2) Необхідно обробити наскрізь паз і забезпечити два координатних розміри. Рисунок 2.9 — Схема базування призматичних заготовок координатних розмірів
В цьому випадку необхідно п'ять опорних точок або дві бази — дві базові поверхні — установча і напрямна, рисунок 2.9, б.
3) Необхідно обробити глухий паз і відповідно забезпечити три в цьому випадку необхідно забезпечити шість опорних точок, тобто позбавити заготовку шести ступенів, або три бази — базові поверхні — установчу, напрямну та опорну. Якщо координатних розмірів буде не три, а більше, то всерівно, опорних точок повинно бути шість, тобто повинно діяти правило шести точок.
4) У втулці потрібно розточити наскрізний отвір, рисунок 2.10, а.
Рисунок 2.10 — Схема базування втулки
В цьому випадку при установці втулки їй необхідно забезпечити чотири опорні точки або одну базову поверхню — зовнішню циліндричну поверхню, що виконує роль подвійної напрямної бази.
5) Розточити глухий отвір і забезпечити два розміри d, рисунок 2.10, б. Для цього необхідно заготовці забезпечити 5 опорних точок або
дві бази — одна подвійна напрямна і установча і одна опорна база — опорна точка 5.
Необхідно обробити циліндричну поверхню валика, рисунок 2.11, а
При механічній обробці валика заготовка повинна мати п'ять опорних точок або два центрових отвори.
При цьому лівий центровий отвір забезпечує три опорні точки 1, 2, З, які позбавляють валик трьох ступенів вільності — переміщення уздовж трьох координатних осей. Цей центровий отвір є опорно — центруючою базою.
Правий центровий отвір — опорні точки 4, 5 (рисунок 2.11, а) позбавляють заготовку валика двох ступенів рухомості — обертання навколо осі ОХ і осі OY. Конічна поверхня правого центрового отвору є центруючою базою.
Рисунок 2.11 — Схема базування валика
На токарних багаторізцевих та гідрокопіювальних напівавтоматах заготовки валиків часто установлюють в повідковий патрон з плаваючим центром, рис. 4.11, б. В цьому випадку центрові отвори — опорні точки 1, 2, 3, 4 позбавляють заготовку чотирьох ступенів рухомості —переміщення уздовж осей ОХ і OY та обертання навколо осей ОХі OY. Опорна точка 5 на торці позбавляє заготовку валика можливості переміщатися уздовж осі OZ . Але заготовка валика має можливості обертатись навколо власної осі — осі OZ.
2. 9 Установка заготовки в пристрої. Схема установки
Процес установки заготовки складається з двох моментів: орієнтації — базування і закріплення — силового замикання.
Для точної обробки заготовки необхідно здійснити її точне розташування відносно траєкторії руху інструменту і забезпечити сталість контакту в процесі обробки.
Перша задача розв'язується технологом при проектуванні теоретичної схеми базування.
Друга задача розв'язується конструктором по виготовленню технологічної оснастки.
При оформленні технологічної документації — операційних ескізів тощо рекомендується розробляти схеми установок, на яких умовними позначками показують опори і затискачі, дивись таблицю 2.2.
Таблиця 2.2 — Умовні позначення опор, зажимів та установочних пристроїв, відповідно ГОСТ 3.1107-81, та кількість позбавлених ступенів вільності заготовок
Продовження таблиці 2.2
Рухома опора з призматичною робочою поверхнею позбавляє заготовку одного ступеня вільності (сполучає центр кола бісектриси, яка базується з призмою). Однак під час установки довгої заготовки типу шатуна у двох рухомих призмою, що переміщуються назустріч одне одному (тобто самоцентруючих шатун по довжині), заготовка позбавляється трьох ступеней вільності (забезпечується «напрям» шатуна, так як усувається можливість бокового переміщення кожної з його голівок і визначається його положення в напрямі його осі).
При нерухомому положенні центру в осьовому напрямку, коли він не тільки центрує заготовку, але служить для неї упором (звичайна робота переднього центру станка), заготовка позбавляється 3-х ступеней вільності.
Коли центр плаває вздовж осі чи переміщується разом з піноллю закріплення заготовки (робота заднього центру), заготовка позбавляється 2-х ступеней вільності (центр тільки центрує заготовку).
3. При закріпленні в патронах і на розсувних оправках по довгій циліндричній поверхні (подвійна направляюча база), незалежно від числа кулачків і виду зажимного пристрою, заготовка позбавляється 4-х ступеней вільності.
При закріпленні по короткій циліндричній поверхні патрони і оправки тільки центрують заготовку в площині прикладення кулачків і позбавляють її 2-х ступеней вільності. Напрям осі заготовки при цьому не визначається. Якщо при закріпленні в патронах і оправках передбачається упор заготовки по торцю, визначаючи її положення в осьовому напрямі (опорна база), то заготовка позбавляється ще одного, тобто п'ятого ступеня вільності. Однак у цьому випадку на операційному ескізі, крім позначення патрона чи оправки необхідно додатково показувати опору по торцю заготовки.
4. При базуванні заготовки по довгому циліндричному гладенькому, різьбовому чи шліцьовому отвору на відповідній оправці з упором по торцю заготовка позбавляється 5-ти ступеней вільності (4 — по подвійній напрямній базі — циліндричній поверхні отвору і одна по упорній базі — торцю заготовки, що базується).
При базуванні коротких дисків циліндрична оправка також позбавляє заготовку 5-ти ступеней вільності, однак по циліндричній поверхні в цьому випадку відбувається тільки центрування заготовки з позбавленням її 2-х ступеней вільності. Напрям осі диска забезпечується його базуванням по великій торцьовій площині (установча база, що позбавляє заготовку 3-х ступеней вільності).
5. При установці заготовки циліндричним отвором на конічній беззапорній оправці тертя або конічній роликовій оправці заготовка позбавляється 5-ти ступеней вільності (довгий конус — упорно-направляюча база). Однак необхідно врахувати, що положення заготовки в осьовому напрямі в цьому випадку змінюється в широких межах, тому що похибка базування в цьому напрямку дуже сильно залежить від коливань діаметра базового отвору в межах його допуска, так як конусність оправки тертя дуже мала.
2.10 Зміна баз та перерахунок конструкторських розмірів
Вибір баз пов'язаний завжди з відповідним технологічним процесом механічної обробки і способом контролю розмірів деталі. Змінюючи технологічний процес або контрольні (вимірювальні) бази, ми, як правило, змінюємо технологічні бази і проводимо перерахунок конструкторських розмірів із застосуванням теорії розмірних ланцюгів. Прикладом може бути ступінчастий валик, форма і розміри якого встановлені згідно вимог службового призначення деталі (рисунок 2.12).
Ці розміри деталі є одночасно технологічними розмірами, якщо план обробки її такий:
Відрізка заготовки за розміром 50+0,2.
Обточка в патроні кінця валика, підрізка уступа (буртика В) при використанні як установочної бази торця С і витримання розміру 30-0,2, за яким виконується настроювання підрізного різця. При цьому розмір 20 отримується як результуючий (замикаючий) рівний 20 що припустимого цей розмір вільний.
а — обробка на токарному верстаті, б — обробка на токарно-револьверному верстаті
Рисунок 2.12 — Перерахунок розмірів ступінчастого валика при двох різних варіантах плана обробки.
Коли ж цей самий валик виконувати із прутка на револьверному верстаті, то план обробки буде такий:
1. Подача прутка до упору в револьверній головці торцем А, що тим самим стає установчою (настроювальною) базою для деталі та обточка кінця валика довжиною 20 мм з допуском 0,2 і підрізка уступа В.
2. Відрізка валика на розмір 50 з відповідним припуском на підрізку торця С.
3. Підрізка торця С і витримання розміру 30-0,2 з установкою деталі в патроні або цанзі, причому установчою (настроювальною) базою є уступ В.
Допуск для розміру 20 встановлено, виходячи із того, що тепер замикаючим стає розмір 50+0,2 і його допуск повинен дорівнювати сумі допусків двох інших ланок 20 і 30. Тому що допуск і відхилення розміру 30 так само, як і розміру 50, задано, то звідси знаходиться допуск і відхилення розміру 20, на який настроюється інструмент-різець. Таким чином, одержуємо розміри і відхилення такі, як показано на рис. 4.22, б. Коли б для цієї деталі допуск на загальну довжину був менший, то відповідно меншим мусив би бути і допуск розміру 20. При допуску на загальну довжину, рівному допуску розміру 30, допуск розміру 20 мусив би дорівнювати нулю, що неможливо. Вихід: звуження допусків на задані розміри.
При переході від однієї бази до іншої виникають дві системи зв'язаних між собою розмірів, і перерахунок розмірів зводиться до зміни першої (заданої) системи розмірів другою (похідною) таким чином, Щоб розміри і допуски другої системи забезпечували збереження розмірів і допусків заданих.
При розв'язанні цієї задачі рекомендується дотримуватися такої послідовності:
Встановлення баз для всіх установок основної і похідної систем.
Виявлення лінійних розмірних ланцюгів, в які входять розміри, що визначають положення даної оброблюваної поверхні в обох системах. При цьому розміри, які мають витримуватися при обробці поверхні у похідній системі, повинні бути ланками розмірного ланцюга, в який повинні входити й інші розміри, що одержуються при обробці. Останні розміри, що одержуються самі собою, будуть замикаючими.
Визначення розрахунком допусків на розміри похідної системи за такої умови, що допуски замикаючих розмірів похідної системи дорівнювали допускам цих самих розмірів у заданій системі.
Коли розраховані таким чином допуски неможливо дотримати, то необхідно або звузити допуски на задані складові розміри, або відмовитись від наміченого плану обробки.
При розв'язуванні складніших задач доцільно перейти від несиметричного розміщення допусків (якщо вони в такий спосіб задані) до симетричного, що значно спрощує розрахунок, тому що відпадає необхідність в розрахунку відхилень, які для всіх розмірів симетричні. При цьому кожний перерахунок складатиметься з двох окремих задач: перерахунку розмірів і перерахунку допусків. Прикладом таких перерахунків є перехід від ланцюгового до координатного способу розміщення відстаней ряду отворів, рисунок 2.13.
а — ланцюговий спосіб отримання і вимірювання розмірів; б — координатний спосіб отримання і вимірювання розмірів; в — відповідні розмірні ланцюги
Рисунок 2.13 — Перерахунок розмірів при обробці отворів
Для того, щоб при координатній системі забезпечити задані допуски розмірів А2 і А3„ які в похідній системі є замикаючими (рисунок 2.13, в), необхідно вдвоє звузити допуски для розмірів В1, В2 і В3, тому що ТА2 = ТВХ + ТВ2; ТА3 = ТВ2 + ТВ3.
Як бачимо з наведеного прикладу, перерахунок розмірів пов'язаний зі зменшенням допусків, що призводить до подорожчення обробки. Щоб цього уникнути, необхідно застосовувати як технологічні не допоміжні, а основні бази.
Прикладом необгрунтованого переходу від основної до допоміжної бази є деталь, конструктивні розміри та допуски якої показані на рисунку 2.14, а.
а — розміри, визначені з умов експлуатації,
б — розміри після перерахунку,
в — схема розмірного ланцюга
Рисунок 2.14 — Необгрунтований перерахунок розмірі
Зогляду на те, що основний допускний розмір 50 безпосередню заміряти не можна, конструктор вирішив змінити бази так, як показано на рис. 24, б. Це дало змогу вимірювати розмір 50 ' шляхом вимірювання розмірів 10 і 60. Але саме допуски для цих розмірів довелось значно звузити, тому що в похідному розмірному ланцюзі (рисунок 2.14, в) розмір 50, який для роботи деталі має більш суттєве значення і в процесі обробки одержується останнім, є розміром замикаючим.
Замість дорогого варіанту обробки (рисунок 2.14, б) можна застосувати значно дешевший, з використанням основної і вимірювальної бази, причому розмір 50 витримується безпосередньо. Для цього оброблюється спочатку дно деталі В, а відтак після установки заготовки на оправку, як показано на рисунку 2.14, підрізується основна база — фланець С. Вимірювання при настроюванні інструменту — різця, а також у процесі роботи легко здійснюється від зовнішньої бази Д, розміщеної на оправці. Настроювальний розмір h можна виконати відносно легко навіть з найвищою точністю.
Рисунок 2.15 — Застосування вимірювальної бази як установчої (настроювальної)
2.11 Основні правила вибору технологічних баз
На основі теоретичних досліджень похибок базування та з урахуванням вимог виробництва можна сформулювати основні правила вибору чорнових і чистових технологічних баз. Зокрема, для чорнових баз ці правила такі:
1. Для деталей, що не оброблюються кругом (з усіх сторін), за чорнові бази треба вибирати поверхні, які залишаються необробленими, тому що лише тоді оброблені поверхні будуть мати мінімальні зміщення відносно необроблених. Приклад: поршень автомобільного двигуна, в Якому за чорнову базу служить найчастіше внутрішня порожнина поршня. Це забезпечує рівностінність.
2. Для деталей, що обробляються кругом, доцільно вибирати за (чорнові бази поверхні, які мають найменші припуски на обробку, тому що тільки тоді ймовірність браку внаслідок чорноти, яка залишилась, найменша.
За чорнові бази слід вибирати поверхні рівні й чисті, без додатку ливників та мати достатні розміри.
За чорнові бази слід вибирати поверхні заготовки, які найбільш надійно одержуються при її виготовленні.
Чорнову базу можна застосувати тільки один раз. Повторна установка по чорнових поверхнях недопустима.
Для чистових баз найголовніші правила вибору такі:
1. За чистові бази слід вибирати основні бази, тому що оперативні, а особливо оперативно-допоміжні, здорожчують процес обробки.
За чистові бази треба вибирати бази вимірювальні, тобто поверхні, від яких дається допускний розмір (розмір з допуском), бо тоді похибка базування дорівнює нулю.
За чистові бази слід вибирати поверхні, які найменше деформуються під дією сил затиску.
Де лише можливо при виборі чистових баз треба додержуватись їх єдності, яка полягає в тому, що всі точні поверхні деталей обробляються при установці на одні й ті ж поверхні. Наприклад, для корпусних деталей такою єдиною чистовою базою служить, як правило, площина з двома отворами під установчі пальці.
При виборі чистових баз рекомендується брати до уваги також зручність установки деталі та простоту і собівартість пристрою.
Для зменшення похибки установки необхідно:
виконувати правила вибору баз;
застосовувати однаковий за твердістю матеріал заготовок;
витримувати постійність зусилля затиску заготовки;
застосовувати замість кульових опор — плоскі або з більшим радіусом закруглення;
вибирати напрям дії сили затиску проти опори або так, щоб вона не впливала на розмір обробки;
застосовувати пристрої-супутники;
підвищувати точність і жорсткість пристосувань;
підвищувати точність виконання розмірів технологічних баз, зменшувати їхню шорсткість;
вірно призначати розміри на кресленнях.
Контрольні питання
1.Види поверхонь?
2.Яке тверде тіло називають вільним?
3.Скільки ступенів вільності має тверде тіло?
4.Що необхідно зробити щоб позбавити тіло шести ступенів вільності?
5.Що таке базування деталі?
6.Які порверхні називають базами?
7.Як класифікують бази?
8.Як відрізняють бази за відібраними ступенями вільності?
10.Які поверхні називають явними базами?
11.Які поверхні називають умовними базами?
12.Коли положення заготовки в пристрої є статично визначеним?
13. Назвіть правило шести точок.
14.В чому полягає принцип поєднання баз?
15.В чому полягає принцип постійності баз?
16.Коли спостерігається невизначенність базування?
17.Що розуміють під визначеністю базування?
18. Як можна забезпечити визначеність базування заготовки?
Змістовний модуль 3
ПФ. Д.01.ПР.0.05.07
Настановні елементи пристроїв