05 семестр / К экзамену-зачёту / Ответы на экзаменационные вопросы / отвыеты на вопросы / Компенсация децентрировок

Таблица 2.

4. конструктивные методы компенсации децентрировок

При сборке элементарной сборочной единицей является соединение двух деталей через непосредственный механический контакт их поверхностей. В

соединении осуществляется взаимодействие деталей в соответствии с их функциональным назначением. Обращаем внимание, что здесь слово

«соединение» не означает процесс надевания одной детали на другую, а

означает состояние. Соединяемые детали образуют контактную пару.

Чтобы сопряжение контактной пары не нарушалось в процессе работы,

оно подвергается замыканию силой, формой, креплением. При создании соединений используется терминология базирования процессов изготовления,

т.е. говорят, что деталь базируется или ориентируется, понимая под базированием (ориентированием) придание определенного заданного чертежом положения присоединяемой детали относительно базовой. Надо четко представлять, что базирование и закрепление это разные вещи. Нельзя говорить

«деталь закрепляется», сначала деталь базируется, а затем закрепляется, если это требуется.

Существуют исходные (обобщенные) схемы базирования для типовых базируемых тел и поверхностей (см. Таблица 3).

Таблица 3. Классификация элементарных контактных пар.

Из таблицы видно, что эти пары подразделяются на шесть контактных групп в зависимости от сочетаний форм сопрягаемых поверхностей и на пять классов по числу отнимаемых (лишаемых) парой степеней свободы. 1-ый класс

(говорят класс Р1) означает, что пара ограничивает одну степень свободы; 2-ой класс (Р2) – две степени свободы и т.д.

Все виды пар класса Р1 имеют контакт по точке, а пары класса Р2 – по линии. Пара класса Р3 имеет контакт по трем точкам или по поверхности. Таких пар существует немного, это пары 13, 18, хотя в реальных конструкциях приборов они играют главную роль.

Кроме элементарных пар, образованных лишь двумя поверхностями, в

таблицу включены условно не элементарные, но весьма распространенные пары

9 и 23, 28 б и 30.

Конкретные степени свободы, ограничиваемые каждой парой, указаны внизу каждой клетки таблицы.

Важным свойством элементарных контактных пар является их взаимная эквивалентность, которая выражается в том, что пары высших классов могут

быть заменены парами низших классов. Например, любая пара класса Р2 с

контактом по линии может быть заменена двумя точечными парами класса Р1;

пара класса Р3 (например, N18) – либо сочетание пары класса Р2 с контактом по прямой линии и пары класса Р1, либо тремя точечными парами Р1.

Рассмотрим базирование в оправе самой массовой оптической детали – линзы. Базирование зависит от конфигурации линзы. Напомним, что при базировании добиваются определенного положения оптической оси линзы – совмещение оси с геометрической осью базирующей поверхности оправы.

Несовмещение осей оценивается децентрировками 1-го и 2-го рода.

Децентрировка 1-го рода – это поперечное смещение линзы по осям X и Y (обозначается x и y). Децентрировка 2-го рода это наклоны (повороты) линзы относительно оси базирующей поверхности оправы. Подробнее о структуре линзы см. п. 0, Рис. 1.

Принципы ориентирования оптических деталей круглой формы (линзы плоскопараллельные, стеклянные пластинки, миры, сетки и т.д.) при соединении их с механическими базовыми деталями зависят от типа детали (ее конфигурации), от требований к функциональной точности и надежности соединения.

Лишаемые степени свободы задаются конструктором исходя из условия функционирования соединения. Если в соединении участвуют несколько поверхностей одной и той же детали, то говорят, что базирование осуществляется комплектом баз. В этом случае чтобы не лишать деталь

«лишних» степеней свободы (это еще называют избыточным базированием)

конструктор должен пользоваться следующими правилами.

Правило первое. При базировании всегда должна быть главная база

(ГБ).

ГБ – это поверхность, которая лишает деталь наибольшего числа степеней свободы и отвечает за главную функцию соединения. В качества ГБ могут использоваться: плоскость, лишает деталь трех степеней свободы, ее называют контактная пара третьего класса (Р3): «длинная» цилиндрическая поверхность, лишает деталь четырех степеней свободы, ее называют – контактная пара четвертого класса (Р4): и наконец, коническая поверхность – контактная пара пятого класса (Р5).

При базировании ГБ обязана быть.

При назначении других баз конструктор должен использовать

Второе правило. При базировании комплектом баз каждая

последующая база (после главной базы) не должна дублировать функцию

предыдущей базы. Примеры возможного дублирования показаны на Рис. 26.

На Рис. 26, а очевидное дублирование, которое должно быть устранено изменением конструкции см. Рис. 26, б. На Рис. 26, в показано распространенное дублирование по двум цилиндрическим поверхностям.

Рис. 26. Примеры дублирования при неграмотном конструировании соединения.

Рассмотрим на примерах применение этих правил базирования линз и определения размеров оправы – базовой детали см. Рис. 27-Рис. 32. На

Рис. 27, а и б показана типовая конструкция базирования и крепления плосковыпуклой линзы резьбовым кольцом. Во всех случаях при соединении добиваемся совмещения двух осей – оптической оси ОАО и оси БЭС, т.е.

