Глава 3

размерный анализ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ

ПРИСПОСОБЛЕНИЙ

3.1. Приспособление с базированием заготовки

на два пальца

Установка детали (рис. 3.l a) в приспособлении (рис. 3.l б) плоскостью торца и базовыми отверстиями на два пальца (цилиндрический 1 и срезанный 2) для обработки наружного контура или отверстий часто встречается в производстве (обработка корпуса, шатуна и др.). Как общий случай можно рассмотреть обработку поверхности F детали (рис. 3.l a). Поверхность F может быть плоскостью или элементом отверстия, паза и т. п. Эта поверхность может быть параллельной или наклонной к общей оси базовых отверстий А и В (рис. 3.l а).

а б

Рисунок 3.1 – Эскиз детали (а) и приспособлений (б)

При проектировании приспособления (см. рис. 3.1 б) конструктор должен определить диаметры пальцев – (цилиндрического) и (срезанного), ширину 2е пояска и межосевое расстояние , которые гарантировали бы базирование заготовки в точном соответствии с теоретической схемой базирования (рис. 3.2) и обеспечили бы точность расположения поверхности F (допуски t₁ и t₂) с учетом точности размеров детали (допуски , и ).

Рисунок 3.2 – Базирование заготовки на плоскость и на два пальца для обработки наружной поверхности F (см. рис. 3.1 а)

В рассматриваемом примере [38] поверхность F должна отвечать требованиям, оговоренными на чертеже позиционным допуском и допуском параллельности относительно осей базовых поверхностей А и В с размерами и .

Если заготовка на операции обработки поверхности F базируется с установкой на плоскость и отверстия с помощью двух пальцев, то она лишается шести степеней свободы.

Погрешность базирования при установке заготовки в приспособлении можно заранее рассчитать, если известна точность размеров детали по чертежу и точность установочных элементов приспособления. Вместе с тем, если известны требования к точности детали, схема базирования заготовки и конструкция элементов приспособления, можно рассчитать допуски , и на размеры и и размер 2е срезанного пальца приспособления.

Задача по расчету точности размеров приспособления решается на базе анализа связанных размерных цепей детали и приспособления.

Срезанный палец позволяет увеличить зазор между ним и отверстием детали. Этот зазор необходим для компенсации допустимых отклонений между осями отверстий обрабатываемых заготовок.

Схема образования зазоров между двумя цилиндрическими пальцами и цилиндрическими отверстиями  и  представлена на рис. 3.3. С её помощью можно определить влияние допуска параллельности на смещение осей .

Рисунок 3.3 – Схема расположения заготовки и пальцев приспособления

Для упрощения задачи расчета и размеров центрирующего и упорного пальцев целесообразно рассортировать основные размеры заготовки, приспособления и межосевые расстояния на известные, выбираемые и расчетные величины (табл. 3.1.).

Таблица 3.1 – Известные, выбираемые и расчетные величины заготовки и пальцев приспособления (см. рис. 3.l б)

Известные величины
Диаметры отверстий заготовки (детали)
Межосевое расстояние
Допуск параллельности
Длина детали (поверхность F)
Выбираемые величины
Диаметр центрирующего пальца
Межосевое расстояние «палец–палец»
Расчетные величины
Наибольшее смещение
Диаметр упорного пальца
Расстояние между осями: «упорный палец–отверстие »	а
Ширина цилиндрической части упорного пальца	2е

Наибольшее смещение можно рассчитать

, (3.1)

то есть

, (3.2)

где и – зазоры в соединениях цилиндрического и срезанного пальцев с деталью.

Можно записать:

,

откуда

. (3.3)

Таким образом,

. (3.4)

В соответствии с зависимостью (3.1) можно записать

,

откуда

. (3.5)

По этой формуле можно рассчитать наименьший предельный размер упорного пальца.

Для расчета наибольшего предельного размера упорного пальца составим схему (рис. 3.4), которая объединяет сборочные размерные цепи заготовки и приспособления.

а б

Рисунок 3.4 – Варианты предельного радиального расположения центрирующего

и упорного пальцев

В первом случае (см. рис. 3.4 а), наиболее распространенном, пальцы максимально разведены друг относительно друга, а во втором случае (см. рис. 3.4 б) они максимально приближены друг к другу в пределах поверхностей детали по чертежу.

Для IA = 0 (см. рис. 3.4 а):

;

;

. (3.6)

Для = 0 (см. рис. 3.4):

;

;

. (3.7)

При выборе формы упорного пальца ( ) рекомендуется руководствоваться следующими соображениями. Если  , то палец – цилиндрический, если нет – то палец – срезанный.

