Виды установок деталей на станках

Базы и их выбор

Правило шести точек.

Правила совмещения и постоянства баз

Литература.

2.1 Основная

2.1.1 Ковшов, А. Н.

Технология машиностроения: учебник / А. Н. Ковшов. - 2-е изд., испр. - СПб.: Изд-во "Лань", 2008. - 320 с.

2.2 Дополнительная

2.1.2 Некрасов С.С., И.Л. Приходько, Л.Г. Баграмов Технология сельскохозяйственного машиностроения (Общий и специальный курсы).-М.: КолосС, 2004. - 360 с.   

2.2.2 Технологические процессы в машиностроении: учебник для вузов Авторы Богодухов С.И., Бондаренко Е.В., Схиртладзе А.Г., Сулейманов Р.М., Просукин А.Д. Издательство: Машиностроение, 2009 г. 640 с ЭБС «Книгофонд»

3 Краткое содержание вопросов

Виды установок деталей на станках

Существуют два основных вида установки деталей на станках: установка детали на станке с выверкой ее положения и установка детали на станке без выверки ее положения.

Установка детали на станке с выверкой ее положения может быть без разметки и по разметке. Для про­верки точности установки детали на станке применяют линейки, уровни (для выверки горизонтального положения поверхностей), штангенрейсмусы, рейсмусы.

По разметке устанавливают главным образом крупные поковки и отливки, а также заготовки сложной конфигурации (например, сложные отливки). При разметке деталь (заготовку) покрывают меловой краской, а затем, после того как краска высохнет, на за­готовку наносят осевые линии, контуры детали, «выкраивая» де­таль из заготовки. Чтобы линии были заметнее, вдоль них через определенные промежутки наносят кернером углубления. Деталь на станке устанавливают по проведенным осям и линиям, что об­легчает операцию.

Разметка весьма трудоемка и требует высокой квалификации рабочего (разметчика). Установка деталей по разметке не обеспе­чивает высокой точности. Точность разметки составляет 0,2...0,5 мм. В условиях крупносерийного и массового производ­ства применение разметки недопустимо.

Установку детали на станке без выверки ее положения чаще применяют в условиях крупносерийного и массового производств с использованием специальных приспо­соблений. Этот вид установки обеспечивает достаточно высокую точность обрабатываемой детали и небольшие затраты времени на закрепление детали. В этом случае отпадает необходимость вывер­ки точности установки детали на станке, устраняется влияние субъективных факторов на точность расположения детали на станке. Даже при применении специальных приспособлений ста­нок периодически настраивают.

Настройка заключается в уста­новке режущего инструмента относительно приспособления в та­кое положение, при котором обеспечивается требуемый размер обрабатываемых деталей. Настройку станка производят либо при замене режущего инструмента, либо для восстановления размера детали в связи с износом инструмента.

В некоторых случаях деталь устанавливают на станке без вы­верки ее положения с применением только универсальных при­способлений. Например, установка зацентрованной заготовки в центрах токарного станка, установка заготовки обработанной по­верхностью на стол фрезерного станка.

Базы и их выбор

Базами служат поверхности, линии, точки и их совокупнос­ти, используемые для расположения деталей в узле или изделии, для ориентации детали на станке, для измерения детали. По на­значению базы делятся на конструкторские, технологи-ческиеиизмерительные.

Конструкторская база — совокупность поверхностей, линий, точек, от которых заданы размеры и положение деталей или сбо­рочной единицы в изделии. Конструкторские базы могут быть ре­альными (материальная поверхность) или геометрическими (осе­вые линии, точки).

Технологические базы — поверхности (а также линии и точки) детали, служащие для установки детали на станке и ориентирую­щие ее относительно режущего инструмента. Установочными ба­зами могут быть различные поверхности заготовок (наружные и внутренние цилиндрические поверхности, центровые гнезда, плоскости, поверхности зубьев колес, поверхность резьбы). В ка­честве баз при первоначальной обработке используют необрабо­танные поверхности (черновые базы), при последующей обработ­ке — обработанные поверхности (чистовые базы).

Технологические базы делятся на основные и вспомогатель­ные. Основные технологические базы — это поверхности, которые не только ориентируют заготовку (деталь) на станке, но и задают положение детали в машине относительно других деталей при ее работе. Например, отверстие зубчатого колеса является основной базой, используемой для ориентации колеса при сборке относи­тельно других деталей. Это же отверстие может быть использовано и для установки зубчатых колес при обработке на станке.

