ГЛАВА II

УСТАНОВКА ОБРАБАТЫВАЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ В ПРИСПОСОБЛЕНИИ. КОНСТРУКЦИИ УСТАНОВОЧНЫХ ДЕТАЛЕЙ (ОПОР) ПРИСПОСОБЛЕНИЙ

При проектировании технологического процесса механической обработки технолог выбирает установочные базы обрабатываемой детали, от которых зависит точность обработки детали. Установка обрабатываемой детали базовыми поверхностями в приспособлении определяет ее положение относительно режущего инструмента.

Применяют три основных способа установки детали для обработки на станке:

1) с индивидуальной выверкой ее положения по соответствующим поверхностям;

2) с выверкой ее положения по рискам разметки;

3) с непосредственной установкой ее в приспособлении.

Первых два способа весьма трудоемки и применяются при установке деталей на станках в единичном и мелкосерийном типах производства. Третий способ установки деталей в приспособлении является наилучшим, так как он обеспечивает точное положение детали в рабочей зоне станка, требует минимальной затраты вспомогательного времени; применяется в массовом, крупносерийном типах производств.

§ 11.1. Базирование и базовые поверхности

Технологическими базами называют поверхности, используемые для определения положения заготовки или изделия в процессе изготовления (ГОСТ 21495-76). При установке детали в приспособлении за технологические базы принимают реальные поверхности, непосредственно контактирующие с установочными элементами приспособления.

Положение детали в приспособлении определяют ее базирующие поверхности. Детали, устанавливаемые в станочные приспособления, имеют различные базирующие поверхности по форме и виду.

Черновыми базами называют необработанные поверхности детали, используемые для ее установки в приспособлении при обработке на первой операции, когда обработанных поверхностей нет.

Чистовыми (окончательными) базами называют обработанные поверхности детали, служащие для ее установки в приспособлениях при обработке на всех последующих операциях механической обработки.

Конструкторскими базами называют базы (поверхности), используемые для определения положения детали в изделии или узле. Эти базы необходимо в первую очередь использовать для установки обрабатываемой детали в приспособлении, так как при этом получаются меньшие погрешности обработки. Конструкторские базы деталей по назначению бывают основные и вспомогательные.

Установочные базы обрабатываемой детали разделяются на опорные и проверочные. Опорными установочными базами называют совокупность поверхностен обрабатываемой детали.

Измерительными базами называют поверхности детали, от которых производят отсчет размеров при ее обработке. Число, форму и расположение опорных установочных базовых поверхностей следует выбирать так, чтобы обеспечить определенное и неизменное положение обрабатываемой детали в приспособлении относительно режущего инструмента прн обработке.

Из механики известно, что твердое тело имеет шесть степеней свободы: три связаны с перемещением тела вдоль трех взаимно перпендикулярных осей координат Ох, Оу, Oz и три -с возможным его поворотом относительно этих осей (рис. П.1). При установке детали в приспособлении каждая из степеней свободы связывается путем прижима детали к соответствующей неподвижной точке (опоре) приспособления. Каждая опора связывает одну степень свободы детали, следова-тельно, для лишения детали всех шести степеней свободы необходимо, чтобы в приспособлении было шесть неподвижных опорных точек (правило шести точек). Эти точки находятся в трех взаимно перпендикулярных плоскостях: точки Л 2 и 3, расположенные в плоскости хОу, лишают деталь трех степеней свободы - возможности перемещаться вдоль оси Oz и вращаться вокруг осей Ох, Оу; точки 4 и 5, расположенные на плоскости zOy, лишают деталь двух степеней свободы - возможности перемещаться вдоль оси Ох и вращаться вокруг оси Oz; точка 6, расположенная на плоскости xOz, лишает деталь шестой степени свободы - возможности перемещаться вдоль оси Оу. Силы зажима W, Wu W2, действующие в на-правлениях, перпендикулярных трем плоскостям, прижимают деталь к шести неподвижным опорам. Число неподвил<ных опор в приспособлении не должно быть больше шести, так как в противном случае создается неустойчивое положение обрабатываемой детали в приспособлении.

Рис. II.1. Схема базирования обрабатываемой детали в приспособлении по шести опорным точкам

§ 11.2. Погрешности базирования и закрепления обрабатываемых детапей в приспособлении

Суммарная погрешность при выполнении любой операции механической обработки состоит из погрешностей: установки детали, настройки станка и погрешности обработки, возникающей в процессе изготовления детали.

