Основы приборостроения

лекции для РЛ6-31; модуль 2

в квадратных скобках даны части фраз, пропущенные при записи или восстановленные из контекста при перепечатывании лекции

II.1.3 Погрешность базирования. Понятие о базах. Методика определения погрешности базирования

Погрешность базирования является одной из основных погрешностей, связанных с установкой заготовки в приспособлении при обработке. Погрешность базирования является случайной при обработке партии деталей на настроенном станке. По отношению к одной детали погрешность базирования выражается обычно в геометрическом виде.

Под установкой заготовки понимают придание заготовке ориентированного положения относительно геометрических осей приспособления (станка, инструмента…) с последующим фиксированием (закреплением) заготовки в данном ориентированном положении, т.е. под установкой понимается базирование (ориентирование) по координатам + закрепление. Для правильного, точного базирования заготовка должна быть лишена в общем случае 6 степеней свободы. Рассмотрим на примерах причину появления погрешностей базирования.

[рисунки «а», «б»]

На рис. «а» представлена технологическая схема обработки шпоночного паза в валике 6, где требуется выдержать размер H. Обрабатывается партия заготовок диаметром D с допуском δ. Заготовка устанавливается в приспособлении, указанном на рис. «а», и в этом приспособлении заготовка 6 базируется по плоскости 4, и одновременно с этим базируется (центрируется или ориентируется) верхними полупризмами 2 и 3 по вертикальной оси. Но нам необходимо выдержать размер H с каким-то допуском δ. При схеме базирования по рис. «а» какую бы мы заготовку в пределах обрабатываемой партии ни ставили, размер H у нас остаётся постоянным при обработке (но только геометрически). В реальных условиях: получим рассеивание диаметра обработки по кривой наподобие Гаусса:

[рисунок]

Обеспечивая геометрическую точность размера H при обработке по схеме «а», мы вынуждены пользоваться крайне неудобным в эксплуатации приспособлением и вручную ориентировать вал 6 относительно полупризм 2 и 3.

На рис. «б» представлена схема обработки и установки той же заготовки в нормальную призму 5. Показано 2 положения заготовки 7: D_max, D_min. Фреза 1 (концевая, торцевая, шпоночная) обрабатывает так же, как на рис. «а», она выставляется на размер H, но вследствие базирования заготовки в призме 5 из-за изменения диаметра каждой последующей заготовки происходит смещение центра заготовок по вертикали. Разница между предельными положениями центра и будет погрешностью базирования. В данном случае:

Δ_б = H₁ – H₂

Диапазон рассеивания для рис. «б» будет несколько больше:

[рисунок]

т.к. на рис. «а» нет погрешности базирования.

Рассмотрим понятия различных баз.

[рисунки «в», «г», «д»]

Конструкторской базой называется поверхность, линия или точка, связанная координирующим размером с другой поверхностью, линией или точкой.

На рис. «в» представлены конструкторские базы в виде точек A и B, которые связаны координирующим размером m, а базой является точка B. Для точки B базой является точка A.

На рис. «г» точка O₁ (центр дуги AB) может быть базой для любой точки дуги AB и может быть базой для всей дуги AB. Дуга AB может быть базой для центра O₁, радиус R для всех перечисленных случаев является координирующим размером.

На рис. «д» показаны выдерживаемые размеры A, B, C, D, а также конструкционные базы для них: I, II, III, IV, V.

Технологическими базами детали называются поверхности, линии или точки, соприкасающиеся с опорными поверхностями, линиями или точками технологической оснастки, в которой осуществляется базирование и закрепление обрабатываемой детали (заготовки).

Исходная база – поверхность, линия или точка, от которой задана обрабатываемая поверхность.

Измерительная база – поверхность, линия или точка, от которой измеряется выдерживаемый или обрабатываемый размер.

По лишаемым степеням свободы в прямоугольной системе координат различают следующие базы:

1. установочная;

2. управляющая;

3. опорная.

Установочная база – база, лишающая заготовку или изделие 3 степеней свободы: перемещение вдоль одной координатной оси и поворота вокруг 2 других.

Направляющая база – база, лишающая заготовку 2 степеней свободы: перемещения вдоль одной координатной оси и поворота вокруг другой оси.

Опорная база – база, лишающая заготовку 1 степени свободы: перемещения вдоль одной координатной оси или поворота вокруг неё.

