Установка заготовки по плоскости основания

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к лабораторной работе

“Расчет и экспериментальное определение

погрешности базирования заготовок ”

по дисциплине “Технология машиностроения”

для студентов специальности 36 01 01

 

 

Новополоцк 2003

 

УДК 621

 

 

Одобрены и рекомендованы к изданию методической комиссией машиностроительного факультета.

 

 

Кафедра технологии машиностроения.

 

 

Составители: В.И.Абрамов, канд. техн. наук, доцент.

Б.П.Чемисов, канд. техн. наук, профессор.

 

Рецензенты: И.Т.Сычев, канд. техн. наук, доцент.

А.А.Лысов, канд. техн. наук, доцент.

 

 

ã Полоцкий государственный университет 2003

 

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

 

Практическое освоение реализации схем базирования заготовок и изучение факторов, влияющих на погрешность базирования.

 

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

 

При обработке заготовок на станках они должны быть правильно ориентированы относительно механизмов и узлов станков, определя­ющих траектории движения подачи обрабатывающих инструментов (направляющих суппортов, фрезерных и резцовых головок, упоров, копировальных устройств и др.). Задачи требуемой ориентации заготовок на станках или в приспособлениях решаютсяих базированием.

Базированием называется придание заготовке или изделию требуемого положения относительно выбранной системы координат (ГОСТ 21495-84).

Для обеспечения постоянства положения заготовок, достигнутого при базировании, к ним должны быть приложены силы закрепления. Процесс базирования и закрепления заготовок называется установкой.

При установке заготовки непосредственно на станке или в приспособлении для обработки методом автоматического получения разме­ров достигаемая точность размеров зависит от положения измеритель­ной базы заготовки относительно режущего инструмента. Колебание положения измерительной базы заготовки является причиной возникновения погрешности установки D_у, под которой понимается отклонение фактически достигнутого положения заготовки при установке от требуемого. Погрешность установки воз­никает вследствие несовмещения измерительной и технологической баз, неоднородности качества поверхностей заготовки, неточности изготовления и износа установочных элементов приспособления, нес­табильности сил закрепления и др. Значение погрешности установки складывается из погрешности базирования D_d, погрешности зак­репленияD_з и погрешности положения, вызываемой неточностью приспособления D_пр.

Погрешность базирования D_dвозникает при несовмещении изме­рительной и технологической баз заготовки и определяетсякак предельное поле рассеянияw_d расстояний междуизмерительной и технологической базами в направлении выдерживаемого размера. Пог­решность базирования D_d = 0, если:

1) совмещены измерительная и технологическая базы, к чему всегда следует стремиться при проектировании технологических процессов;

2) размер подучен мерным инструментом (например, ширина прямоугольного паза при фрезеровании трехсторонней дисковой или концевой фрезой за один проход и т.п.);

3) направление выдерживаемого размера перпендикулярно направлению размера, характеризующего расстояние между технологи­ческой и измерительной базами.

ЗначениеD_d определяют соответствующими геометрически­ми расчетами или анализом размерных цепей, что в некоторых случаях обеспечивает более простое решение задачи. В общем случае погрешность базирования следует определять исходя из пространственной схемы расположения заготовки. Однако для уп­рощения расчетов обычно ограничиваются рассмотрением смещений только в одной плоскости.

Например, при расположении плоскости в осевом сечении шейки вала (рис. 2.1) возможны следующие варианты задания размера, определяющего ее положение: от нижней образующей (размер H₁); от верхней образующей (размер H₂); от оси шейки вала (размер Н₃). Обработка подобных поверхностей часто осу­ществляется при установке вала в призму (в общем случае обраба­тываемая поверхность может располагаться под некоторым углом b к оси призмы). Технологической базой, определяющей точность выполнения указанных размеров, является линия схожде­ния граней призмы (точка А на рис. 2.1), а измерительными базами для размеров H₁, H₂ и Н₃ являются соот­ветственно нижняя образующая (точка В), верхняя образую­щая (точка С) и ось шейки вала (точка О). Технологичес­кая и измерительные базы не совпадают и, следовательно, имеют место погрешности базирования при выполнении указанных разме­ров H₁, H₂ и Н₃, равные соответственно проекциям допусков на замыкающие размеры между технологической и измери­тельной базами Т_АВ, Т_АС и Т_АО на направление этих размеров.

Рис. 2.1. Схема установки заготовки вала на призму.

 

При выполнении размера Н₁ погрешность базирования равна проекции допуска Т_АВ на направление выполняемого размера (см. рис. 2.1), т.е. = Т_ВД. В результате решения ряда линейных и плоских размерных цепей видно, что

; ;

; .

С учетом этих соотношений

= (2.1).

