Теоретические основы базирования деталей и расчета размерных цепей при механической обработке

(рис. 29)

в) по параметрам, связывающим обрабатываемую поверхность с любыми другими поверхностями, возникает погрешность базирования, зависящая от погрешностей, получаемых при обработке данных поверхностей на предшествующих операциях, считая снова относительно установочной или двойной направляющей базы,

; ; (рис. 27)

; ; (рис. 28)

; ; (рис. 29)



Таким образом, методика расчёта погрешности базирования сводится к следующему:

1) прежде всего нужно стремиться составить такую схему базирования, при которой погрешности базирования по наиболее точным параметрам были бы равны нулю. Для этого необходимо соблюдать принцип совмещения баз - совмещать технологическую и измерительную базы;

2) если будет выбрана схема базирования, при которой технологическая и измерительные базы не совпадут, - возникнет погрешность базирования, которую необходимо рассчитать;

3) для расчёта погрешностей базирования следует определять базисный параметр, связывающий непосредственно технологическую и измерительные базы между собой.

Базисный параметр может быть представлен в виде расстояния между технологической и измерительной базами или относительными поворотами поверхностей этих же баз. При установке цилиндрической детали на призму базисный параметр может быть представлен расстоянием от измерительной базы до линии пересечения плоскостей призмы;

4) определяется погрешность базисного параметра. Полученное значение погрешности базисного параметра представляет собой погрешность базирования.

2. базирование деталей, определение погрешности базирования

2.1 Базирование корпусных деталей

а) Базирование деталей по трём взаимноперпендикулярным плоскостям

В зависимости от состояния поверхности детали, используемой в качестве технологической базы, в приспособлениях используют различные установочные элементы. Если поверхность заготовки не обработана, то в качестве установочных элементов в приспособлении принимают опорные штыри со сферической или насечённой головкой. При значительных размерах детали могут быть применены штыри с плоской поверхностью. Если в качестве базы выбрана уже обработанная поверхность, то применяют различные по форме установочные пластинки, которые шлифуют в сборе, чтобы обеспечить единство уровня опорных поверхностей всех пластинок. Установочные штыри или пластины следует располагать на возможно большем расстоянии друг от друга, обрабатываемая поверхность должна находиться непосредственно перед базой.

В корпусной детали (рис. 30) при расточке отверстия требуется выдержать размеры “а” и ”в”. Если поверхность А принять за установочную технологическую базу, технологическая и измерительная базы совпадут и погрешность базирования по размеру “а” будет равна нулю:



По той же причине будет равна нулю и погрешность базирования по параллельности б оси растачиваемого отверстия к основанию детали А.

Погрешность базирования по размеру “в” также будет равна нулю, т.к. поверхность “Б”, являющаяся направляющей технологической базой, совмещена с измерительной базой: . Т.к. технологическая (поверхность Б) и измерительная (В) базы не совпадают, погрешность базирования по размеру “е” равна допуску по базисному размеру “К”, связывающему поверхности Б и В .

Если изменить схему установки, использовав в качестве направляющей технологической базы поверхность В, то погрешность базирования по размеру “е” будет равна нулю, погрешность базирования по размеру “в” достигнет величины д_к.

В качестве опорной технологической базы может быть принята любая из поверхностей Г или Д, т.к. эти поверхности не использованы в качестве измерительных баз, обработка отверстия ведётся “на проход”. Следует лишь стремиться к сокращению времени на установку детали и учитывать необходимость направления силы резания на опору.

Таким образом, в приведённом примере в качестве технологических баз целесообразно использовать плоскости А, Б, Г (или Д), т.к. в этом случае погрешности базирования по всем параметрам, которые требуется выдержать по чертежу (а, в, б), равны нулю.

б) Базирование деталей по плоскости и двум отверстиям

Установка детали по плоскости и двум обработанным отверстиям, оси которых перпендикулярны этой плоскости, производится на один цельный (круглый) и один срезанный (ромбический) короткие пальцы (рис. 31). При этом отверстие, в которое входит цилиндрический палец, играет роль центрирующей базы и отнимает у детали две степени свободы, а отверстие, в которое входит срезанный палец, является опорной базой и отнимает одну степень свободы. В целях обеспечения наибольшей точности при обработке цилиндрический палец устанавливают в то отверстие, которое более точно изготовлено или при одинаковой точности имеет наибольший диаметр. Если деталь имеет несколько отверстий, на которые можно её установить, то выбирают отверстия, расположенные на наибольшем расстоянии друг от друга.

