации поверхностей, следующая:

а) три взаимно перпендикулярные плоскости, среди которых может быть

плоскость симметрии;

б) плоскость и две оси, перпендикулярные к ней;

Рис. 1.21. Задание на проектирование схемы базирования

в) две взаимно перпендикулярные плоскости и ось, которая перпендику-

лярна к одной из них (в частном случае ось может лежать в плоскости, которая

в общем случае параллельна оси);

г) плоскость и две оси, одна из которых перпендикулярна, а другая парал-

лельна этой плоскости (в частном случае она может лежать в этой плоскости).

Кроме того, следует учитывать следующие правила (рекомендации).

1. Схема базирования в первую очередь должна обеспечивать заданную

точность взаимного углового расположения, а затем точность размеров (рас-

стояний).

2. При определении вида компонента комплекта баз (числа накладываемых

связей) самым важным показателем взаимного расположения является перпен-

дикулярность, затем угол, затем параллельность. Соосность и симметричность

являются производными параллельности.

3. Точность взаимного углового расположения обеспечивают только уста-

новочная, направляющая, двойная направляющая базы и сочетание двойной

опорной и опорной баз.

4. Та технологическая база, по отношению к которой удельный допуск вза-

имного расположения или расстояний более жесткий, должна накладывать

больше связей. Под удельным допуском понимается допуск взаимного распо-

ложения, приведенный к одной базовой длине.

5. Неуказанные допуски перпендикулярности определяются согласно

ГОСТ на неуказанные допуски взаимного расположения. Причем следует учи-

тывать, что за базу, к которой относится неуказанный допуск перпендикуляр-

ности в одном координатном направлении, принимается поверхность (или ее

ось) имеющая больший размер в рассматриваемых перпендикулярных направ-

лениях, а при одинаковых размерах – поверхность, имеющая меньшую шерохо-

ватость. Если деталь имеет элементы, для которых указаны допуски перпенди-

кулярности, то неуказанные допуски следует относить к тем же базам, что и

указанные.

Синтез схемы базирования рекомендуется выполнять согласно приведен-

ным ниже шагам.

Первый шаг. Построить геометрическую модель (эскиз) заготовки (ГМЗ) с

выделением обрабатываемых поверхностей и выявлением угловых и размерных

связей, которые необходимо обеспечить на операции.

Второй шаг. С помощью анализа заданных допусков относительных по-

воротов и размерных связей установить комплект баз ориентации обрабаты-

ваемых поверхностей (базами ориентации могут быть только те компоненты

ГМЗ, относительно которых заданы относительные повороты, и от которых за-

даны размеры).

Третий шаг. Проверить правильность задания относительных поворотов

(согласно правилам 1-2). Выявить, если необходимо, неуказанные допуски от-

носительного расположения (перпендикулярность, соосность, симметрич-

ность).

Четвертый шаг. Сформировать базовую систему координат.

Пятый шаг. Определить вид (число накладываемых связей) каждого из

компонентов установленного комплекта баз (правила 1-4).

Пример.

Пусть необходимо спроектировать схему базирования заготовки на опера-

ции обработки поверхности О при заданных показателях точности линейных

размеров и допусков взаимного расположения (рис. 1.21).

Первый шаг.

Геометрическая модель заготовки для проектирования схемы базирования

изображена на рис. 1.22. Обрабатываемая поверхность цилиндрическая откры-

тая.

Второй шаг. Согласно заданию необходимо выдержать размер от оси ци-

линдрической поверхности О до плоскости Pj 20±0.1 и размер 41±0.3 от оси

цилиндрической поверхности О до оси С, а также перпендикулярность оси по-

верхности О относительно базы А (Pi) с допуском 0.01. База А– плоскость.

Следовательно комплект технологических баз – №2 (Две взаимно перпендику-

лярные плоскости (Pi, Pj) и ось перпендикулярная одной из плоскостей Ol).

Третий шаг.

Задан допуск пер-

пендикулярности оси

относительно базы А.

База А – плоскость, ко-

торая должна наклады-

вать максимальное чис-

ло связей. Поэтому она

назначается установоч-

ной базой.

