- •Раздел 2. Разработка маршрутной и операционной
- •Раздел 3. Технология изготовления типовых деталей..173
- •1. Виды, этапы и структура сборки
- •Проектирование технологических
- •3. Методы обеспечения точности сборки
- •Раздел 2. Разработка маршрутной и
- •4. Принципы, методы и последовательность
- •4.2. Принципы проектирования
- •4.3. Методы проектирования
- •4.4. Последовательность проектирования
- •4.5. Разработка, приемка и передача в производство
- •4.6. Освоение технологических процессов
- •5. Отработка конструкций заготовки и детали
- •5.1. Виды и показатели технологичности
- •5.2. Последовательность отработки на
- •5.3. Пример отработки на технологичность
- •Определение конструкторского и
- •6.1. Определение конструкторского кода деталей
- •Характеристика технологического
- •Технологический классификатор деталей,
- •6.4. Примеры определения технологического кода
- •Численное обоснование методов
- •7.1. Классификация методов изготовления заготовок
- •7.2. Численное обоснование метода изготовления
- •7.2.1. Определение затрат на изготовление заготовки
- •7.2.2. Определение затрат на механическую обработку
- •Часовые приведенные затраты
- •Примеры численного обоснования методов
- •Выбор методов черновой, чистовой,
- •Параметры шероховатости и квалитеты точности при различных видах лезвийной обработки отверстий
- •Шероховатости и степени точности при обработке резьб
- •Последовательность обработки поверхностей
- •10. Базирование и закрепление заготовок,
- •10.1. Классификация и характеристика баз
- •10.2. Принципы базирования заготовок
- •10.3. Выбор технологических баз и способов
- •10.4. Расчет погрешностей базирования
- •11. Предварительный выбор оборудования,
- •12. Численное формирование состава
- •12.1. Численное формирование состава переходов
- •12.2. Примеры численного формирования состава
- •13. Определение структуры операций
- •14. Расчет операционных припусков,
- •Общие понятия о припусках
- •14.2. Расчетные формулы для определения
- •14.3. Примеры расчета операционных припусков
- •Определение режимов обработки
- •Расчет режимов обработки
- •Примеры расчетов режимов обработки
- •15.3. Расчет режимов по эмпирическим формулам
- •Расчет погрешностей технологического
- •Путь резания в общем виде для других видов обработки можно определить по формуле
- •17. Техническое нормирование технологического
- •18. Особенности автоматизированного
- •Раздел 3. Технология изготовления
- •Разработка технологий изготовления валов
- •Параметры шероховатости и степени точности при различных видах обработки резьбовых поверхностей
- •Разработка технологий изготовления
- •21. Разработка технологий изготовления
- •Разработка технологий изготовления
- •Разработка технологических процессов
- •Разработка технологических процессов
- •Разработка технологических процессов
- •Разработка технологий изготовления
- •Технология машиностроения
- •394026. Воронеж, Московский просп., 14
10.2. Принципы базирования заготовок
Для снижения погрешностей базирования и уменьшения времени на установку и выверку заготовки, настройки инструментов рекомендуется использовать принципы совмещения и постоянства баз.
Принцип совмещения баз состоит в том, что при назначении технологических баз для точной обработки заготовки в качестве технологических баз следует принимать поверхности, которые одновременно являются конструкторскими и измерительными базами детали, а также используются в качестве баз при сборке изделий. Если технологическая база не совпадает с конструкторской или измерительной базой, технолог вынужден производить замену размеров, проставленных в рабочих чертежах от конструкторских и измерительных баз более удобными для обработки технологическими размерами, проставленными непосредственно от технологических баз. При этом происходит удлинение соответствующих размерных цепей заготовки и поля допусков на исходные размеры, проставленные от конструкторских баз, распределяются между вновь введенными промежуточными размерами, связывающими технологические базы с конструкторскими базами и с обрабатываемыми поверхностями. В конечном счете, это приводит к ужесточению допусков на размеры, выдерживаемые при обработке заготовок, к удорожанию процесса обработки и понижению его производительности.