Между срезанным пальцем и отверстием имеется зазор “с” компенсирующий погрешности межцентровых расстояний отверстий детали и установочных пальцев приспособления. Срезанный палец должен устанавливаться таким образом, чтобы компенсирующий зазор “c” всегда располагается в направлении линии, проведённой через оси обоих пальцев. Однако, нельзя идти по пути увеличения компенсирующего зазора “с”, т.к. при этом будет уменьшатся ширина срезанного пальца, что приведёт к его быстрому износу и уменьшению точности базирования.

Если деталь устанавливают отверстием на установочный палец с натягом (без зазора), то погрешность базирования по размеру “в” () будет равна нулю.

Если между отверстием детали и целым установочным пальцем будет зазор Д₁, то появится погрешность базирования, которая может быть равна величине зазора .

При установке детали по плоскости и двум отверстиям не исключается возможность поворота её относительно осей опорных штырей (рис. 32).

Угол поворота детали определяется исходя из максимальной величины зазоров в сопряжении пальцев с отверстиями по следующей зависимости:

,

где Д=О₂О₄ - максимальный радиальный зазор между срезанным пальцем и деталью;

Д₁=О₁О₃ - максимальный радиальный зазор между цельным пальцем и деталью;

L - расстояние между пальцами.

Возможный угол поворота детали должен быть меньше допустимого:

Для уменьшения б целесообразно брать расстояние L наибольшим.

Корпусные детали можно устанавливать по плоскости и цилиндрическим необработанным или коническим обработанным отверстиям. Для этого в приспособлениях применяют два конических плавающих коротких пальца: один цельный, второй срезанный (рис. 33).



Плоскость А служит установочной технологической базой, и на ней располагаются три опорные точки (№1,2,3). На поверхности отверстия детали, соприкасающейся с цельным коническим подпружиненным пальцем, размещаются две опорные точки (№4,5), а на поверхности отверстия, соприкасающейся со срезанным коническим пальцем - одна опорная точка (№6).

Погрешности базирования по параметрам “а”, ”в”, и ”б” будут равны нулю. По размеру “е” возникнет погрешность базирования, равная допуску на размер “г”: .

Установка на конические пальцы обеспечивает большую точность по сравнению с установкой на цилиндрические пальцы.

Установить деталь на неподвижный конический палец и одновременно по плоскости невозможно, ибо неизбежна погрешность базирования в направлении высоты пальца из-за колебания величины диаметра конического отверстия в партии деталей “d” (рис. 34). Величина погрешности базирования по размеру Н может быть выражена отрезком “вс”, представляющим собой разность предельных положений детали по высоте Н в зависимости от колебания диаметра отверстия “d”:

в) Базирование корпусных деталей по отверстиям, расположенным на одной оси

В некоторых случаях производят обработку оснований корпусных деталей, используя для базирования отверстия, расположенные на одной оси (или одно сквозное отверстие) (рис. 35). Такое базирование допустимо при достаточно больших размерах отверстий и имеет основной целью обеспечить на одной из последующих операций равномерное распределение припуска по отверстию. Точность обработки по параметрам “а” и ”б” будет определяться только точностью TC, т.к. погрешность базирования по этим параметрам равна нулю.



В качестве базирующих элементов могут быть использованы конусные пальцы - один неподвижный (А) и один подвижный в осевом направлении (Б). На цилиндрической поверхности детали расположатся 4 опорные точки (точки №1,2,3,4), а опорная база (точка №5) создаётся за счёт конусности неподвижного конуса А. Шестая опорная точка необходима для лишения детали возможности вращения вокруг оси установочных конусов и должна быть расположена как можно дальше от этой оси (точка №6). Независимо от рассеивания размеров отверстий в партии деталей, ось отверстия детали всегда будет занимать одно и то же положение, совпадающее с осью конусных пальцев. Если шестая опорная точка будет размещена так, как показано на рис. 36 (точка №6), установить деталь в приспособлении будет невозможно из-за неизбежного рассеивания размера “к” в партии деталей.

Корпусную деталь можно установить по отверстию на разжимную оправку, которая вместе с деталью устанавливается на две короткие призмы (А, Б) или одну длинную (рис. 37). В этом случае погрешности базирования по параметрам а и б также будут равны нулю.

г) Базирование деталей по плоскости и отверстию на срезанный палец

Рассмотрим этот случай на примерах.

Пример 1. В детали требуется профрезеровать паз, выдержав размер “а” и параллельность паза относительно основания “б”, ось паза должна совпадать (“в”) с осью отверстия (рис. 38).

Для решения этой задачи нужно установить деталь на плоскость А (установочная технологическая база, опорные точки №1,2,3) и по отверстию (направляющая технологическая база, опорные точки №4,5) на срезанный длинный палец. Установить деталь одновременно на плоскость в цилиндрический палец невозможно из-за погрешностей заготовок по размеру “в”.