Вспомогательные технологические базы — это поверхности, ко­торые используют только для установки детали на станке, они не имеют особого значения для работы детали в машине. Примером вспомогательной базы могут служить центровые гнезда у вала, обта­чиваемого и шлифуемого с установкой его в центрах.

Измерительная база — поверхность (линия или точка), от кото­рой измеряют выдерживаемые размеры.

Правило шести точек.

При установке заготовки на станке (в приспособлении) необходимо лишить ее всех степеней свободы. Из механики известно, что каждое твер­дое тело имеет шесть степеней свободы (три поступательных и три вращатель­ных движения относительно трех вза­имно-перпендикулярных осей). Чтобы лишить заготовку всех степеней свобо­ды, необходимо ее прижать к шести не­подвижным точкам приспособления, так как неподвижная одноточечная опора лишает тело только одной степе­ни свободы. Таким образом, при бази­ровании детали в приспособлении не­обходимо иметь шесть одноточечных опор (правило шести точек). На рис. приведена схема базирования призматитическорй детали по шести точкам опор (правило шести точек). На рис. приведена схема базирования призмати­ческой детали по шести точкам. Стрелками показано направление трех зажимов.

Шесть опорных точек должны быть расположены в трех вза­имно-перпендикулярных плоскостях: три точки (1, 2 и 3)в пло­скости XOY,две точки (4 и 5)в плоскости XOZодна точка (6) в плоскости YOZ. Три точки (1, 2 и 3 ) лишают деталь возможности перемещаться в направлении оси Zh вращаться вокруг осей Хи Y, т. е. лишают деталь трех степеней свободы. Две точки (4 и 5) не дают возможности детали перемещаться в направлении оси 7 и вращаться вокруг оси Z, т. е. лишают деталь двух степеней свобо­ды. Точка 6 лишает деталь одной степени свободы — не дает воз­можности перемещаться в направлении оси X.

Если увеличить число неподвижных опор сверх шести, то ока­жется, что деталь не будет опираться на все опоры либо при не­достаточной жесткости она силой зажима может быть деформи­рована и прижата ко всем опорам. Излишнее число опор может привести к ошибкам закрепления, когда неточность обработки базирующих поверхностей будет превышать определенные пре­делы.

Точечные опоры (в виде штифтов со сферической головкой) в приспособлениях применяют при базировании заготовок, имею­щих необработанные базовые поверхности (черновые базы), при установке заготовок с чисто обработанными поверхностями (чис­товые базы) применяют опоры в виде пластин во избежание вмя­тин (при применении штифтов).

По лишаемым степеням свободы технологические базы разде­ляют на установочные (лишают заготовку трех степеней свободы), направляющие (лишают заготовку двух степеней свободы) и опор­ные (лишают заготовку одной степени свободы). Применительно к базированию призматической детали (см. рис. 3.1) плоскость XOY — установочная база, XOZ — направляющая база, YOZ — опорная база.

По характеру проявления технологические базы разделя­ют на явные и скрытые. Явная база — база в виде реальной поверхности. Скрытая (услов­ная) база — база в виде вообра­жаемой плоскости, оси или точки. На рис. 3.2 показана схема крепления заготовки в призмах самоцентрирующих тисков. Здесь цифрой / обо­значена технологическая яв­ная база, цифрой Я—направ­ляющая скрытая (условная) база, цифрой III — опорная скрытая (условная) база заго­товки. Использование услов- ных (скрытых) баз в некоторых случаях повышает точность бази­рования в результате исключения из расчетов погрешностей ре­альных поверхностей.

При базировании цилиндрической детали на призме необходимо также шесть одноточечных опор: 1—4 — на призме, 5— в виде упора (для предотвращения осевого перемещения), 6 — в виде шпонки (для предотвращения вращательного движения).

3.4 Правила совмещения и постоянства баз. Выбор баз. Для до­стижения большей точности размеров детали придерживаются принципов совмещения и постоянства баз.

Принцип совмещения баз требует совмещения ус­тановочной и измерительной баз. Лучшие результаты по точности получаются в том случае, если установочная база являет­ся основной. При несовпадении измерительной и установочной баз возникают погрешности базирования.