поверхности В.

По схеме на Рис. 27, а главной базой является сфера А линзы. Она соприкасается с оправой по кромке (линия пересечения ØDсв и плечика). Это контактная пара класса Р3 лишающая линзу трех степеней свободы – перемещений по осям XYZ (сами перемещения обозначаются малыми буквами

x,y,z). Повороты линзы (наклоны) регламентируются дополнительной базой – цилиндрической поверхностью линзы. Это контактная пара класса Р2,

лишающая линзу двух поворотов ωx и ωy, контакт в паре должен быть с гарантированным зазором. Резьбовое кольцо выполняет роль подводимой опоры и участвует в базировании, хотя никаких степеней свободы не лишает.

Таким образом, это базирование гарантирует отсутствие поперечного смещения линзы (децентрировка 1-го рода). Однако, децентрировка 1-го рода будет в пределах допуска на соосность ØDсв и ØDб . Для уменьшения погрешности совмещения оси OAO с осью ØDб придется делать эти диаметры точными и ограничивать их расположение требованием соосности. Кроме того,

ограничивают биение плечика, т.к. если его сделать под углом, то кромка P3

будет овальной и линза на этом овале будет «болтаться».

Рис. 27. Схемы базирования и закрепления, когда ГБ – сфера.

1 – линза, 2 – оправа, 3 – резьбовое кольцо, 4 – вспомогательное кольцо.

Рис. 28. Схема к определению влияния усилия от резьбового кольца на расположение линзы.

За счет допуска на диаметр ØDсв линза смещается только вдоль оси этого отверстия, причем центр ОА всегда остается на этой оси. Это смещение влияет на точность размера Н, т.е. на воздушный промежуток. Величина такого смещения пропорциональна точности ØDсв и радиусу R линзы.

Сравнение схем показывает большое отличие в функциональном исполнении. Так во втором случае децентрировкой 1-го рода «управляет» пара Р2, а в первом случае пара Р3. В первом Dсв обязательно должен быть точным (в

пределах 6-7 квалитетов), а во втором обычной точности (10-12 квалитет). Для уменьшения децентрировки 2-го рода, нужно ограничивать биение кольцевого пояска оправы. Биение обычно задают 0,01 мм независимо от размеров линзы,

но совершенно очевидно, что децентрировка будет тем больше, чем меньше диаметр оправы.

Если точность резьбы в кольце меньше точности посадки по ДН7 (что обычно и бывает), то угол наклона оси OOA (децентрировка 2-го рода) будет равен β=arctg(∆/l), где ∆ - максимальный зазор по Д7 l – длина контактирующих поверхностей.

При базировании по схеме Рис. 27, б роль главной базы выполняет узкий кольцевой поясок на поверхности Б линзы, ширина которого, равная полуразности между полным и световым диаметрами линзы, нормируется стандартами. В этом случае получается контактная пара класса Р3 (z,ωx,ωy).

Дополнительная база – цилиндрическая поверхность – пара класса Р2 (x,y).

На Рис. 29, г и д показано базирование и крепление резьбовым кольцом мениска, опирающегося сферической поверхностью на ребро выступа – это контактная пара Р3 (x, y, z). При завинчивании резьбового кольца поворот линзы будет определяться главным образом величиной зазора ∆с в посадке, в

пределах которого возможен разворот ∆φx,y ≈∆c/(R2*Cosγ).

Повороты линзы (наклоны) или децентрировка 2-го рода могут регламентироваться двояко: или цилиндрической поверхностью Ø DH7 или подводимой опорой (т.е. резьбовым кольцом). Рассмотрим оба эти случая.

Если зазор в резьбе кольца велик, т.е. резьба не точная, то линза будет поворачиваться до тех пор, пока не произойдет соприкосновение поверхностей

Другими словами, если точность резьбы в кольце меньше точности посадки по

контактирующих поверхностей.

Кроме того на поворот линзы оказывает влияние неточность Ø Dсв. Чем больше допуск на этот диаметр, тем больше погрешность формы отверстия.

Например, отверстие будет иметь овальность в пределах допуска, значит линза

будет «болтаться» на этом овале.

Неточность расположения плечика N (обычно регламентируется

биением) приводит также к овальности отверстия и болтанке линзы.

Ясно, что при этом базировании потребуется точная обработка трех

диаметров оправы – ØDб , ØDH7, ØDсв и плечика N и диаметра Ø Dg7 линзы.

На децентрировку 1-го рода оказывает влияние неточность положения рабочего и базирующих элементов оправы, т.е. несоосность поверхностей ØDсв

и ØDб . Поэтому в конструкции оправы следует ужесточать допуски на ØDб и

вспомогательное кольцо 4. В этом случае изменились точностные характеристики линзы и оправы. В линзе не требуется точного изготовления

ØD, достаточно H12 – это существенно упрощает операцию шлифования. В

оправе не требуется точный ØDсв , достаточно Н12. Останутся точными ØDб и

ØDH7 а также точность их взаимного расположения.

На Рис. 29, б показано другое расположение той же линзы,

соответствующее схеме базирования, приведенной на Рис. 29, а. В этом случае роль главной базы выполняет узкий кольцевой поясок на поверхности Б линзы,