Срезанный палец должен быть расположен таким образом, чтобы компенсирующий зазор “с” был направлен перпендикулярно плоскости А. Это даёт возможность установить деталь на плоскость А и срезанный палец, выполнить требования, поставленные в условия задачи. Погрешности базирования по параметрам “а” и ”б” будут равны нулю.

Пример 2. Требуется установить корпусную деталь с таким расчётом, чтобы погрешности базирования при фрезеровании паза по параметрам “а”, ”в”, ”е”, “б” были равны нулю (рис. 39).

Если принять плоскость А за установочную технологическую базу (опорные точки №1,2,3), а плоскость Б - за направляющую технологическую базу, то измерительные базы для размеров “а”, параметра “б” и размера “в” будут совпадать соответственно с уста-

новочной и направляющей технологическими базами. Следовательно, погрешности базирования по “а”, “б” и “в” будут равны нулю: ; ; .

Чтобы выдержать размер “е” от оси отверстия до оси паза, сведя погрешность базирования к нулю, можно было бы установить деталь по этому отверстию на цельный или срезанный палец без зазора. Т.к. плоскость Б является направляющей базой, установить деталь ещё и на цилиндрический палец невозможно. Поэтому можно использовать для установки детали только срезанный палец. Одновременная установка детали по плоскости и срезанному пальцу возможна в случае правильного расположения срезанного пальца относительно плоскости. Компенсирующий зазор “c” должен быть направлен перпендикулярно к плоскости “Б”. Таким образом, при принятой схеме базирования по размеру “е” погрешность базирования будет равна нулю только при условии установки детали ещё по отверстию на срезанный конический плавающий палец.

При выборе схем установки корпусных деталей необходимо учитывать: конфигурацию, размеры, жёсткость, вес детали (заготовки), характер обрабатываемых поверхностей, заданную и полученную на предшествующих операциях точность их относительного расположения.

В массовом и крупносерийном производствах часто предпочтительна установка корпусных деталей по плоскости и двум отверстиям. Такое базирование отличается простотой и надёжностью, даёт возможность с одного установа обрабатывать наибольшее количество поверхностей деталей.

Базирование по трём взаимноперпендикулярным плоскостям применяют при обработке крупных тяжёлых деталей или деталей средних размеров, если форма деталей не позволяет подготовить заранее базовые отверстия.

На автоматических линиях корпусные детали во многих случаях обрабатывают в приспособлениях - спутниках. При этом в качестве технологических баз могут быть использованы свободные или искусственно созданные поверхности, а также плоскость и два перпендикулярных к ней отверстия.

2.2 Базирование деталей типа валов и втулок

Установка на пальцы и оправки

а) Базирование на длинный установочный палец

При установке детали на длинный установочный палец (рис. 40) поверхность отверстия, длина которого превышает его диаметр, играет роль двойной направляющей базы (четыре опорные точки №1,2,3,4), отнимающей 4 степени свободы. Торцовая поверхность используется в качестве опорной базы, определяющей положение детали в направлении горизонтальной оси (опорная точка №5).

При закреплении детали между её торцом и поверхностью А (на которую она установлена) возникают силы трения, лишающие деталь возможности поворота вокруг оси x-x (опорная точка №6). Таким образом, для полного базирования детали использована скрытая опорная база (точка №6 а).

Установка на длинный палец возможна с зазором (рис. 40, а) или с натягом (рис. 40, б); если при обработке детали требуется выдержать ряд параметров относительно оси, то в первом случае возникнут погрешности базирования, зависящие от величины зазора, во втором - соответствующие погрешности базирования будут равны нулю.



б) Базирование на короткий установочный палец

При базировании на короткий цилиндрический палец (его длина должна быть меньше диаметра) цилиндрическая поверхность отверстия детали будет играть роль центрирующей базы, отнимающей две степени свободы и имеющей две опорные точки.

Если при обработке втулки (рис. 41) требуется выдержать размер “в” и параллельность буртика “в” относительно торцовой поверхности А, то в качестве установочной технологической базы следует использовать торцовую поверхность А, на которой разместятся три опорные точки (№1.2,3). В качестве центрирующей технологической базы используют поверхность отверстия, соприкасающуюся с цилиндрической поверхностью установочного пальца.

Использовать торцовую поверхность втулки как установочную базу и одновременно установить деталь по внутренней цилиндрической поверхности на длинный палец нельзя: при установке на торцовую поверхность деталь уже лишается трёх степеней свободы; в то же время внутренняя цилиндрическая поверхность детали при установке на длинный палец, в свою очередь, может отнять 4 степени свободы, что, естественно, приведёт к неопределённости базирования.

