Расчёт погрешности базирования.

Аннотация.

 

Методические указания предназначены для проведе­ния практической работы по изучению и закреплению тем: "Базирование заготовок в станочных приспособ­лениях" и "Установочные элементы приспособлений". В указаниях приведены примеры выбора установочных элементов, расчёта погрешности базирования, провер­ки условия базирования заготовки на шесть опорных точек.

 

Практическое занятие №1

 

Тема занятия: выбор установочных элементов, расчёт погрешности базирования.

Цель занятия: приобрести практические навыки по расчёту погрешности базирования и выбору установоч­ных элементов.

Необходимое оборудование и материалы:

1) чертежи (эскизы) деталей.

2) стандарты на установленные элементы.

3) плакаты.

4) стенды.

5)приспособления для металлорежущих стан­ков.

Задание:

- по заданному чертежу детали для выполнения указанной технологической операции вычертить схему базирования заготовки;

- определить тип и размер установочных элемен­тов, их количество и взаимное положение;

- проверить условия базирования заготовки на шесть опорных точек

- рассчитать погрешность базирования;

- подобрать установочные элементы по ГОСТу.

 

Содержание отчёта

1. Указать номер, наименование и цель практического занятия.

2. Исходные данные.

3. Эскиз детали с операционными размерами.

4. Схема базирования.

5. Выбор установочных элементов, эскиз установочных элементов, их обозначение по ГОСТ.

6. В соответствующем масштабе вычертить взаимное расположение детали и установочных элементов.

7. Расчёт погрешности базирования.

8. Вывод.

Контрольные вопросы.

1. База, базирование.

2. Технологическая, измерительная база.

3. Погрешность базирования.

4. Виды баз.

5. Назначение установочных элементов.

6. Виды установочных элементов.

 

 

Общие сведении.

Установочные детали приспособлений служат для установки на них базовыми поверхностями обрабаты­ваемых деталей. Они разделяются на основные и вспо­могательные. Основные опоры служат для базирования детали в приспособлении. Они жёстко закреплены в корпусе приспособления и определяют положение обра­батываемой детали в рабочей зоне станка относитель­но режущего инструмента.

Вспомогательные опоры применяют не для базиро­вания, а для повышения устойчивости и жесткости обрабатываемой детали в приспособлении при обработ­ке.

Основные опоры приспособлений используют в виде штырей, пластин, призм, пальцев. Опорные штыри, для установки деталей изготавливают с плоской, сфериче­ской и насечённой головками. Детали с обработанными базовыми поверхностями устанавливают на штыри со сферической или насечённой головкой. Штыри можно устанавливать в стальные закалённые переходные втулки, запрессованные в отверстия корпуса. Корпуса с переходными втулками обеспечивают быструю замену износившихся штырей без обработки отверстия корпуса под новый штырь.

Опорные пластины применяют двух типов: плоские и с наклонными пазами. Детали больших размеров с обработанными базовыми плоскостями устанавливают на пластины, детали небольших и средних размеров – на штыри. Следовательно, выбор типа жестких основных опор зависит от габаритных размеров и видов базовых поверхностей обрабатываемых деталей.

Регулируемые винтовые опоры применяют как ос­новные или вспомогательные при установке деталей.

Установочные опорные призмы - основные опоры приспособлений применяют для установки деталей на­ружными цилиндрическими поверхностями. Призмы без выемки применяют для установки небольших, а. призму с выемкой - длинных или ступенчатых валов. На приз­му устанавливаются детали с необработанными или об­работанными базовыми поверхностями. Рабочие поверх­ности призм располагаются относительно друг друга под углом α, равны 60°, 90°, 120°. Для точной установки призм на корпусе приспособления применяют контрольные штифты, призмы крепятся к корпусу винтами. Ра­бочие поверхности и основания призмы обрабатывают весьма точно. Основными размерами призмы являются: В, С, Н, h, применяемые конструктивно, и угол α. Размер С нужен для разметки и её черновой обработ­ки, а размер Н и h - для окончательного контроля призмы.

