4. Закрепление заготовок

В процессе обработки заготовка (деталь), соответственно сориентирована, должна быть неподвижной. Это достигается ее закреплением в приспособлении или на станке.

В отличие от базирования заготовки, когда на нее накладывается различное число связей и она лишается трех, четырех, пяти и шести степеней свободы, во всех случаях закрепления заготовка должна быть лишена шести степеней свободы.

С этой целью применяют разнообразные зажимные устройства (меха­нические, гидравлические, пневматические, магнитные, вакуумные и др.), основанные на использовании сил трения.

Зажимные устройства в приспособлениях должны создать постоян­ство контакта баз с опорными точками (обеспечивать правильное базирование) и неподвижность заготовки в процессе ее обработки (закрепление заготовки).

Следует отметить, что чем меньше число баз и опорных точек, используемых при базировании заготовок, тем проще, производительнее и дешевле получается конструкция приспособлений. Поэтому при базировании обрабатываемых заготовок необходимо стремиться использовать наименьшее число баз с наименьшим числом опорных точек, при котором может быть обеспечено выполнение заданных чертежом размеров и формы детали.

III Выбор установочной базы

1. Общие условия

Установочная база – сама важная из технологических баз в том смысле, что требования к ней самые сложные. Поэтому ее выбирают раньше других — самой первой.

В общем виде можно так сформулировать условия, ко­торыми руководствуются при выборе установочной базы:

1. Установочной базой дол­жна служить та поверхность детали, относительно которой в чертеже детали координирована обрабатываемая поверхность (совмещение установочной базы с базой конструкторской).

2. Точность, форма и размеры установочной базы должны обеспечивать хорошую устойчивость детали на установочных элементах приспособления и простоту закрепления детали (простота необходимого приспособления).

Таким образом, выбирая установочную базу, прежде всего выясняют, пригодна ли дл такой роли конструкторская база. Положительный ответ означает, что задача решена – установочная база выбрана. Остается указать эту базу в операционной карте и проставить от нее исходный размер, т.е. совместить с ней базу исходную.

Однако такое наилучшее и простое решение возможно не всегда, т.к. конструкторская база не всегда пригодна для выполнения функций установочной базы. Явно неблагоприятных случаев по сравнению с такими, когда целесообразность совмещения баз очевидна – не очень много, но они встречаются, и тогда у технолога могут оказаться всякие причины для отказа от совмещения баз. Приняв такое решение, он тем самым ставит перед собой новую задачу: выбрать установочную базу из числа других поверхностей детали.

2. Выбор в условиях отказа от совмещения баз

В таких условиях погрешность от несовмещения баз становится неизбежной. Выбирая базу, всегда руководствуются одной и той же целью: уменьшить вредные последствия несовмещения баз. Пути к такой цели зависят от конкретных условий, а возникающие задачи не всегда просты.

Правила и общие положения:

а. Правило первоочередности обработки лучшей из двух установочных баз. Заключается в том, что из двух взаимно связанных поверхностей детали должна быть в первую очередь обработана та, которая более пригодна для роли установочной базы. Правило основано на том, что из двух операций обработки двух взаимно связанных поверхностей последующая операция всегда ответственнее (точнее) предшествующей; следовательно, она более нуждается в лучшей установочной базе.

Описанное правило имеет в виду только одну из двух взаимно связанных поверхностей детали. Поэтому если не одна, а несколько поверхностей имеют общую конструкторскую базу, не пригодную для использования в роли установочной ба­зы, то правило позволяет выдержать в условиях совмещения баз лишь какой-либо один из чертежных размеров.

Естественно, что правило первоочередности обработки луч­шей из двух баз не может помочь и в тех случаях, когда ни одна из двух взаимно связанных поверхностей не может служить установочной базой.

Даже приведенные простейшие примеры показывают, что после отказа от совмещения баз в данной операции, выбор уста­новочной базы усложняется необходимостью делать его в тес­ной связи с выбором баз для других операций.

б. Условие наименьшей погрешности от несовмещения баз. Это самое общее (наиболее широкое) условие, которым руко­водствуются, выбирая установочную базу, при невозможности совместить ее с конструкторской. В случае совмещения баз по­грешность от несовмещения баз отсутствует (равна нулю). Есте­ственно, что после отказа от совмещения баз нужно использо­вать в качестве установочной базы ту из поверхностей детали, которая наиболее точно расположена относительно конструк­торской базы.

Например, отказываясь использовать в качестве установоч­ной базы в операции обработки отверстия (рис. 3) конструк­торскую базу (поверхность K), нужно воспользоваться для этой цели поверхностью М (λ=0,2 мм), но не поверхностью N (λ=0,4 мм).