[рисунок…]

На данном рисунке показана практическая схема реализации базирования заготовки.

Рассмотрим теоретическую схему базирования обрабатываемой заготовки и методику определения погрешностей базирования.

[большой рисунок…]

Рассмотрим методику определения погрешностей базирования.

1) На основе рабочего чертежа изготовляемой детали, а также заготовки, имея в наличии операционно-маршрутную технологию и схемы построения станочной операции, мы для данной операции, исходя из технологического процесса, строим (определяем) технологическую схему обработки, как показано на рис. «а». В данном случае нам требуется обработать паз и выдержать 3 параметра: H_A^δ, H_C^δ, C^δ. Обработку будем вести на вертикальном фрезерном станке концевой торцевой фрезой. Без технологической схемы обработки нельзя построить теоретическую схему базирования. Имея представление о схеме обработки паза, мы выбираем теоретическую схему базирования. В общем случае под теоретической схемой базирования понимается изображение на операционном эскизе базирующих элементов, лишающих заготовку 6 степеней свободы (в общем случае).

В нашем случае для обеспечения базирования, т.е. лишения заготовки 6 степеней свободы, мы выбираем 3 основных технологических базы: установочную, направляющую, опорную. Выбираем в качестве установочной базы нижнюю плоскость, и этой плоскостью ставим заготовку на плоскость приспособления или стола. Установка на плоскость лишает заготовку 3 степеней свободы: 1, 2, 3. Опорные точки или базы изображаются в виде галочки: [галочка] или ромбика: [ромбик], и около знака ставится номер связи. Поставим направляющую линейку вдоль длинной стороны заготовки. Она лишает заготовку 2 степеней свободы: 4 и 5, т.е. лишаем возможности перемещения по одной координате и вращения по другой.

Поставим упор, который лишает заготовку 6-й степени свободы. Теперь рассмотрим базы:

I – технологическая база размера A. Вектор размера должен обязательно пересекать технологическую базу!

II – технологическая база размера B.

III – технологическая база размера C.

Определяем исходные базы для выдерживаемых параметров A, B, C.

2) Определяем базисный размер, допустимую погрешность базирования и погрешность базирования для данного [параметра?].

Базисным размером называется кратчайшее расстояние между исходной и технологической базами.

H_B = 0; H_A; H_C

Действительная погрешность базирования равна допуску на базисный размер.

Δб_{Aдейств.} = δ_Ha

Δб_{Bдейств.} = 0

Δб_{Cдейств.} = δ_Hc

Допустимая погрешность базирования равна допуску на обрабатываемую деталь минус средняя экономическая точность обработки данного параметра; ω берётся из таблиц, технологических справочников или рассчитывается.

Δб_доп. = δ – ω

После того, как определим допустимую и действительную погрешности базирования, проводится анализ: подходит ли выбранная теоретическая схема базирования с позиции точности для данной обработки или нет.

Если действительная погрешность базирования:

Δб_{действ.} ≤ Δб_доп.

меньше или равна допустимой схеме базирования, то данная схема базирования для данного параметра подходит. Если наоборот, то данная схема базирования не годится: она требует или замены, или изменения точности (допуска) на размеры, связанные с выдерживаемыми.

3) Определяем мероприятия, необходимые для уточнения схемы базирования для случая, когда Δб_{действ.} > Δб_доп..

Рассмотрим все возможные предложения относительно параметра A. В нашем случае для параметра A: Δб_{действ.A} > Δб_доп.A. Предложенная нами теоретическая схема базирования является основной для практической реализации этой схемы базирования. Для выбора конструкторских элементов приспособления заменяем опорные точки связи теоретической схемой базирования.

Для обеспечения условия Δб_{действ.A} ≤ Δб_доп.A мы меняем для размера A теоретическую схему базирования, и вместо базирования по нижней плоскости осуществляем базирование по верхней плоскости. В этом случае базисный размер H_A = 0, т.к. технологическая и исходная базы совпадают.

Меняем для размера A теоретическую схему базирования, и вместо базирования по нижней плоскости осуществляем базирование по верхней плоскости.

[рисунок]

В случае, если схему базирования изменить нельзя, уточняют (сужают или расширяют) допуск на выдерживаемый параметр, базисный размер или другой размер, связанный размерной цепью с выдерживаемым размером.