Таким образом, если необходимо принять торцовую поверхность втулки за установочную базу (точки №1,2,3), то для правильного базирования следует установить деталь по отверстию на короткий цилиндрический палец. В этом случае поверхность отверстия явится центрирующей технологической базой, лишающей деталь двух степеней свободы (точки №4 и 5), 6-я точка (скрытая база) лишает деталь возможности поворота вокруг своей оси. Если при обработке детали одновременно требуется выдержать размер “а” с наибольшей точностью, то необходимо прежде всего добиться, чтобы погрешность базирования была равна нулю, а это возможно при установке детали на палец с натягом.

При установке детали типа втулки на короткий палец с зазором (рис. 42) ось отверстия детали (о-о) и ось пальца (о₁-о₁) не совпадут. Наличие зазора приведёт к биению наружной цилиндрической поверхности В относительно оси отверстия (о-о), в результате возникнет погрешность базирования, зависящая от величины зазора.

.

Расчёт погрешности базирования при обработке наружной цилиндрической поверхности производится по следующей зависимости:

,

где Д_max - максимальный зазор между отверстием и пальцем;

Д_min - минимальный зазор между отверстием и пальцем;

Т_d1 - допуск на диаметр отверстия;

Т_d2 - допуск на диаметр пальца.

в) Базирование на цилиндрическую оправку (рис. 43)

Расстановка опорных точек при установке детали на цилиндрическую оправку с зазором аналогична случаю установки детали на длинный цилиндрический палец.

Внутренняя цилиндрическая поверхность детали играет роль двойной направляющей базы, отнимающей четыре степени свободы и лишающей деталь возможности перемещаться в двух перпендикулярных плоскостях и вращаться относительно двух осей (точки №1,2,3,4). На торце детали расположится одна опорная точка (№5), гарантирующая определённость осевого положения детали. Для полного базирования нужно лишить деталь возможности вращения вокруг оси x-x, что достигается за счёт сил трения, возникающих между торцом детали и буртиком оправки при зажиме детали гайкой (скрытая опорная база, точка №6).

г) Базирование на оправку с разжимной гильзой (рис. 44)

Опорные точки располагаются так же, как и при установке детали на длинный цилиндрический установочный палец без зазора. Погрешность базирования по концентрической наружной и внутренней поверхностей будет равна нулю.

д) Базирование на коническую оправку (рис. 45)

Конусность оправок выдерживается в пределах 1/1000 - 1/2000, базовые отверстия детали рекомендуется обрабатывать с шероховатостью не ниже Ra6,3 и Ra0,8, что обеспечивает достаточную длину контакта детали с оправкой и, следовательно, надёжную установку.

Установка детали на коническую оправку лишает деталь всех шести степеней свободы, т.к. коническая поверхность выполняет функции двойной направляющей базы (точки №1,2,3,4), опорной базы (точка 5) за счёт конусности и второй опорной базы (точка №6), создаваемой за счёт трения между её внутренней конической поверхностью и оправкой.

е) Базирование на оправку с гидропластом (рис. 46)

Базирующие точки размещаются так же, как при установке детали по отверстию на длинный установочный палец без зазора.

Оправки с гидропластом обеспечивают высокую степень концентричности поверхностей втулки (биение 0,005-0,01 мм). Обработку базовых отверстий следует производить по второму - третьему классу точности и шестому классу чистоты поверхности.

ж) Базирование в цангах

Цанги применяются для установки и крепления заготовок по наружным и внутренним обработанным поверхностям. Базовые поверхности заготовки должны быть обработаны с учётом разжима цанги до 0,5 мм, за исключением цанг, применяемых для ступенчатых отверстий, и цанг с регулируемым зажимом, допускающих применение заготовок с большим отклонением размера по их базовым поверхностям. В этих двух последних случаях базовые поверхности должны быть обработаны по 5-6 квалитету точности, с шероховатостью поверхности Ra1,6.

Погрешности базирования по концентричности наружных и внутренних поверхностей при установке деталей в цангах всех типов равны нулю. В осевом направлении может возникнуть погрешность базирования в цангах, которые имеют перемещение в момент зажима вместе с деталью. При зажиме детали цанга может отвести заготовку от инструмента на расстояние, зависящее от допуска на диаметр зажимаемой поверхности.

На рис. 47 положение первое (показано пунктиром) соответствует моменту установки детали, положение второе - после закрепления деталь вместе с цангой переместится на расстояние (а₁-а). Если требуется при обработке выдержать размер “а”, то погрешность базирования по этому размеру определяется из уравнения:

,

где д_d - допуск на диаметр базовой поверхности зажимаемой детали;

б - угол цанги.