Установочные пальцы подразделяют на постоянные (цилиндрические и срезанные) и смежные. Установоч­ные пальцы служат для установки на них одним или двумя отверстиями обрабатываемых деталей. При уста­новки деталей на высоком пальце основной базовой поверхностью является отверстие детали (имеющей че­тыре опорных точек), а вспомогательной базой - то­рец (одна опорная точка), деталь имеет одну степень свободы вращения на пальце.

Когда за основную базу принимают торец детали, то ее устанавливают на низком пальце, где основной базой является торен детали (три опорные точки) и вспомогательной базой - отверстие (две опорные точ­ки).

Срезанный палец позволяет увеличить зазор между ним и отверстием детали в направлении размера - 1-между осями пальцев. Увеличенный зазор необходим для компенсации допустимых отклонений размера меж­ду осями отверстий обрабатываемых деталей. При от­сутствии среза на одном из установочных пальцев часть обрабатываемых деталей не могла бы быть уста­новлена на них, так как величина допуска на линей­ный размер между осями отверстий почти всегда боль­ше, чем сумма зазоров между отверстиями и двумя ус­тановочными пальцами. Срезанный палец применят¹ для уменьшения влияния колебаний размера между осями отверстий обрабатываемых деталей на точность их ус­тановки в приспособлении.

При проверке условия лишения возможности пере­мещения заготовки приспособлении по шести степеням свободы в соответствии с ГОСТ 214 35-76

Необходимо вычертить декартову пространственную систему координат, вычертить эскиз обрабатываемой детали в том положении, в котором она расположена в приспособлении. Указать:

1)какие базы используются при базировании: ус­тановочные,

направляющие и т.д.

2)количество степеней свободы, лишаемых у заго­товки.

В заключении необходимо сделать вывод о полном или неполном базировании.

Схема базирования - схема расположения опорных точек на базах заготовки или изделия

Примечание:

1.все опорные точки на схеме базирования изо­бражают условными знаками ГОСТ 214 95-7 6, ГОСТ 3,1107-81 и нумеруют порядковыми номерами, на­чиная с базы, на которой располагается наибольшее количество опорных точек

2. при наложении в какой-либо проекции одной опорной точки на другую, изображается одна точка и около неё проставляют номера совмещённых точек.

3.число проекций заготовки или изделия на схеме базирования должно быть достаточным для чёткого представления о размещении опорных точек.

На рис.2.1 и 2.2 приведены примеры наиболее распространённых схем базирования заготовок.

 

 

Рис. 2.1 Схемы базирования заготовок по наружным поверхностям.

 

Рис. 2.2 Схемы базирования заготовок по отверстиям.

 

Расчёт погрешности базирования.

Погрешность базирования – это отклонение фактически достигнутого положения заготовки или изделия при базировании от требуемого. Погрешность базирования возникает при несовпадении измерительной базы и технологической.

При выполнении этого пункта необходимо вычертить упрощённый эскиз детали и установочных элементов с размерами и допусками, которые влияют на погрешность базирования, а также теми размерами обрабатываемых поверхностей, на которые определяется погрешность базирования.

В заключении необходимо сделать вывод о возможности обработки.

 

Например:

Погрешность базирования ε_δ=0,218 мм меньше допуска на выдерживаемый размер δ=0,5 мм, следовательно, обработка возможна.

 

Далее на рис. 2.3, 2.4, 2.5 приведены схемы для определения погрешности базирования заготовок при различных способах обработки и приведены примеры для расчёта погрешности базирования.

 

 

Рис. 2.3 Базирование детали по 2-м плоскостям при обработке линейных размеров.

ε₁₅₀=0

ε₁₀₀=0

ε₆₅=0

ε₃₇=0

ε₆₀=0

ε₉₀=T₁₅₀=1,0мм

ε₂₈=T₆₈=0,3мм

 

Рис. 2.4 Базирование детали по внутреннему диаметру на пальце с зазором и плоскости.

 

ε_δ=S_max=D_max-d_min=60,030-59,971=0,059 мм.

 

Погрешность базирования, равна 0,059 мм, меньше допуска на выдерживаемый размер, равный 0,25 мм, следовательно, обработка возможна.

