Учебное_пособие

самой ответственной поверхностью у этих деталей являются беговые дорожки. Поэтому для чрезвычайно похожих внешне деталей выбор черновой базы зеркально противоположен. Так, для внутреннего кольца в качестве черновой базы назначают внешний цилиндрический контур (со стороны беговой дорожки), а для наружного кольца подшипника на первой операции в качестве черновой базы назначают контур его отверстия (также со стороны беговой дорожки).

Интересным представляется решение о назначении черновой базы на первой операции для шестерни, у которой зубчатый венец сформирован при получении заготовки, например, штамповкой, накатыванием или литьем. В этом случае именно эвольвентный профиль зубьев зубчатого венца принимается за черновую базу на первой операции, а обрабатываются с этой базы отверстие и один торец, которые принимаются за чистовые базы. С этих чистовых баз на завершающих этапах техпроцесса будет обработан окончательно зубчатый венец.

Для особо точных шестерен после окончательной обработки эвольвентного профиля производят окончательное шлифование посадочного отверстия шестерни, причем базирование на этой последней операции производится по эвольвентному профилю с помощью специальных калиброванных стержней, вставляемых во впадины зубьев.

В технологии коленчатых валов при выборе черновых баз на первой операции существует особенность, связанная с уровнем надежности этой сложной детали на отказ. Это в первую очередь касается двигателей летательных аппаратов. Если для двигателей машин, бегающих по дорогам, выход из строя коленчатого вала является серьезной аварией, то для летательного аппарата – это катастрофа. Для рядовых коленчатых валов черновой базой служит статическая ось его основных шеек, а для ответственных валов на специальных станках устанавливается динамическое положение оси основных шеек, относительно которой обрабатываются чистовые базы – центровые отверстия и торцы на концах вала. Такой подход минимизирует или полностью исключает правку коленчатого вала, что уменьшает риск

20

появления остаточных напряжений из-за деформаций при правке и исключает искривление вала в процессе эксплуатации в связи с релаксацией напряжений.

В условиях крупносерийного производства для выверки положения заготовок в приспособлениях и на станках при их установке по черновой базе используют специальные приемы и автоматизированные устройства (в некоторых случаях довольно сложные). Так, например, при изготовлении крупногабаритных лопаток (длиной 500 – 1500 мм) паровых турбин (для обеспечения равномерности распределения припуска на сложнопрофильных рабочих поверхностях спинки и корыта) при первой операции, на которой обрабатывается комплект технологических баз, в качестве черновых проверочных баз используются рабочие поверхности лопаток.

Штампованная исходная заготовка лопаток устанавливается своими искусственными черновыми базами (специальный выступ на хвостовике и технологическая бобышка) на столике механизма ориентации специального станка СМ 878 или СМ 939 для обработки баз турбинных лопаток (рис. 7). Столик механизма ориентации имеет пять степеней свободы и по сигналу индуктивных датчиков может перемещаться, занимая самые различные положения в пространстве. К штампованному рабочему профилю заготовки лопатки подводится 20 ощупывающих датчиков (рис. 7, а), каждый из которых дает сигнал механизму ориентации, вызывающий перемещение или поворот столика с заготовкой в пространстве. Когда заготовка лопатки займет теоретически правильное положение относительно станка, столик механизма ориентации закрепляется и начинается автоматический цикл последовательной обработки базовых поверхностей: фрезерование торцовыми фрезами двух взаимно перпендикулярных плоскостей хвостовика и центрование бобышки (рис. 7, б). При этом обеспечивается правильное расположение обработанных баз относительно штампованных рабочих поверхностей заготовки. Это, в свою очередь, гарантирует равномерное распределение припуска при обработке фасонных

21

рабочих поверхностей лопатки на базе плоскостей хвостовика и центрового отверстия бобышки.

Рис. 7. Схема устройства станка СМ 939 для автоматического распределения припуска на обработку рабочих поверхностей турбинных лопаток.