Рис. 3. Поверхность K не пригодна для использования в качестве установочной базы; поверхность M будет лучшей установочной базой, чем поверхность N

Этим общим условием удобно руководствоваться, выбирая установочную базу по чертежу детали или на границах этапов технологического процесса. Однако, ориентируясь на не­го при разработке операций в середине этапов процесса, легко допустить просмотр — ошибку.

Последнее обусловлено тем, что в каждый момент процесса точность положения разных поверхностей детали не одина­ково близка к точности, заданной в чертеже. Есть поверхности уже прошедшие тот этап, которого еще ждут другие, уже­сточение допусков (например, из-за несовмещения баз) кос­нулось одних параметров, но не затронуло других и т.д. Вследствие этого поверхность, отвечающая условию 2 (наиболее точно расположенная относительно конструкторской базы) на чертеже (т. е. у готовой детали), может не быть таковой у полуфабриката, поступающего на данную операцию.

Это обстоятельство Может ускользнуть от внимания техноло­га, так как параметры полуфабриката разбросаны по многим операционным картам предшествующих операций.

По этой причине, ориентируясь на условие 2 и пользуясь им для самоконтроля, выполняют, прежде всего, менее универсаль­ное, но более простое правило. Для краткости можно назвать его правилом единой установочной базы.

в. Правило единой установочной базы. Правило состоит в том, что две поверхности — данную и поверхность, являющуюся по отношению к ней конструкторской базой — обрабатывают, поль­зуясь единой (одной и той же) установочной базой.

Правило учитывает одну из общих закономерностей образо­вания погрешностей в условиях несовмещения баз. Она состоит в том, что в случае обработки двух любых поверхностей дета­ли на разных установочных базах, погрешность взаимного положения обработанных поверхностей получается большей, чем после обработки их на одной базе, на величину по­грешности взаимного расположения установочных баз. Отсюда следует, что для получения наименьшей по­грешности от несовмещения баз в размере, связывающем поверхности, необходимо обе их обрабатывать относительно единой базы.

Соблюдение такого правила «автоматически» обеспечивает общее условие 2.

Таким образом, правило единой базы охватывает только две взаимно связанные поверхности: одна из них — данная рассматриваемая, а вторая – конструкторская база по отношению к ней.

Однако это не исключает возможные трудности в со­блюдении других размеров. Подобных трудно­стей возникает в технологи­ческом процессе тем больше, чем больше в нем операций, не допускающих совмеще­ния баз. Если число таких операций значительно, то правило единой установоч­ной базы расширяют. Оно превращается в так назы­ваемый принцип постоянства установочной базы.

г. Принцип постоянства установочной базы. В наиболее пол­ной форме принцип состоит в том, что обработку всех поверхно­стей детали выполняют, пользуясь, на всех операциях одной и той же (постоянной) установочной базой.

Практически этот принцип применяют только для большой или меньшей группы поверхностей, в зависимости от конкретных условий.

Принцип постоянства установочной базы эффективен лишь при соблюдении особых требований к точ­ности установки, базы, так как выполнение его уменьшает лишь погрешность λ от несовмещения баз, т.е. только одну из составляющих погрешности P, связанной с установкой де­тали. Величина второй состав­ляющей δ_Р, являющейся функ­цией погрешности установки δ_У, как и всегда, будет зависеть от качества са­мой базы и установочных эле­ментов. Это иллюстрируют схемы на рис. 4.

Рис. 4. Обработка двух поверхностей в условиях несовмещения баз:

а – обработка при постоянной установочной базе; б – обработка относительно разных установочных баз

На эскизах показаны величины погрешностей взаим­ного положения двух обрабо­танных поверхностей, которые нужно ожидать при одинако­вых методах обработки (τ) и одинаковой точности связи приспособления со станком (δ_П) (для ясности принято, будто бы τ+δ_П=0). Можно ви­деть, что вариант а (постоян­ство установочной базы) обес­печивает худшую точность раз­мера A, чем вариант б (обра­ботка относительно разных баз). Такой результат обусловлен тем, что в данном случае точ­ность установки постоянной базы слишком низкая. Пере­менная по направлению погрешность установки детали (δ_У=±0,1 мм) влияет на размер А более сильно, чем смена устано­вочной базы в случае б. Нужно же, чтобы было наоборот.

Очевидно, что принцип постоянства установочной базы оправ­дает себя, если выполнять одно из двух условий:

1) обеспечивать на каждой операции погрешность установки постоянной базы, близкую к нулю (δ_У=0);

2) допускать погрешность установки δ_У как угодно большую, но одинаковую по величине и направлению при каждой новой установке детали.

В таких условиях, независимо от числа установок детали (от числа операций) для всех обрабатываемых поверхностей детали создаются такие же условия, как если бы все они обрабатыва­лись при одной установке детали (как если бы все исходные размеры стали внутрикомплексными координатами).