 

Рис. 2.5 Базирование детали по наружной цилиндрической поверхности в призму с углом 90° при фрезеровании шпоночного паза.

 

ε_δ=0,5·Td·(1/sinα-1)=0,5·0,046·(1/sin45°-1)=0,023·(1,41-1)=0,023·0,41=0,00943 мм.

 

Погрешность базирования, равна 0,00943 мм, что меньше допуска на выдерживаемый размер, равный 0,2 мм; следовательно, обработка возможна.

 

Пример выполнения практического занятия №1

Практическая работа №1

Тема: выбор установочных элементов приспособления и расчёт погрешности базирования.

Для выполнения заданной технологической операции, вычертить схему базирования заготовки. Определить тип и размер установочных элементов, их количество и взаимное положение. Проверить условия базирования заготовки на шесть опорных точек. Рассчитать погрешность базирования.

Цель: 1) научится рассчитывать погрешность базирования;

2) научится подбирать установочные элементы приспособления.

Содержание отчёта:

1. Исходные данные.

2. Операционный эскиз. Выбор технологической базы.

3. Разработка схемы базирования.

4. Подбор установочных элементов, их обозначение по ГОСТ, эскизы.

5. Схема взаимного расположения детали и установочных элементов.

6. Расчёт погрешности базирования.

Задача №1

1. Исходные данные: оборудование ­– вертикально-фрезерный станок модели 654. Операция 040 – вертикально-фрезерная.

Содержание операции: фрезеровать два уступа, выдерживая размер 180.

Рис.1

2. Пользуясь эскизом детали, устанавливаем, что в качестве технологической базы рационально выбрать следующие поверхности: Плоскость А основная, которая является конструкторской базой детали, и два отверстия (из четырёх), расположенных диагонально, для правильной угловой ориентации в процессе обработки (см. рис. 2).

Рис. 2

3. Схема базирования заготовки: плоскость А устанавливается на трёх опорных точках, поверхность одного из отверстий создаст базирование по двум точкам, а второе – по одной.

 

Т 1,2,3 – УБ;

Т 4,5 – ДОБ;

Т 6 – ОБ.

Вывод: при базировании корпусных деталей по плоскости и двум отверстиям заготовка лишается всех шести степеней свободы – случай полного базирования.

4. В качестве установочных элементов для базирования детали по плоскости рассмотрим два варианта:

1) установочные шайбы;

2) опоры с плоской головкой.

Так как базовая плоскость детали горизонтальная, в качестве установочных элементов для базирования по чистой поверхности принимаем опоры с плоской головкой по ГОСТ 13440-68.

Исходя из габаритных размеров, принимаем опоры с диаметром головки 12 мм и высотой 6 мм. (см рис. 4).

Рис. 4 Пример условного обозначения:

Опора 7034-027h6 ГОСТ 13440-68

 

Рис. 5 Пример условного обозначения постоянного установочного цилиндрического пальца диаметром 20d9:

Палец 7030-0908 20d9 ГОСТ 12209-66

Тоже, срезанного с теми же размерами:

Палец 7030-0928 20d9 ГОСТ 12210-66

 

В качестве установочных элементов для базирования по отверстиям, принимаем цилиндрический и ромбический пальцы. (см рис. 5).

5.

Рис. 6

6. Погрешность базирования при установке заготовки, по двум отверстиям на двух установочных пальцах (цилиндрическом и срезанном), возникает из-за зазоров в соединениях пальцев и отверстий и равна угловому смещению (перекосу) α заготовки (рис. 7). Определение наибольшего возможного угла перекоса производится по формуле:

 

tg α_max=(S_max1+S_max2)/2·L (1)

 

где S_max1; S_max2 – наибольшие зазоры в соединении отверстия и пальца в каждом из соединений;

L – расстояние между центрами отверстий (пальцев).

Рис. 7

При таком базировании срезанный палец должен быть расположен так, чтобы его большая диагональ была перпендикулярна линии, соединяющей центры пальцев(рис. 7).