Погрешность установки ву -одна из составляющих суммарной погрешности выполняемого размера детали - возникает при установке обрабатываемой детали в приспособлении и складывается нз погрешности базирования Е6, погрешности закрепления Ез и погрешности положения детали Епр, зависящей от неточности приспособления и определяемой ошибками изготовления и сборки его установочных элементов и их износа при работе.

Погрешность настройки станка Ан возникает при установке режущего инструмента на размер, а также вследствие неточности копиров и упоров для автоматического получения заданных размеров на детали.

Погрешность обработки Аобр, возникающая в процессе обработки детали на станке, объясняется: 1) геометрической неточностью станка; 2 )деформацией технологической системы станок - приспособление- инструмент - обрабатываемая деталь (СПИД) под действием сил резания; 3) неточностью изготовления и износом режущего инструмента и приспособления; 4) температурными деформациями технологической системы. Для получения годных деталей суммарная погрешность при обработке детали на станке должна быть меньше допуска б на заданный размер детали. Это условие выражается неравенством Еу+Ан+Аобрб-

Погрешностью базирования Е6 называют разность предельных расстояний измерительной базы относительно установленного на заданный размер детали режущего инструмента. Погрешность базирования возникает, когда опорная установочная база обрабатываемой детали не совмещена с измерительной. Величина Еб относится к заданному размеру, получаемому при соответствующей схеме установки детали в приспособлении.

На рис. П.2, а дана схема установки, при которой боковая установочная база / обрабатываемой детали одновременно является и измерительной базой для поверхности 3. Поэтому погрешность базирования для размера А равна нулю: Е6а = 0. Нижняя опорная база 5 является установочной, а измерительной базой для обрабатываемой поверхности 4 служит поверхность 2. На настроенном станке ось фрезы занимает определенное положение, а измерительная база 2 для партии обрабатываемых деталей будет изменять свое положение от Сщах До Стш, т. е. в пределах допуска б на размер С. Поэтому погрешность базирования для размера В равна допуску на размер С между установочной 5 и измерительной 2 ба-загйи.

Круглую деталь устанавливают отверстием на жесткую оправку для обработки лыски фрезой на фрезерном станке (рис. П.2, б). При такой установке между отверстием детали и жесткой оправкой приспособления образуется зазор и возникает погрешность базирования. Измерительной базой для обрабатываемой поверхности / является ось обрабатываемой детали, а осью установочной поверхности- ось оправки. Вследствие зазора S между деталью и оправкой оси детали и оправки не совпадают и измерительная база - ось детали может перемещаться вверх и вниз; при смещении дета-

ли только в одну сторону получается максимальный зазор Smax-Следовательно, погрешность базирования e6/i=Smax.

Погрешностью закрепления Ез называют разность между наибольшей и наименьшей величинами проекций смещения измерительной базы в направлении получаемого размера вследствие при« ложения к обрабатываемой детали силы зажима W. Основная причина, влияющая на погрешность закрепления детали,-деформация базовых поверхностей деталей и стыков цепи, по которой передаются силы зажима (механизированный привод, промежуточные звенья, корпус, установочные и зажимные детали приспособления, обрабатываемая деталь).

Рис. II.2. Примеры установки обрабатываемых деталей в приспособлениях с погрешностями базирования

Большое влияние на погрешность закрепления оказывают форма и габаритные размеры обрабатываемой детали, точность и чистота базовых поверхностей, конструкция приспособления и постоянство сил зажима детали. Следовательно, погрешности закрепления необходимо определять для конкретных схем установки детали в приспособлении опытным путем. При обработке деталей в достаточно жестких приспособлениях погрешность закрепления оказывает незначительное влияние на точность обработки и ее можно в расчетах не учитывать.

Погрешность положения 8пр детали относительно режущего инструмента возникает в результате неточного изготовления приспособления, его сборки и износа установочных элементов в процессе эксплуатации. Неточности при изготовлении приспособления возникают от погрешностей изготовления его деталей, сборки и регулировки. Точность изготовления приспособления задается в рабочем чертеже и в технических условиях.

