Технология машиностроения 2006 Махаринский
.pdf31
Спомощью 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
Спомощью 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-
Рис. 1.20. Обозначение точек сопряжения (а) и при- |
пряжения |
и направляющие |
|
мер схемы базирования(б) |
векторы. |
При этом ГМЗ |
|
для условных обозначений |
|||
|
32
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
Рис. 1.21. Задание на проектирование схемы базирования 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;
33
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.
34
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, 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
35
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
36
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
37
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 A2 и B2 (рис. 1.28), для чего режущие кромки фрезы устанавливаются относительно компонентов ОСК на расстояния, соответствующие размерам настройки Aн и Bн. Другие погрешности обработки, возникающие по разным причинам, в дан- ной задаче не учитываются.
При выполнении размера A2 ось Yу УСК не совпадает с осью Yб 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 A1 с допуском TA1. Поскольку размер на- стройки Aн остается посто-
янным для всей обрабатываемой партии деталей и другие погрешности в дан- ной задаче не учитываются, то A2 может изменяться только в зависимости от размера A1 в пределах допуска TA1.
Погрешность схемы установки проявляется как случайная величина, так как причина, ее порождающая (погрешность размера A1), 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 TA1. Следовательно, можно записать
су (A2) = TA1,
где су (A2) – погрешность схемы установки по размеру A2.
При выполнении размера B2 оси Xб (СКО) и Xу (УСК) совпадают. Следо- вательно, условий для возникновения погрешности схемы установки нет. Дей- ствительно, случайные погрешности размера B1 не влияют на положение Xб т.е. на размер B2.
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).
38
Рис. 1.29. Установка заготовки по отверстию на цилиндрический палец
Погрешность схемы установки су ( Ап ) в этом случае можно определить по
модели
су ( Ап ) = Td + ВО(dn ) ,
где Td – допуск диаметра отверстия; ВО(dn ) – 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
су (А1 ) = 0 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.
39
На этой схеме О1, О2 – оси отверстий, П1 ось симметрии ромбического пальца, П2 – ось цилиндрического пальца. Тогда
су (α) = e1max + e2max = (TD1+ ВО(b1)) + (TD2 + ВО(d 2)) ,
B B
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.
40
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-
Рис. 1.32. Реальное базирование за- готовки в приспособлении- спутнике
по разметке
ложения линий разметки осуществ- ляется штангенрейсмусом, а также с помощью чертилки 1, закрепленной
воправке 2.
Кнедостаткам 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- |
Рис. 1.33. Реальное базирование за- |
|
готовки на столе станка |
|
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 |
Рис.1.34. Реальное базирование вы- |
положения объекта контролируется точ- |
веркой по технологической базе |
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,