Путем аналогичных рассуждений и решения соответствующих размерных цепей получим:

- погрешность базирования при выполнении размера

= (2.2);

 

- погрешность базирования при выполнении размера

= (2.3);

Чаще всего b=90° (плоскость на цилиндрической шейке вала располагается перпендикулярно оси призмы), в этом случае формулы (2.1), (2.2) и (2.3) приобретают вид:

= (2.4),

= (2.5),

= (2.6).

В процессе изготовления деталей часто применяется схема бази­рованияпо плоскости и двум точным отверстиям, из которых одним отверстием деталь устанавливается на цилиндрический палец, а дру­гим на срезанный (рис. 2.2). Срезанный палец устанавливается так, чтобы его большая ось была перпендикулярна центровойлинии расположения пальцев, что дает возможность устанавливать на паль­цы любую заготовку данного типоразмера, имеющую расстояние между отверстиями в заданных пределах. В этом случае зазор междуотверстием и срезанным пальцем в направлении линии, соединяющей центры отверстий, увеличивается до 0,5 , что позволяет ком­пенсировать отклонения расстояний между осями отверстий устанав­ливаемой заготовкии осями пальцев приспособления.

Рис. 2.2. Схема установки заготовки на плоскость и два пальца:

а) - при симметричном расположении;

б) - при наличии перекоса.

 

Установка всех обрабатываемыхзаготовок данного типоразмера по плоскости и двум отверстиямна цилиндрический и срезанный пальцы возможна при выполнении следующего неравенства:

> Т_з + Т_п (2.7),

где - наименьший зазор в сопряжении цилиндрического пальца с отверстием;

- наименьший зазор в сопряжении направляющего пояска срезанного пальца с отверстием;

- диаметр цилиндрической части срезанного пальца;

- хорда цилиндрического участка срезанного пальца,;

Т_з - допуск на межцентровое расстояние L отверстий заго­товки;

Т_п – допуск на межцентровое расстояние L пальцев приспособления.

Наличие необходимых зазоров между пальцами и отверстиями является причиной углового смещения и перекоса заготовки. Наибольший возможный угол поворота заготовки (угловое смещение, град.) вследствие наличия зазоров между базовыми отверстиями и устано­вочными пальцами можно определить по формуле

(2.8),

где и - наибольшие зазоры в сопряжениях пальцев с отверстиями, мм;

L - номинальное расстояние между центрами отверстий или пальцев,мм.

Как видно из формулы (2.8) с увеличением расстояния междуося­ми базовых отверстий угловое смещение заготовки при ее установке на пальцы уменьшается. Поэтому, в качестве базовых следует выби­рать отверстия, расположенные на возможно большем расстоянии друг от друга

Возможный перекос (мм) заготовки на длине l

П = l× tga (2.9),

где l - расстояние от центра отверстия, по которому деталь устанавливается на цилиндрический палец, до точки на межцентровой линии отверстий, определяющей место контакта измерительного при­бора с заготовкой.

Максимальный зазор в соединении отверстие - установочный па­лец

S_max = D_{o max} - D_{п min} (2.10),

где D_omax - наибольший предельный размер базового отверстия заготовки,мм;

D_{п min} – наименьший предельный размер пальца,мм.

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

В данной лабораторной работе предусматривается расчет и экспериментальное определение погрешности базирования при трех различныхсхемах установки заготовок.

 

 

Установка заготовки по плоскости основания

И двум боковым сторонам

 

При фрезеровании уступа в партии заготовок методом автоматического получения размера А (рис 3.1) технологическая база (плоскость Б) не совпадает с измерительной (плоскость B) и возникает погрешность базирования равная допуску Т_н на замыкающий размер между измерительной и технологической базами. В данном случае экспериментально выделить погрешность базирова­ния среди других, возникающих в процессе обработки погрешностей, не представляется возможным.

Рис. 3.1. Схема фрезерования уступа при установке заготовки

по плоскости и двум боковым сторонам.

 

В лабораторной работе образующаяся в процессе обработки поверхность уступа имитируется тонкой риской, полученной с помощью щтангенрейсмаса. Погрешность базирования экспериментально определяет­ся как поле рассеяния размера А при его измерении на инструментальном микроскопе с учетом ширины наблюдаемой риски.

 

Установка вала на призме

В лабораторной работе аналогично предыдущему случаю путем про­ведения тонкой риски на торце вала имитируется фрезерование плос­кости перпендикулярной оси призмы настроенным инструментом с по­лучением размеров Н₁ и Н₂ (рис. З.2) при обработке пар­тии заготовок.

 

Рис. 3.2. Схема фрезерования плоскости при установке

вала на призме.

 

РазмерыН₁ и Н₂также измеряются на инструментальном микроскопе с учетом толщины наблюдаемой риски. Погрешности ба­зирования определяютсякак поля рассеивания и размеров Н₁ и Н₂.