На погрешность положения детали в приспособлении наибольшее влияние оказывает износ его постоянных установочных опор. Различные детали приспособления контролируют в установленные сроки и при износе проходят соответствующий вид ремонта.

Обозначим погрешности изготовления приспособления и износ его опор через Епр. Так как Е6, Ез, Епр представляют собой поля рас« сеивания случайных величин, подчиняющихся закону нормального распределения, то погрешность установки Еу как суммарное поле рассеивания выполняемого размера детали определяют по формуле

4 l/ee+s;

При выборе способа установки детали необходимо сравнить полученную для данной установки погрешность Еу с допустимой

Рис. П.З. Схемы для определения погрешностей базирования при установке обрабатываемых деталей в приспособлении плоской поверхностью

погрешностью Еу. Для принятой схемы установки необходимо выполнять условие ЕуЕу.

Расчет действительных погрешностей базирования при установке деталей в приспособлении плоской поверхностью. Обрабатываемая деталь (рис. П.З, а) установлена на постоянные опоры приспособления нижней базовой плоскостью /, которая является и измерительной базой, так как связана с обрабатываемой поверхностью 2 размером 45Zo;5o мм. В этом случае погрешность базирования для размера 45Zo;5o мм, полученного после фрезерования, равна нулю и не входит в суммарную погрешность, влияющую на точность размера. Зажим детали производится силой W.

Обрабатываемая деталь (рис. П.З, б) установлена в приспособлении нижней базовой плоскостью /, но измерительной базой является плоскость 3, непосредственно связанная с обрабатываемой поверхностью 2 размером 25 -ол2 мм. В этом случае возникает погрешность базирования, определяемая следующим путем. Размер С между осью фрезы и нижней установочной базовой плоскостью 1 обрабатываемой детали является постоянным. Следовательно,

положение оси фрезы при обработке поверхности 2 остается неиз« менным относительно установочной базовой поверхности /. Измерительная база 3 при фрезеровании плоскости 2 у партии деталей будет перемещаться относительно наружного диаметра фрезы в пределах допуска 0,40 мм на размер 65 Zo.eo мм, полученный на предыдущей операции. В данном случае допуск на размер 65-обо мм между установочной поверхностью / и измерительной поверхностью 3 и определяет погрешность базирования обрабатываемой детали в приспособлении е665 = 0.40 мм. Погрешность Eees входит в суммарную погрешность размера 25lo,42 мм, получаемого при данном способе установки обрабатываемой детали в приспособлении. Следовательно, на погрешности настройки станка и обработки остается малая величина: 0,54-=-0,40=0,14 мм.

Чтобы фрезеровать поверхность 2, необходимо или устранить погрешность базирования Ебб5. установив обрабатываемую деталь так, как показано на рис. П.З, в, или изменить допуски на размеры 25-0,42 и б5Го,бо мм. Так как производить установку детали на рис. П.З, в неудобно и технолог не может без согласия конструктора увеличить допуск на размер 25-о42 мм, остается одна возможность-уменьшить допуск на размер 65Го;б2 мм и, следовательно, уменьшить погрешность базирования.

Новый уменьшенный допуск на размер 65 мм можно найти из равенства

65 = 6 = 325-

где бб5 и б25 -допуски на размеры 65 и 25 мм: Д -суммарная погрешность (без учета погрешности базирования), определяемая для размера 25 мм из таблиц средней экономической точности обработки поверхностей деталей.

Вновь принятый допуск на размер 65 мм технолог проставляет на операционном эскизе и выдает рабочему для фрезерования плоскосхи 1 на предыдущей операции. Например, при А=0,2 допуск 6б5=б25-А=0,54-0,2 = 0,34. Следовательно, на операционном эскизе обрабатываемой детали должны быть проставлены

размеры с допусками 25 Ic.ll и 65 И.и мм.

Расчет приспособлений на точность. Для получения требуемой точности обрабатываемой детали в приспособлении необходимо выбрать такую схему приспособления, при которой действительные погрешности базирования Ее детали в приспособлении были бы меньше или равны допустимым значениям Едоп погрешности базирования: еЕдоп.

Допускаемое значение погрешностей базирования обрабатываемой детали в приспособлении ориентировочно

где б-допуск получаемого размера детали; м - точность обработки детали, достигаемая при выполнении данной операции,