Обычно применяют цанги с углом б = 30⁰; тогда

По этой же формуле рассчитывают погрешность базирования по размеру “а”, возникающую при обработке прутка на токарно-револьверном станке, т.к. пруток, подаваемый сначала до соприкосновения с упором, закреплённым в револьверной головке, при закреплении прутка несколько отводится цангой назад.

При применении неподвижного упора, препятствующего передвижению детали в момент зажима (рис. 48), а также патронов с неподвижными цангами (рис. 49), погрешность базирования по размеру “а” равна нулю.



Установка деталей на призмы

а) Базирование на длинную призму или две коротких

При базировании на длинную призму или две коротких (рис. 50) цилиндрическая поверхность детали послужит двойной направляющей базой (точки №1,2,3,4). Торцовая поверхность детали явится опорной базой (точка №5), лишающей деталь возможности перемещения вдоль оси.

Для полного базирования деталь должна быть лишена ещё возможности вращения вокруг собственной оси (точка №6), что достигается за счёт сил трения, возникающих между цилиндрической поверхностью детали и призмой после приложения силового замыкания.

Погрешности базирования по “вертикальным” размерам зависят от допуска на диаметр детали и угла призмы.

Так, например, по размеру “h” погрешность базирования (рис. 51) определяется по формуле:

.

Если требуется выдержать размер “h₁”, то погрешность базирования будет равна:

.

По размеру “h₂” погрешность базирования вычисляется по следующей зависимости:

.



Погрешность базирования по размеру “h” может быть сведена к нулю, если установить деталь на призму сбоку (рис. 52, а). При этом центр детали в зависимости от колебаний диаметра будет перемещаться только в горизонтальном направлении, что отразится на точности размера “h”.

В патронах (рис. 52, б), тисках и других самоцентрирующих приспособлениях центр всех заготовок независимо от их диаметра всегда будет занимать одно и то же неизменное положение; поэтому погрешности базирования по размерам, измеряемым от оси заготовки, будут равны нулю.

При установке на плоскость (рис. 52, в) погрешность базирования по размеру “h” равна



По размеру “h₁” погрешность базирования будет равна нулю, если деталь установить на плоскость, расположенную сверху (рис. 53, а). При установке детали на призму сбоку (рис. 53, б) или в самоцентрирующем приспособлении (рис. 53, в) погрешность базирования равна половине допуска на диаметр детали.



По размеру “h₂” погрешность базирования будет равна нулю, если деталь установить на плоскость, расположенную снизу (рис. 54, а). При установке детали на призму сбоку (рис. 54, б) или в самоцентрирующем приспособлении (рис. 54, в)

Если валы имеют несколько ступеней, то они могут быть установлены по шейкам разного размера на две короткие призмы (рис. 55). Расстановка базирующих точек идентична установке детали на одну длинную призму, но из-за колебаний диаметра шеек (в пределах допусков) возможно смещение (перекос) оси вала.

На I шейке вала ось сместится на величину:

На II шейке вала ось сместится на величину:

,

где: д_d1 и д_d2 - допуски на диаметры шеек d₁ и d₂.

Угол перекоса будет равен:

,

В формуле знак (-) соответствует случаю, когда допуски откладываются в одну сторону от номинала; если допуски откладывать в разные стороны, то знак необходимо заменить на обратный.

Если фактический угол перекоса “б” не превосходит допускаемого б<б_доп, то установка возможна.

б) Базирование на короткую призму

Короткую призму используют в сочетании с установкой цилиндрических деталей по торцовой плоскости (рис. 56). Торец детали, являющийся её наиболее ответственной поверхностью, используется в качестве установочной технологической базы (точки №1,2,3). Установить деталь одновременно по торцу и цилиндрической поверхности на длинную призму невозможно, т.к. цилиндрическая поверхность детали играла бы в этом случае роль двойной направляющей базы (четыре опорные точки), что создаёт неопределённость базирования. Следовательно, если торец детали необходимо использовать как установочную технологическую базу (точки №1,2,3), то цилиндрическая поверхность детали может быть установлена только на короткую призму (точки №4,5). Для полного базирования деталь должна быть лишена возможности вращения вокруг собственной оси, что может быть достигнуто за счёт сил трения, возникающих между торцом детали и установочной поверхностью А после создания силового замыкания.



Установка деталей в патронах и центрах

а) Закрепление детали в самоцентрирующих патронах

Установка детали в патронах осуществляется в два этапа:

- первый, когда деталь цилиндрической поверхностью касается только части кулачков, а в некоторых случаях, своей торцовой поверхностью может касаться и опорной поверхности патрона;

- второй, когда деталь касается всех кулачков, происходит её закрепление, деталь лишается всех шести степеней свободы.