Принцип постоянства заключается в том, что при разработке технологического процесса необходимо стремиться к использованию одной и той же технологической базы на всех операциях, или возможно большем количестве операций. Стремление осуществить обработку на одном комплекте технологических баз объясняется тем, что всякая смена технологических баз увеличивает погрешность взаимного расположения обрабатываемых поверхностей, от которых производилась обработка поверхностей; при этом требуется дополнительное время на установку, выверку заготовки и настройки инструмента. Наиболее целесообразно при использовании принципа постоянства баз применять настроечные технологические базы при проектировании технологического процесса с концентрацией операций, когда обработка заготовки осуществляется за небольшое число сложных по своему содержанию операций с применением комбинированного и многолезвийного инструмента на копировальных и ЧПУ станках.
10.3. Выбор технологических баз и способов
закрепления заготовок
От выбора технологических баз в значительной мере зависят погрешности размеров и взаимного расположения обрабатываемых поверхностей; сложность приспособлений, режущих и мерительных инструментов; производительность обработки. При использовании станков с ЧПУ значение правильного выбора технологических баз еще более возрастает, так как здесь обработка основывается на принципе автоматического достижения размеров настроенным инструментом.
В связи с этим выбор технологических баз осуществляется в начале проектирования технологического процесса для черновых, чистовых и финишных операций, одновременно с определением видов и последовательности обработки поверхностей заготовки (возможно с повторными уточнениями).
Общие требования. Схема базирования и закрепления, их практическая реализация, должны обеспечивать определенное положение заготовки относительно координатной системы станка и режущих инструментов, надежность ее закрепления и неизменность базирования в течение процесса обработки. Базовые поверхности заготовки должны обеспечивать использование простых и надежных приспособлений; удобство установки и закрепления, открепления и снятия заготовки; возможность приложения в нужных местах сил зажима и подвода режущих инструментов. Если деталь не удовлетворяет этим требованиям, необходимо предусмотреть в конструкции детали дополнительные поверхности (в виде платиков, отверстий и др.), которые образуют искусственные или дополнительные технологические базы.
При выборе баз следует учитывать основные принципы базирования: принципы совмещения и постоянства баз. В общем случае полный цикл обработки детали от черновой до отделочной операции может производится при последовательной смене комплектов баз. Однако с целью уменьшения погрешностей и увеличения производительности обработки деталей нужно стремиться к уменьшению переустановок заготовки.
Черновые технологические базы, используемых при первом установе черновой обработки, выбираются исходя из следующих соображений. Черновые технологические базы (как и другие базы) могут быть контактными или проверочными. В качестве черновой технологической базы следует выбирать поверхности, относительно которых можно обработать поверхности чистовых баз). При обработке заготовок, полученных литьем и штамповкой, необработанные поверхности следует использовать в качестве баз только на первой операции. При дальнейшей обработке их использование без обновления не допускается. В качестве технологических баз следует принимать поверхности, относительно которых в дальнейшем можно обработать наибольшее количество поверхностей, обладающих достаточной жесткостью, имеющие более высокую точность и малую шероховатость. Они не должны иметь литейных прибылей, литников, линий разъема, окалины и других дефектов. Для установочных баз применяются наибольшие по площади поверхности, для направляющих баз – наиболее протяженные, для упорных – наиболее жесткие поверхности малой площади. Все это способствует увеличению точности базирования и закрепления заготовки в приспособлении.
У деталей, не подвергающихся полной o6pа6oтке, технологическими базами для первой операции рекомендуется принимать те поверхности, которые вообще не обрабатываются. Это обеспечит наименьшее смещение обработанных поверхностей относительно необработанных. Если у деталей обрабатываются все поверхности, в качестве технологических баз для первой операции целесообразно принимать поверхности с наименьшими припусками. В результате этого при дальнейшей обработке исключается возможность появления необработанных участков на этих поверхностях.
В связи с тем, что точность необработанных поверхностей, применяемых в качестве черновых баз, всегда ниже точности обработанных поверхностей, а шероховатость - выше шероховатости обработанных поверхностей, черновая база должна использоваться при выполнении первой черновой операции. Все последующие операции и установы заготовки необходимо осуществлять на повторно обработанных базовых поверхностях. Например, базовые центровые отверстия после чернового точения и термообработки, необходимо повторно обработать перед чистовым точением. Исключением могут быть случаи обработки особо точных заготовок, полученных литьем под давлением, точным прессованием, калиброванием, когда черновая или термическая обработка отсутствует; или случаи обработки заготовок, установленных на приспособлениях-спутниках.