Наибольший угловой перекос заготовки, базирующейся по двум отверстиям, определяется расчётом по формуле (1), и в нашем случае равен:

 

tg α_max=S_maх/L. (2)

 

Если учесть, что D_{отв max}=20,033 мм, а палец установочный 20d9 () имеет минимальный диаметр d_{пал max}=19.883 мм, то:

 

S_maх= D_{отв max}–d_{пал max} (3)

S_maх=20,033–19,883=0,15 мм.

 

Расстояние между базовыми отверстиями:

мм, откуда

tg α_max=0,15/296,82=0,0005

 

При длине обрабатываемой плоскости l =200 мм (рис. 2) линейное смещение равно:

х = l· tg α_max=200·0,0005=0,1 мм.

 

Погрешность базирования меньше допуска на выдерживаемый размер (см.рис.1),

следовательно, обработка возможна.

 

Задача 2

1. Операция 045, станок модели 692Р.

Наименование операции: шпоночно-фрезерная.

2. Операционный эскиз:

Рис. 8 Операционный эскиз.

Пользуясь эскизом детали, устанавливаем, что в качестве технологической базы целесообразно выбрать следующие поверхности: длинную цилиндрическую поверхность Ø70k6 и правый торец детали, от которого задан размер 20±0,5. Ставим обозначения баз на операционном эскизе.

3. Данная цилиндрическая поверхность является двойной направляющей базой и лишает заготовку 4 степеней свободы. Правая плоская торцевая поверхность (с наименьшей площадью) является опорной базой и лишает заготовку 1 степени свободы. Таким образом, деталь лишается 5 степеней свободы, что вполне достаточно для базирования заготовок по длинной цилиндрической поверхности и торцу, без предъявленных требований к точному угловому положению.

Рис. 9 Схема базирования.

4. В качестве установочных элементов для базирования заготовки по длинной цилиндрической поверхности принимаем установочные элементы в виде призмы (Вардашкин рис. 11, стр. 362). Две стандартные опорные призмы по

ГОСТ 12695-66(рис. 12, стр. 364, табл. 25, стр. 363).

Призма 7033-0038 ГОСТ 12195-66

Рис. 10 Эскиз призмы.

А в качестве установочного элемента для базирования по торцу, применяем палец Ø20 мм и высотой 45 мм (см рис. 11)

Рис. 11 Эскиз опорного пальца.

5.

Рис. 12 Схема установки.

6. Погрешность базирования:

Рис. 13

(4)

мм

ε_δ60<Т₆₀ – обработка возможна.

ε_δ70=1 мм<Т₇₀=1,2 мм

ε_δ15=0, так как ТБ=ИБ.

ε_δ14=0, так как обработка ведётся мерным инструментом.

 

Задача 3

1. Операция 020, станок модели 2Н55

Наименование операции – радиально-свердлильная. Содержание операции: сверлить 4 отверстия, выдерживая размеры 1 и 2.

2. Пользуясь эскизом детали устанавливаем, что в качестве базовой поверхности целесообразно выбрать нижний (обрабатываемый) торец и отверстие А, относительно которого задан допуск на изготовление отверстия.

Рис. 14 Операционный эскиз

 

3. Схемой базирования является схема базирования детали по торцу максимальной площади и короткого отверстия Ø80Н9.

Торцовая поверхность несёт 3 точки и является установочной базой, короткое цилиндрическое отверстие несет 2 точки и является двойной опорной базой.

Рис. 15

4. В качестве установочных элементов по плоскости принимаем:

1. Либо опоры с плоской головкой.

2. Либо опорные шайбы.

Выбираем опорные шайбы, которые располагаем под 120° на диаметре:

 

Рис. 16 Шайба 7034-0573 h6 ГОСТ 17778-72.

В качестве установочного элемента по отверстию, принимаем специальную цилиндрическую оправку (палец).

 

Рис. 17.

Размер Н находим по формуле:

Н=h_on+h₂+h₁-∆,

Где h_on – 8 мм –высота опоры (шайбы);

∆ = 3 мм – зазор по высоте (подбирается конструкторски).

 

Н=8+21+18-3=44 мм

 

 

5.

Рис. 18

6. Погрешность базирования определяем для 2^-х размеров: Ø180 и Ø13Н14.