Таким образом, при установке в патронах деталь может занимать вполне определённое положение только после её закрепления.

Так, например, при установке детали в трёхкулачковом самоцентрирующем патроне, в первый период деталь касается двух кулачков (аналогично установке на призму), во второй период три кулачка центрируют и закрепляют деталь. При этом, в зависимости от диаметра детали “d” и длины поверхности кулачков “l”, находящейся в соприкосновении с деталью после её закрепления, расстановка опорных точек по детали может быть различной.

Если при закреплении касание детали с кулачками происходит по длине более диаметра детали (рис. 57), то цилиндрическая поверхность является двойной направляющей базой, и на ней (на её оси) разместятся четыре опорные точки (№1,2,3,4). Так как ось детали независимо от колебания диаметра будет занимать всегда одно и то же положение, опорные точки условно располагают на оси детали (см. выше). Опорная точка №5, лишающая деталь возможности перемещения вдоль оси, разместится на торце детали. Шестой степени свободы (возможности вращения вокруг собственной оси) деталь лишается при закреплении.

Если при закреплении касание детали с кулачками происходит по длине, меньшей диаметра детали (рис. 58), то торцовая поверхность детали послужит установочной технологической базой, и на ней разместятся три опорные точки, а цилиндрическая поверхность явится центрирующей (двойной опорной) базой, и на ней расположатся две опорные точки (№4,5). Шестая опорная точка, расположенная на скрытой базе, лишает деталь возможности вращения вокруг собственной оси.

Расстановка базирующих точек при установке детали в двухкулачковом патроне показана на рис. 59, 60 в четырёхкулачковом - на рис. 61, 62.



б) Установка детали в центрах (рис. 63, 64)

Центровые гнёзда детали представляют собой короткие конические поверхности, которые выполняют функции центрирования; при этом левое центровое гнездо при соприкосновении с передним центром не только центрирует деталь (точки №1,3), но и определяет положение детали в осевом направлении (точка №5).

Конические поверхности заднего центрового отверстия выполняют функции только центрирования (точки №2,4).

Передний центр может быть жёстким или плавающим (подпружиненным). При установке на жёсткий центр возникает погрешность базирования по осевым размерам, зависящим от точности изготовления центровых гнёзд. При установке на плавающий центр погрешности центровых гнёзд не окажут влияния на погрешность базирования по осевым размерам, т.к. осевое положение детали определяется в этом случае плоскостью торца (левого) вала.

При установке вала на передний жёсткий центр и задний выдвижной (рис. 63) погрешности базирования по размерам l₁ и l₂, измеряемым от одной базы, будут равны допуску на погрешность изготовления центрового гнезда . По размеру l₄ погрешность базирования будет равна сумме допусков на общую длину вала д_l и глубину центрового гнезда д_ц:

Размер l₃ получается при обработке одновременно двумя резцами, установленными в одном блоке, поэтому изменение положения вала в осевом направлении за счёт погрешности центрового гнезда не скажется на точности этого размера. Погрешность базирования по размеру l₃ будет равна нулю .

Обычно центровые гнёзда в деталях изготавливают с углом в 60⁰. Погрешность (допуск) изготовления центровых гнёзд с углом 60⁰, оказывающая влияние на погрешность базирования, может быть принята по табл. 11 в зависимости от диаметра гнезда [4].

Допуск центровых отверстий

Таблица 11

Наибольший диаметр гнезда, мм	1-2,5	4-6	7,5-10	12,5-15	20-30
Допуск на величину центрового гнезда дц, мм	0,11	0,14	0,18	0,21	0,25

При установке вала на передний плавающий и задний выдвижной центры (рис. 64), левый торец детали является опорной технологической базой и всегда занимает одно и

то же неизменное положение, упираясь в плоскость планшайбы, кольца или втулки. Поэтому погрешности центровых гнёзд не оказывают влияния на точность базирования.

Погрешность базирования по размерам l₁ и l₂, измеренным от торца детали, будет равна нулю:

.

По размеру l₃ погрешность базирования также будет равна нулю , а по размеру l₄ - только допуску на длину детали: .

Под действием силы резания при несовпадении осей центровых гнёзд (рис. 65) возникает кромочное касание центров с гнёздами, приводящее к деформации кромок, и в конечном счёте, к смещению детали в поперечном и продольном направлениях.

Смещение детали можно определить из следующих зависимостей [8]: в продольном направлении

;

в поперечном направлении

.