Четвертый шаг.

Строится базовая систе-

ма координат.

Пятый шаг. По-

скольку допуск расстоя-

ния от плоскости Pj

меньше, чем от оси Ol,

то плоскость Pj назначается направляющей базой, а ось Ol– опорной (рис. 1.22).

1.16. Теоретическая схема установки

На этапе разработки теоретической схемы установки (далее схемы ус-

тановки) моделируется расположение точек контакта идеализированных моде-

лей реальных поверхностей с геометрическими моделями установочных эле-

ментов приспособления. Эти точки логично называть опорными. Модель рас-

положения опорных точек описывает новую, установочную систему коорди-

нат (УСК). Кроме того, согласно ГОСТ 3.1107-81 на данном этапе выбирается

Рис. 1.22. Теоретическая схема базирования

вид установочных элементов (а иногда и типовых приспособлений), определя-

ется точка приложения и направление силы закрепления заготовки.

УСК может не совпадать с ССК. В таких случаях создаются условия для

возникновения погрешности схемы установки (см. рис. 1.23). Часто УСК не

может совпадать с ССК, если последняя построена на плоскостях, осях или

центрах симметрии. В таких случаях, чтобы не создавались условия для появ-

ления погрешности схемы установки необходимо применять самоцентрирую-

щие установочные и установочно-зажимные компоненты приспособления.

Рис. 1.23. Несовпадение базовой и опорной систем координат – условие для

возникновения погрешности схемы установки

Условные обозначения установочных и зажимных компонентов приспо-

соблений регламентирует ГОСТ 3.1107-81 (СТ СЭВ 1803-79). На рис. 1.24...1.27

приведены примеры схем установки.

Рис. 1.24. Схемы установки цилиндрических заготовок.

а – в цанговой оправке; б – в трехкулачковом патроне

Рис. 1.25. Схемы установки цилиндрических заготовок:

а –в центрах и поводковом патроне; б – в трехкулачковом патроне, вращаю-

щемся центре и подвижном люнете

Рис. 1.26. Схема установки заготовки в самоцентрирующих тисках

с призматическими губками

Рис. 1.27. Схема установки заготовки на плоскость и цилиндрический палец

1.17. Погрешность теоретической схемы установки

Погрешностью схемы установки будем называть поле рассеяния отклоне-

ний заданного положения базовой системы координат при разработке схемы

установки. При этом считается, что технологические базы не имеют погрешно-

стей формы. Причиной возникновения погрешности схемы установки являются

погрешности размеров объекта производства, которые получены на этапах об-

работки, предшествующих рассматриваемому. Погрешность схемы установки

относят обычно к размерам, выполняемым на рассматриваемой операции.

Например, на операции фрезерования выполняются размеры A

и B

(рис. 1.28), для чего режущие кромки фрезы устанавливаются относительно

компонентов ОСК на расстояния, соответствующие размерам настройки A

. Другие погрешности обработки, возникающие по разным причинам, в дан-

ной задаче не учитываются.

При выполнении размера

ось Y

УСК не совпадает

с осью Y

СКО. Следова-

тельно, условия для воз-

никновения погрешности

схемы установки по этому

размеру имеются. До рас-

сматриваемой операции в

направлении оси X выпол-

нен размер A

с допуском

. Поскольку размер на-

стройки A

остается посто-

янным для всей обрабатываемой партии деталей и другие погрешности в дан-

ной задаче не учитываются, то A

может изменяться только в зависимости от

размера A

в пределах допуска TA

Погрешность схемы установки проявляется как случайная величина, так

как причина, ее порождающая (погрешность размера A

), тоже является слу-

чайной величиной. Принято считать, что погрешность схемы установки – сим-

метричная случайная величина, которая подчиняется нормальному закону рас-

пределения с математическим ожиданием, равным нулю. Тогда ее характери-

стикой будет максимально возможное поле рассеяния, в рассматриваемом слу-

чае TA

. Следовательно, можно записать

∆

су

) = TA

где ∆

су

) – погрешность схемы установки по размеру A

При выполнении размера B

оси X

(СКО) и X

(УСК) совпадают. Следо-

вательно, условий для возникновения погрешности схемы установки нет. Дей-

ствительно, случайные погрешности размера B

не влияют на положение X

т.е.