При фрезерования торцовых поверхностей головок главного шатуна авиационного двигателя, которые в последующем используются в качестве установочных баз при расточке отверстий в головках шатуна, для равномерного снятия припуска, в качестве черновых баз используют боковые плоскости стержня шатуна с базированием в двух сторонних само центрирующих призматических зажимах. Обработанные с помощью черновых баз отверстия и торцы головок шатуна, используются при финишных операциях.
Если к одной из поверхностей детали предъявляются высокие требования к износостойкости, минимального и равномерного снятия припуск, то эта поверхность используется в качестве черновой базы при первой операции обработки. Например, для обеспечения снятия минимального припуска с направляющих станин станков, в целях сохранения высокой и равномерной их износостойкости (микротвердость и износостойкость уменьшается в глубь металла) при первой операции обработки отливки в качестве черновой базы применяется поверхность направляющих.
В мелкосерийном производстве равномерное распределение припуска при обработке отливок и поковок часто обеспечивается за счет разметки заготовок (искусственные базы) и выверкой их положения на станке при первой операции обработки.
В серийном производстве распространено применение базирования по установочным штырям, вставленным в отлитые или обработанные отверстия заготовки. После базирования по ним заготовки и закрепления ее в приспособлениях установочные штыри вынимают и производят чистовую обработку заготовки и в том числе отверстий. Такой метод обеспечивает равномерность распределения припуска на обработку отверстий (что особенно важно при обработке на алмазно-расточных станках), а также правильное расположение обработанных поверхностей относительно осей базирующего отверстия (условные базы). Это обеспечивает равномерное снятие припуска, сокращает затраты времени на установку и делает этот метод базирования экономически целесообразным.
Чистовые технологические базы, используемых при чистовой обработке, выбираются исходя из следующих соображений. При чистовой обработке особенно важным является соблюдение принципа совмещения баз, так как в этом случае образующиеся при обработке погрешности минимальны. При совмещении конструкторских и технологических баз (в том числе и измерительных баз) погрешности базирования равны нулю. Наименьшие погрешности обработки достигаются при использования на всех или большинстве операциях механической обработки одних и тех же комплектов баз, т. е. при соблюдении принципа их единства. Базы для окончательной обработки должны иметь высокую точность размеров и геометрической формы, а также малую шероховатость поверхности. Они должны иметь достаточную жесткость и не деформироваться под действием сил резания и зажима заготовки.
Базирование заготовок в приспособлении. Ранее указывалось, что процесс базирования состоит из ориентации заготовки в координатной системе станка или в приспособлении и надежном закреплении с целью обработки заготовки. Для обработки заготовки с минимальными погрешностями базирования необходимо обеспечить ее правильное расположение по отношению к устройствам станка, определяющим траектории движения обрабатывающего инструмента; постоянство контакта базовых поверхностей с опорами и неподвижность заготовки относительно приспособления в процессе ее обработки. При практической реализации базирования конструкция оснастки должна обеспечивать ориентацию и закрепление заготовки в точном соответствии с положением теоретически связей.
Базировании шатуна в призмах. При базировании шатуна в двух подвижных призмах, перемещающихся навстречу друг другу (т. е. самоцентрирующих шатун по длине), заготовка лишается трех степеней свободы (обеспечивается «направление» шатуна, так как устраняется возможность бокового перемещения каждой из его головок и определяется его положение в направлении его оси).
При неподвижном положении центра в осевом направлении, когда он не только центрирует заготовку, но и служит для нее упором (обычная работа переднего центра станка), заготовка лишается трех степеней свободы. Когда центр “плавает” вдоль оси или перемещается вместе с пинолю закрепления заготовки (работа заднего центра), заготовка лишается двух степеней свободы (центр только центрирует заготовку).
При закреплении цилиндрической заготовки в патронах и на разжимных оправках по длинной цилиндрической поверхности (двойная направляющая база), независимо от числа кулачков и вида зажимного устройства, заготовка лишается четырех степеней свободы.
При закреплении цилиндрической заготовки в патронах и на разжимных оправках по короткой цилиндрической поверхности патроны и оправки только центрируют заготовку в плоскости приложения кулачков и лишают ее двух степеней свободы. Направление оси заготовки при не определяется.
Если при закреплении в патронах и оправках предусматривается упор заготовки по торцу, определяющий ее положение в осевом направлении (упорная база), то заготовка лишается еще одной, т. е. пятой степени свободы, однако в этом случае на операционном эскизе кроме обозначения патрона или оправки следует дополнительно показать опору по торцу заготовки.