в) Установка детали в патроне и на центре

На цилиндрической поверхности детали, соприкасающейся с кулачками патрона, расположатся три опорные точки, причём две из них (№1,3) создают двойную опорную базу, а третья опорная точка (№6), расположенная на скрытой базе, лишает деталь возможности вращения вокруг собственной оси (рис. 66).

На конической поверхности центрового отверстия детали разместятся две опорные точки (№2,4), выполняющие функции центрирования. Опорная точка №5, лишающая де-

таль возможности перемещения вдоль её оси, разместится на левом торце детали и возникнет в результате поджима задним центром.

Необходимо учитывать, что длина цилиндрической части детали, соприкасающейся с кулачками патрона, не может быть больше диаметра, в противном случае цилиндрическая поверхность детали будет являться двойной направляющей базой и на ней разместятся четыре опорные точки, возникнет неопределённость базирования.

2.3 Базирование цилиндрических деталей типа дисков

Установка цилиндрических деталей типа дисков производится в самоцентрирующих патронах, на оправках, в призмах и специальных патронах.

Характерной особенностью базирования деталей указанного класса является использование торцовой поверхности, отличающейся наибольшими размерами, в качестве установочной технологической базы.

При установке в трёхкулачковом самоцентрирующем патроне (рис. 67), торцовая поверхность детали служит установочной технологической базой при условии, если длина контакта детали с кулачками l будет меньше диаметра. В этом случае торцовая поверхность лишает деталь трёх степеней и на ней размещаются три опорные точки (№1,2,3). Цилиндрическая поверхность будет центрирующей или двойной опорной базой - две опорные точки (№4,5), лишающие деталь возможности перемещения в двух взаимноперпендикулярных направлениях. Шестая опорная точка (№6) возникает в момент закрепления детали и лишает её возможности поворота вокруг своей оси.

При длинной схеме базирования, в случае обработки поверхности А по размеру “а” и параметру “б”, погрешности базирования будут равны нулю. ; .

Погрешность базирования по параметру “в” будет зависеть от положения образующей диска относительно торцовой поверхности, т.е. от погрешности параметра г: . Погрешность базирования по параметру ф равна погрешности параметра с: .

Если в детали типа диска имеется отверстие, а требуется обработать наружную поверхность или паз, канавку, то можно использовать отверстие в качестве технологической базы, установив деталь на оправку. Пример такой установки показан на рис. 68. Торцовая поверхность выполнит роль установочной базы, и на ней расположатся три опорные точки (№1,2,3): внутренняя цилиндрическая поверхность явится центрирующей базой - на ней разместятся две опорные точки (№4,5); шестая опорная точка появится после приложения к детали сил зажима и лишит деталь возможности поворота вокруг собственной оси.

При протягивании короткого отверстия (рис. 69) протяжка как бы выполняет роль центрирующего установочного короткого пальца (точки №4,5), торец детали явится установочной базой (точки №1,2,3). Погрешности базирования по размеру “d” и параметру “б” будут равны нулю: ; .

Установку в призмах рассмотрим на примере операции сверления отверстия в диске (рис. 70).

Первый вариант

При базировании используются две призмы, одна неподвижная (А), вторая подвижная (Б). В этом случае торцовая поверхность детали будет установочной технологической базой, на ней разместятся три опорные точки (№1,2,3); часть цилиндрической поверхности диска, соприкасаясь с установочными элементами неподвижной призмы, послужит центрирующей базой, и на ней разместятся две опорные точки (№4,5); другой участок этой же цилиндрической поверхности, соприкасаясь с установочными элементами подвижной призмы, выполнит функции опорной базы, лишив деталь возможности вокруг собственной оси - одна опорная точка (№6).

При такой схеме установки возникнет погрешность базирования по размеру М [9].

,

а также по параметру концентричности обрабатываемого отверстия с наружной цилиндрической поверхностью

.

Погрешность базирования по размеру d будет равна нулю, поэтому точность получаемого размера определяется только точностью ТС.



Размер М₁ остаётся таким, каким он был получен при обработке наружной цилиндрической поверхности, т.к. ось детали всегда будет совпадать с осью призмы (О₁-О₁); следовательно, погрешность базирования по размеру М₁ будет равна нулю: .

Вариант второй

При базировании используются две подвижные призмы, встроенные в самоцентрирующий механизм, позволяющий центрировать деталь по двум осям О₁-О₁ и О₂-О₂. Это даёт возможность обеспечить более высокую концентричность обрабатываемого отверстия с наружной цилиндрической поверхностью, т.к. погрешность базирования по данному параметру будет равна нулю.

При шлифовании отверстий в конических зубчатых колёсах центрирование колеса производится по впадинам зуба посредством шариков (рис. 71).