Ширину срезанного пальца можно рассчитать, анализируя схему его расположения (рис. 3.5 a) и схемы размерных цепей заготовки приспособления (рис. 3.5 б, в).

Определим толщину 2е срезанного пальца по схеме (см. рис. 3.5 а):

,

откуда

;

,

откуда

;

,

где , .

Тогда

;

;

,

откуда

. (3.8)

Величина а известна из предварительных расчетов.

Определение смещения осей выполняется на базе анализа размерных цепей.

Рассмотрим два случая (см. рис. 3.5 б, в) взаимного расположения цилиндрического и срезанного пальцев относительно обрабатываемой заготовки.

Первый случай (см. рис. 3.5 б).

Для IC = 0 имеем:

,

откуда

. (3.9)

Второй случай (см. рис. 3.5 в).

Для ID = 0 имеем:

,

откуда

. (3.10)

Рекомендации по выбору а:

• при расчете толщины 2е срезанного пальца по формуле (3.8) принимают большее из двух расчетных значений а, полученных в расчетах по формулам (3.9) и (3.10);

• если номинальные размеры межосевых расстояний и одинаковы и поля допусков симметричны, то величину а рассчитывают по любой из формул (3.9) или (3.10).

а

б в

Рисунок 3.5 – Размерные цепи для расчета несовпадения осей упорного пальца и отверстия  и толщины 2е срезанного пальца

Рассмотрим примеры (рис. 3.6 а, б) расчета размеров пальцев приспособления для операции обработки поверхности F. В первом случае (см. рис. 3.6 а) точность расположения поверхности F задается допуском параллельности, а во втором (см. рис. 3.6 б) – допуском наклона.

Для первого случая (см. рис. 3.6 а) известные, выбираемые и расчетные размеры элементов детали и приспособления записываем в табл. 3.2.

Наибольшее смещение осей , мм, рассчитываем по формуле (3.3)

.

Наименьший диаметр упорного кольца, мм, определяем по формуле (3.5):

= 30,05 – 29,97+ 20,1 – 21,336 = 17,50.

а б

Рисунок 3.6 – Чертежи деталей: а – с допуском параллельности поверхности F;

б – с допуском наклона поверхности F

Определим наибольший диаметр упорного пальца, мм, по формуле (3.6):

=30 + 299,8 + 2100,01 – 29,99 = 19,59.

Форму упорного пальца (полный или срезанный) выбираем по соотношению и . Если  , то палец – цилиндрический, а если нет, то – срезанный.

В нашем случае  , т.е. 19,59 > 17,50, поэтому упорный палец – цилиндрический.

Таблица 3.2 – Параметры заготовки и приспособления (см. рис. 3.6 а)

Известные величины
Диаметры отверстий, мм
Межосевое расстояние, мм
Допуск параллельности
Длина детали, мм
Выбираемые величины
Диаметр центрирующего пальца, мм
Межосевое расстояние «палец–палец»
Расчетные величины
Наибольшее смещение осей, мм
Диаметр упорного пальца, мм
Смещение осей «упорный палец–отверстие»	а=
Ширина срезаемого пальца, мм	2е=

Для второго случая (см. рис. 3.6 б) известные, выбираемые (назначаемые) и расчетные размеры элементов детали и приспособления записываем в табл. 3.3.

Рассчитаем наибольшее смещение осей приспособления, мм, (рис. 3.3) по формуле:

,

откуда

.

Таблица 3.3 – Параметры заготовки и приспособления (см. рис. 3.6 б)

Известные величины
Диаметры отверстий, мм
Межосевое расстояние, мм
Допуск параллельности
Длина детали, мм
Выбираемые величины
Диаметр центрирующего пальца, мм
Межосевое расстояние «палец–палец»
Расчетные величины
Наибольшее смещение осей, мм	0,129
Диаметр упорного пальца, мм
Смещение осей «упорный палец–отверстие»	а = 0,205
Ширина срезаемого пальца, мм	2е = 4,66

Определим предельные размеры и упорного кольца, мм:

=30 + 299,8 + 2100,01 – 29,99 = 19,59;

= 30,05 – 29,97 + 20,1 – 20,129 = 19,92.

 , т.е. 19,59  19,92, следовательно, упорный палец должен быть срезанным. Рассчитываем и 2е, мм:

= 100,01 + 14,995 – 15 – 99,8 = 0,205;

.

Чтобы рассчитать величину 2е, мм, следует принять =19,9, но не 19,59.