При базировании заготовки по длинному цилиндрическому гладкому, резьбовому или шлицевому отверстию на соответствующей оправке с упором по торцу заготовка лишается пяти степеней свободы (четыре - по двойной направляющей базе - цилиндрической поверхности отверстия и одна по упорной базе - торцу базируемой заготовки).
При базировании коротких дисков цилиндрическая оправка также лишает заготовку пяти степеней свободы, однако по цилиндрической поверхности в этом случае осуществляется только центрирование заготовки с лишением ее двух степеней свободы. Направление оси диска обеспечивается его базированием по большой торцовой плоскости (установочная база, лишающая заготовку трех степеней свободы).
При установке заготовки цилиндрическим отверстием на конической без зазорной оправке трения или конической роликовой оправке заготовка лишается пяти степеней свободы (длинный конус - упорно-направляющая база). Однако следует учитывать, что положение заготовки в осевом направлении в этом случае изменяется в широких пределах, потому что погрешность базирования в этом направлении очень сильно зависит от колебаний диаметра базового конусного отверстия в пределах его допуска, так как конусность оправки трения весьма мала.
Закрепление (зажим) заготовки основывается на использовании силовых и фрикционных связей, реализуемых в зажимных устройствах с применением механических, гидравлических, и других источников силы.
При черновой обработке валов (особенно - крупногабаритных) его левый торец базируется в кулачковом патроне, а правый во вращающемся центре. При чистовом точении валов их базирование осуществляется в центрах с использованием поводка; при точении длинномерных валов помимо центров и поводка, используются неподвижные и подвижные люнеты.
Базирование сплошных валов осуществляется по поверхностям опорных шеек и центровых отверстий, а полых валов и шпинделей – помимо базирования по указанным поверхностям - по центральному отверстию в рифленых центрах, по конусным пробкам с центровыми отверстиями.
При чистовом и тонком точении валов в целях снижения погрешности базирования по длине вала слева используют плавающий центр - с упором торца вала в упорную втулку, или в торец кулачков.
При фрезеровании шпоночных пазов и сверлении в не центровых отверстий на валах используется их базирование осуществляется по поверхностям опорных шеек в призмах. Для базирования длинных цилиндрических заготовок используются призмы, создающие четыре опорные точки для двойной направляющей базы.
Для углового базирования цилиндрических заготовок используются упоры по лыскам и пазам, впадинам или выступам зуба, образующие упорные базы. Измерительными базами при контроле валов являются центровые отверстия и окончательно обработанные шейки.
Базирование деталей типа дисков осуществляется в трех кулачковом самоцентрирующемся патроне с упором в торец. Основными базами фланцев являются посадочный диаметр и упорные торцы. На относительно большой по размерам торцовой поверхности создают трех опорных точки. Это обеспечивает пять идеальных односторонних силовых связей на этапе ориентации и шесть двух сторонних силовых связей при закреплении заготовки.
Базирование зубчатых колес (шестерен) типа дисков осуществляется на предварительно обработанный базовый торец и посадочное отверстие посредством разжимной штанги.
Базирование конических заготовок. При базировании длинной конической поверхности с относительно небольшой конусностью (отверстия шпинделей станков, конусные хвостовики режущих инструментов, конические оправки «трения») коническая поверхность лишает деталь пяти степеней свободы: перемещения вдоль всех трех осей координат и поворотов вокруг двух осей системы координат), оставляя ей только одну степень свободы - возможность поворотов вокруг собственной оси, которая может рассматриваться как третья ось системы координат. В этом случае коническая поверхность совмещает в себе функции двойной направляющей и опорной поверхности цилиндрической детали и может быть названа опорно-направляющей базой.
При базировании короткой конической поверхности с относительно большим углом конуса условия базирование осуществляется по торцевой поверхности и большему диаметру конусной поверхности. Для базировании заготовки в угловом положении необходимо создать упорную базу и лишить заготовку еще одной (шестой) степени свободы, закрепив ее, например, по шпоночному пазу или лыске), вводя ее в контакт с шестой опорной точкой и лишая заготовку шестой степени свободы.
Обозначение баз в технологической документации и нормативные значения погрешностей базирования различных типов деталей представлены в [41] и др.