2.4 Базирование деталей типа рычагов и вилок

К деталям типа рычагов и вилок относятся: рычаги, коромысла, собачки, поводки, прихваты, шатуны, вилки переключения, шарнирные вилки, серьги, тяги, рукоятки и т.д. Рычаги и вилки имеют одно, два или несколько отверстий, расположенных на параллельных или перпендикулярных осях, или под различными углами. В этих деталях обрабатывают различные отверстия, торцовые поверхности, шпоночные и другие пазы, шлицевые отверстия, уступы, крепёжные отверстия. На первой операции, как правило, производится обработка торцовых плоскостей бобышек; в качестве технологических баз принимают поверхности стержня рычага или поверхности головок.

При обработке основных отверстий в качестве технологических баз используют плоскости бобышек и их наружные поверхности для обеспечения равностенности головок. Все последующие операции выполняются на базе одного или двух основных отверстий и торца бобышки.

В массовом производстве некоторые рычаги и вилки изготовляют с использованием группового метода обработки, а также на автоматических линиях в приспособлениях -спутниках, в которых детали этого класса базируют по их стержню (по необработанным поверхностям).

В качестве примера приводится установка рычага при обработке двух отверстий с применением кондукторов при различных технических условиях (по материалам профессора, д.т.н. И.М. Колесова):

1) обеспечить перпендикулярность осей отверстий к плоскости А (в) и симметричность отверстий относительно общей плоскости симметрии втулок рычага Х (г) (рис. 72).

Данное требование может быть выполнено при условии установки рычага на плоскость А и две призмы, одну неподвижную (Б) и вторую подвижную (В).

Однако, в направлении оси Х оси отверстий и бобышек будут занимать различные положения в зависимости от колебаний диаметра бобышки D и угла призмы б, возникает погрешность базирования, которая может быть определена из зависимости

;

2) обеспечить перпендикулярность осей отверстий к плоскости А (в) и симметричность отверстий относительно плоскостей симметрии втулок Х и Y (г) (рис. 73).

Эти условия выполнимы при установке рычага на плоскость А и в две подвижные равномерно сходящиеся (центрирующие) призмы;



3) обеспечить перпендикулярность осей отверстий к плоскости А (в), симметричность отверстий относительно плоскости симметрии втулок Х (г) и соосность отверстий d₁, относительно наружной поверхности втулок Д₁ (с) (рис. 74).

В этом случае можно использовать три призмы: две призмы (Б и Г), центрирующие деталь относительно оси Х (г). Перпендикулярность осей отверстий обеспечивается как и в предыдущих случаях за счёт использования торцов бобышек под установочную технологическую базу при установке на плоскость А;

4) обеспечить перпендикулярность осей отверстий к плоскости А (в), симметричность отверстий относительно плоскости симметрии Х и постоянство толщины стенки левой втулки С (рис. 75).

Такие требования могут быть выполнены при установке рычага на плоскость А торцами бобышек, левой втулкой в приспособлении, ориентирующем её по плоскости симметрии (например, с применением винта с правой и левой резьбой) относительно оси Х-Х (ж), и, наконец, поджимом рычага призмой В к опорной точке №6, находящейся на оси Х-Х.



литература

1. Ансеров М.А. Приспособления для металлорежущих станков. М.: Машиностроение, 1968.

2. Балакшин Б.С. Основы технологии машиностроения. М.: Машиностроение, 1979.

3. Долматовский Г.А. Справочник технолога по обработке металлов резанием. М.: Машиностроение, 1972.

4. Кован В.М. Основы технологии машиностроения. М.: Машиностроение, 1969.

5. Основы технологии машиностроения. Под редакцией В.С. Корсакова. М.: Машиностроение, 1975.

6. Корсаков В.С. Основы конструирования приспособлений в машиностроении. М.: Машиностроение, 1971.

7. Корсаков В.С. Основы технологии машиностроения. М.: Высшая школа, 1974.

8. Корсаков В.С. Точность механической обработки. М.: Машиностроение, 1971.

9. Маталин А.А. Точность механической обработки и проектирования технологических процессов. Л.: «Машиностроение», 1980.

10. Маталин А.А. Технология машиностроения: Учебник. - Л.: Машиностроение, 1985.

11. Руководящие материалы. Соотношения между допусками размера, формы, расположения и шероховатости поверхностей. БВ-РТМ-62-81, НИИМ, М., 1983.

12. Справочник технолога-машиностроителя, т.1. Под редакцией А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. М., «Машиностроение», 1985.

13. Допуски и посадки: Справочник в 2-х ч. Под ред. В.Д. Мягкова, - 5-у изд., перераб. и доп. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1979.

Размещено на Allbest.ru

...