на размер B

При установке по отверстию на цилиндрический палец (оправку) возникает

неопределенность положения заготовки, которая может смещаться в любом на-

правлении в пределах зазора (рис. 1.29).

Рис. 1.28. Операционный эскиз

Рис. 1.29. Установка заготовки по отверстию на цилиндрический палец

Погрешность схемы установки

∆

су п

А( ) в этом случае можно определить по

модели

∆

су п n

А Td ВО d( ) ( )

где

– допуск диаметра отверстия; ВО d

( ) – верхнее отклонение диаметра

цилиндрического пальца.

При обработке нескольких поверхностей с одной установки только по от-

ношению к одной определяется погрешность схемы установки и эта поверх-

ность далее служит настроечной базой. Погрешность схемы установки

0)(

=∆ А

су

т.к. поверхность 1 служит настроечной базой для обработки поверх-

ности 2.

При установке заготовки на два пальца расчетная схема для определения

погрешности схемы установки по углу α будет иметь вид представленный на

рис. 1.30.

Рис. 1.30. Расчетная схема для определения погрешности схемы установки по

углу α при установке на цилиндрический и ромбический пальцы.

На этой схеме О1, О2 – оси отверстий, П1 ось симметрии ромбического

пальца, П2 – ось цилиндрического пальца. Тогда

dВОTDbВОTD

су

))2(2())1(1(21

)(

maxmax

=∆ α

где TD1, TD2 – допуски диаметров соответствующих отверстий; ВО(b1),

ВО(d2)– верхние отклонения соответствующих пальцев. Погрешностью разме-

ра В можно пренебречь.

1.18. Методы реального базирования при изготовлении деталей машин

При механической обработке на станках реальным базированием называет-

ся ориентация заготовки относительно выбранной системы координат, связан-

ной с приспособлением или элементами станка, определяющими траектории

движения подачи (рис. 1.31).

Поверхности, линии или точки заготовки, используемые для базирования

при механической обработке на станках, называют реальными технологически-

ми базами.

Рис. 1.31. Пример взаимного расположения систем координат: сб- заготовки

(собственной или базовой системы координат; су- схемы установки; пр- при-

способления; с- станка; и- инструмента.

В технологии машиностроения используются три метода реального бази-

рования: 1) выверкой по разметке; 2) выверкой по реальной технологической

базе; 3) сопряжением.

Базирование по разметке применя-

ется в единичном и мелкосерийном про-

изводстве, а также при обработке круп-

ногабаритных заготовок. Технологиче-

ской базой в случае базирования заго-

товки в приспособлении-спутнике (рис.

1.32) являются линии разметки 2. Кон-

троль их положения осуществляется

обычно штангенрейсмусом 4. Регули-

ровка положения заготовки 1 осуществ-

ляется домкратами 3 и кулаками 5. При

базировании заготовки показанной на

рис. 1.33, на столе станка контроль по-

ложения линий разметки осуществ-

ляется штангенрейсмусом, а также с

помощью чертилки 1, закрепленной

в оправке 2.

К недостаткам метода выверки

по разметке следует отнести: 1) низ-

кую точность (0,8...1.3 мм); 2) высо-

кие требования к квалификации ра-

бочего; 3) низкую производитель-

ность. А к достоинствам: 1) возможность

проверки пригодности заготовки до нача-

ла её обработки; 2) возможность наиболее

рационального размещение контура дета-

ли в теле заготовки.

При базировании выверкой по реаль-

ной технологической базе правильность

положения объекта контролируется точ-

ными средствами (индикатором, микро-

скопом и т.д.). При механической обра-

ботке выверяется параллельность технологической базы направлению подачи

(рис. 1.34, а), положение оси отверстия относительно оси шпинделя станка,

Рис. 1.32. Реальное базирование за-

готовки в приспособлении- спутнике

по разметке

Рис. 1.33. Реальное базирование за-

готовки на столе станка

Рис.1.34. Реальное базирование вы-

веркой по технологической базе