1. Погрешность базирования при базировании по внутреннему диаметру на пальце с зазором рассчитывается по формуле:

ε_δØ180=S_max=D_max-d_min (6)

где S_max – максимальный зазор между отверстием и установочным пальцем приспособления, мм;

D_max – наибольший диаметр отверстия заготовки, мм;

d_min – наименьший диаметр установочного пальца приспособления, мм.

Значение D_max определяем по формуле:

D_max= D+ES (7)

где D=80 – номинальный диаметр отверстия, мм;

ES= 0,074 –верхнее отклонение диаметра отверстия, мм.

D_max=80+0,074=80,074 мм.

Значение d_min определяем по формуле:

d_min= d-еі (8)

где d = 80 – номинальный диаметр пальца, мм;

еі = 0,104 – нижнее отклонение диаметра пальца, мм.

d_min=80-0,104=79,896 мм.

ε_δØ180=80,074-79,896= 0,178 мм.

Значение вычисленной погрешности базирования на размер Ø180 сравниваем с допуском на выдерживаемый размер, равный Т_Ø180=0,5 мм (позиционный допуск по чертежу).

Сравниваем значение погрешности базирования с допуском на выдерживаемый размер:

ε_δØ180=0,178 мм< Т_Ø180=0,5 мм

Обработка возможна.

2. Погрешность базирования Ø13Н14 равна нулю:

ε_δØ13=0 мм

так как обработка ведется мерным инструментом.

 

Варианты задания к практическому замятию №1

Задача №1

Обрабатываемая деталь устанавливается по двум отверстиям (рис. 7).

Требуется определить наибольшую угловую погрешность при таком базировании (варианты даны в табл. 1); подобрать установочные элементы.

 

№ варианта	Диаметр базовых отверстий детали, мм	Размер между осями базовых поверхностей деталей, мм	Диаметр установочных пальцев, мм
D1	D2	L	d1	d2
1, 6	10H9	10H9		10f9	10f9
2, 7	70H8	10H7		70e9	10g6
3, 8	6H9	6H9		6e9	6e9
4, 9	20H7	70H7		20g6	70g6
5, 10	15H7	15H7		15g6	15f9

 

Задача 2

№п/п	d	B, D10	H	L, h14	L, H15
	Ø 30g6		25-0,2
	Ø 30h6		26-0,15
	Ø 30j6		25-0,18
	Ø 40k6		35-0,13
	Ø 40n6		35-0,15
	Ø 40p6		35-0,2
	Ø 52r6		47-0,14
	Ø 52s6		47-0,2
	Ø 52f7		46-0,15
	Ø 60h7		54-0,12
	Ø 6e8		54-0,25
	Ø 60g6		55-0,15
	Ø 70r6		62-0,1
	Ø 70s6		63-0,15
	Ø 70g6		65-0,19
	Ø 70e8		65-0,2
	Ø 45h7		40-0,11
	Ø 47g6		42-0,16
	Ø 50h8		45-0,18
	Ø 50g6		44-0,16
	Ø 50k6		43-0,11
	Ø 50h7		44-0,014
	Ø 55d9		48-0,25
	Ø 55h6		48-0,15
	Ø 55k6		49-0,16

 

№n/n	D	d	d1, h11	d2	D1	H	h1	h2	K
	50H7	50e8							0,25
	50H8	50f7							0,28
	50H9	50h7							0,28
	50F8	50h6							0,25
	50E9	50g6							0,35
	60H7	60h6							0,28
	60H8	60h8							0,25
	60H9	60h7							0,25
	60F8	60h8							0,5
	60E9	60d9							0,4
	80H7	80f7							0,3
	80H8	80h6							0,5
	80H9	80f7							0,45
	80F8	80e8							0,05
	80E9	80d9							0,05
	90H7	90h6							0,4
	90H8	90h8							0,3
	90H9	90h6							0,35
	90F8	90h8							0,45
	90E9	90d9							0,5
	70H7	70e8							0,4
	70H8	70h6							0,4
	70H9	70h8							0,45
	70F8	70g6							0,4
	70F9	70d8							0,35