Погрешность базирования — разность предельных рас­стояний измерительной базы относительно режущего инструмента (установленного на размер). Погрешность базирования имеет конкретный характер и рассчитывается для определенных условий обработ­ки деталей.

При совмещении установочной и измерительной баз погрешность ба­зирования равна нулю (е₅= 0). Кроме того, при работе методом пробных стружек, когда станок не настроен на размер и рабочий для каждой детали регулирует положение режущей кромки относительно детали, проме­ряет каждую деталь (от измеритель­ной базы), погрешность базирования также считается равной нулю (е₅ = 0).

На рис. приведена схема уста­новки заготовки при фрезеровании уступа. Фреза установлена на размер а = const и b = const относительно точечных опор приспособления. Для размера а установочная и измерительная базы совмещены, по­этому погрешность базирования (е₅ =0). Колебания размера а в процессе обработки партии деталей обусловлены неоднородностью материала заготовок, износом фрезы и др. Для размера h погреш­ность базирования равна допуску на размер Н, т. е.

Ошибка базирования возникает и при установке цилиндричес­кой заготовки (вала) в призму (рис. 3.5). Любая цилиндрическая за­готовка имеет допуск на диаметр, поэтому на рис. 3.5, а заготовка

показана двумя диаметрами с центрами Си С", различающимися на величину допуска. Точки К' и К" — точки касания деталей с по­верхностью призмы. При выполнении размера Aj погрешность ба­зирования определяется разностью предельных размеров (точки А и А ") до установленного на размер инструмента

Принцип постоянства базы требует применения в ходе обработки детали в качестве установочной базы одних и тех же поверх­ностей. Наилучший случай — обработка детали с одной базы (напри­мер, точение из пруткового материала детали типа болта, втулки за один установ). Для соблюдения постоянства базы на деталях часто со­здают вспомогательные установочные базы (центровые гнезда в валах, выточки в юбке поршня, отверстия под установочные штифты в кор­пусных деталях типа блоков). В некоторых случаях постоянство уста­новочной базы трудно выдержать. Тогда стремятся иметь минималь­но ное число баз и в качестве новой ус­тановочной базы выбирают более точно обработанные поверхности. При выборе черновых баз ру­ководствуются несколькими ос­новными правилами.

1. Базовые поверхности долж­ны быть по возможности ровны­ми и чистыми. Не следует при­нимать за базы поверхности, на которых располагаются литники, выпоры, заусенцы.

2. Базовые поверхности долж­ны стабильно располагаться отно­сительно других поверхностей. Так, не следует брать за черновую базу поверхность отверстия, полу­чаемого отливкой, так как распо­ложение отверстия может изме­няться из-за смещения стержня. 3. За черновые базы рекомендуется принимать поверхности с ми­нимальными припусками или вообще не подвергаемые обработке. Это уменьшает опасность появления брака по черноте. В качестве примера на рис. 3.6 приведена схема обработки на токарном станке детали типа втулки, наружный диаметр которой не требует обработ­ки. При установе А следует закрепить деталь за необрабатываемую поверхность (рис. 3.6, а); в данном случае внутренняя цилиндричес­кая поверхность будет концентрична наружной. Если при установе А базировать деталь по внутренней поверхности (рис. 3.6, б), то после обработки на установе Б может образоваться неконцентричность на­ружной и внутренней поверхностей, т. е. разностенность детали или даже появление брака по черноте.

4. Черновые базы при переустанов­ке заготовки заменяют чистовыми.

Чистовые базы выбирают с учетом следующих соображений.

1. При чистовой обработке в каче­стве установочных баз, если есть вы­бор, выбирают основные, а не вспо­могательные базы; это обеспечивает большую точность обработки

2. Желательно вести обработку при минимальном числе баз.

3. Необходимо соблюдать принцип совмещения баз, т. е. со­вмещать установочную и измерительную базы.

4. Установочная база должна быть выбрана с учетом отсутствия де­формаций заготовки; это достигается соответствующим расположени­ем базовых поверхностей и приложением силы зажима к детали.

Правильно выбранные базы (черновые и чистовые) должны обеспечить простоту и дешевизну приспособлений, удобство уста­новки детали.

Лекция №11 (2 часа)

Тема: Точность в машиностроении и способы её достижения

1 Вопросы лекции: