2.1.4 Составляющие процесса базирования заготовки

2.1.4.1 Погрешность изготовления технологической базы детали

Рассмотрим пример (рисунок 2.5 – погрешности базирования). На детали (кольцо) необходимо обработать лыску, выдержав размер А – от обрабатываемой поверхности до оси отверстия. Деталь базируется по внутреннему диаметру отверстия, и устанавливается на палец. Предположим, что диаметр пальца постоянный, а отверстие (ТБ) изготовлено с погрешностью в пределах допуска То. На рисунке 2.5 а изображены два крайних размера отверстия – сплошной линией наименьший диаметр, а пунктирной линией наибольший диаметр отверстия.

Рисунок 2.5 Погрешности базирования заготовки

При фрезеровании лыски на настроенном станке размер А, будет меняться от наименьшего А₁ – при наименьшем диаметре ТБ до А₂ – при наибольшем диаметре ТБ, все остальные размеры будут находиться между размерами А₁ и А₂. Таким образом погрешность размера А будет зависеть от погрешности изготовления технологической базы (в данном случае)

ω_ТБ = А₁-А₂= ; (2.8)

2.1.4.2 Погрешность изготовления и износа установочных элементов

Абстрагируемся и представим, что технологическая база (отверстие) изготовлено идеально точно – представлено сплошной линией (Рисунок- 2.5 б) - ), а размер установочного элемента меняется от максимального значения – сплошная линия до минимального – пунктирная линия. Если установочный элемент изготовлен в максимальный размер, то при обработке кольца на настроенном станке будет получаться размер А₁, а если в минимальный размер А₂. Разница размеров между А₂ и А₁ является погрешностью этого размера, и вызвана она погрешностью изготовления и износом установочного элемента (пальца) - ω_{изн.у.э.}.

ω_{изг.у.э.} = А₂ – А₁ = ; (2.9)

где:Тп – допуск на изготовление и износ пальца.

2.1.4.3 Погрешность от неопределенности базирования

Под неопределенностью базирования понимают одиночное или неоднократное изменение положения детали относительно тех поверхностей, которые определяют положение детали в машине.

При проектировании приспособлений часто для упрощения конструкции приспособления устанавливают детали на установочные элементы с зазором, что вызывает неопределенность базирования. Неопределенность базирования всегда является дополнительным источником погрешности. Например на рисунке 2.6 – деталь устанавливается на палец с гарантированным зазором Smin, при обработке в этой детали отверстия А, выдерживаемый размер Бо будет меняться от Б₁ до Б₂ на величину минимального зазора Smin- эта погрешность вызвана неопределенностью базирования –ω_н.б.

Рисунок 2.6 – расчет погрешности

2.1.4.4 Погрешность закрепления заготовки

Погрешность закрепления (ω_з) называют разность проекций максимального и минимального смещения технологической базы на наравление изменяемого размера, вызванного силой закрепления.

Заготовка смещается в результате упругих деформаций отдельных звеньев цепи, в которой происходит силовое замыкание заготовки: заготовка – установочные элементы – корпус приспособления. При достаточной жесткости корпуса приспособления и заготовки погрешности закрепления зависят в основном от перемещений в стыке заготовка – установочные элементы. Одновременно смещается также технологическая база.

Если величина смещения технологической баз (как бы велика она ни была) постоянна для партии заготовок, то погрешность закрепления равна нулю, так как это смещение может быть учтено в настроечном размере.

Величина смещения технологической базы при закреплении не постоянна для партии заготовок. Это объясняется изменениями силы зажима, микрогеометрии и физико-механических свойств поверхностного слоя технологических баз заготовок.

На рисунке 2.7 – погрешности закрепления приведена схема появления погрешности закрепления детали при обработке углового паза шириной А. Под действием силы зажима Q установочная база смещается. При изменении силы зажима в пределах Q_min – Q_max установочная база будет смещаться от m'n' до m"n". Погрешность закрепления можно рассчитать по формуле (2.10)

(2.10)

где: α – угол между направлением получаемого размера и направлением приложения силы зажима.

Погрешность закрепления ω_з – случайная величина, так как изменение силы зажима Q для партии заготовок случайно. Зависимость контактных деформаций стыка заготовка – установочный элемент приспособления от силы зажима показана на рис. 2.7,б. В общем виде эта зависимость выражается формулой (2.11).

, (2.11)

Рисунок 2.7 – погрешность закрепления

где: Q – сила зажима, приходящаяся на установочный элемент; с – коэффициент, характеризующий вид контакта, материал заготовки, шероховатость и структуру ее поверхностного слоя. Значения с и n для каждого конкретного случая определяют экспериментально.

Для уменьшения ω_з необходимо стремиться к постоянству Q. Вот почему при выполнении точных работ при любом масштабе производства применение приспособления с ручным приводам нежелательно. К уменьшению ω_з также приведет повышение жесткости стыка установочный элемент – базовая поверхность заготовки, однородность поверхностного слоя базовой поверхности, увеличение жесткости элементов приспособления, воспринимающих силу зажима Q.

В процессе закрепления происходит деформация нежестких деталей, таких, как тонкостенные кольца, длинные валы, корпусные детали и др. Деформации в ряде случаев могут достигать значительных величин, поэтому при закреплении нежестких деталей их необходимо рассчитывать (по формулам, известным из курса «Сопротивление материалов») либо определять экспериментально. Погрешности могут привести как к изменению положения .обрабатываемых поверхностей, так и к искажению их формы. Таким образом погрешность установки является функцией следующих величин

ω_у = (2.12)

Т.к. все составляющие погрешности установки являются случайными величинами, суммирование их производят по правилу квадратичного корня:

; (2.13)