Предварительная настройка датчиков в их нулевые положения производится по эталону, представляющему собой лопатку с обработанными базами, рабочий профиль которой очерчен по эквидистанте и теоретическому профилю, отстоящей от него на величину припуска. Точность распределения припуска составляет в зависимости от величины припуска 0,2 – 0,4 мм.

22

ПРИНЦИП СОВМЕЩЕНИЯ ( ЕДИНСТВА) БАЗ

При назначении технологических баз для точной обработки заготовки в качестве технологических баз следует принимать поверхности, которые одновременно являются конструкторскими

иизмерительными базами детали, а также используются в качестве баз при сборке изделий.

При совмещении технологических, конструкторских и измерительных баз обработка заготовки осуществляется по размерам, проставленным в рабочем чертеже, с использованием всего поля допуска на размер, предусмотренного конструктором.

Если технологическая база не совпадает с конструкторской или измерительной базой, технолог вынужден производить замену размеров, проставленных в рабочих чертежах от конструкторских

иизмерительных 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.

Следующим важным принципом, которым следует руководствоваться при назначении баз, является принцип постоянства баз.

ПРИНЦИП ПОСТОЯНСТВА БАЗ

Принцип постоянства баз заключается в том, что при разработке технологического процесса необходимо стремиться к использованию одной и той же технологической базы, не допуская без особой необходимости смены технологических баз (не считая смены черновой базы).

Стремление осуществить обработку на одной технологической базе объясняется тем, что всякая смена

23

технологических баз увеличивает погрешность взаимного расположения поверхностей, обработанных от разных технологических баз, дополнительно внося в нее погрешность взаимного расположения самих технологических баз, от которых производилась обработка поверхностей.

Сохранение постоянной технологической базы при обработке заготовок на различных операциях снижает погрешности взаимного расположения обрабатываемых поверхностей, однако на практике встречаются случаи, когда выполнение этого требования приводит к чрезмерному усложнению конструкции приспособлений и их удорожанию. В этих случаях технолог вынужден заменять технологические базы, выбирая наиболее удобные и производя соответствующие расчеты увеличения погрешности взаимного расположения обрабатываемых поверхностей.

При решении вопроса о том, какую из разновидностей технологических баз лучше всего применить в проектируемом технологическом процессе, следует учесть изложенные выше данные об особенностях настроечных и контактных технологических баз.

Наиболее целесообразно и удобно использовать настроечные технологические базы при построении технологического процесса по принципу концентрации операций,

когда обработка заготовки осуществляется за небольшое число сложных по своему содержанию операций с применением комбинированного многолезвийного и фасонного инструмента и сложных настроек станков при многопозиционной обработке, при обработке на копировальных станках, автоматах, станках с ЧПУ и при групповой обработке.

При построении технологического процесса по принципу дифференциации операций, когда изготовление заготовки производится с помощью большого числа простых операций, состоящих из одного-двух переходов, осуществляемых одиночным инструментом, удобнее всего использовать контактные технологические базы. Необходимо при этом следить за тем, чтобы погрешность установки заготовки в предусмотренном

24

технологическим процессом приспособлении, непосредственно входящая в состав общей погрешности выполнения размеров, проставленный от опорных технологических баз, не была чрезмерно велика и не вызывала необходимости значительного повышения требований к точности выполнения размеров и соответствующего усложнения и удорожания обработки.

Для повышения точности и создания определенности ориентировки заготовок в приспособлении с помощью опорных технологических баз в качестве базирующих поверхностей следует выбирать поверхности простейшей формы (плоскости, цилиндрические поверхности), точность обработки которых всегда бывает наиболее высокой.

Использование для базирования заготовок сложных контуров может оказаться целесообразным только для неточных заготовок, так как всегда имеющиеся погрешности взаимного расположения отдельных элементов фасонных контуров и неточности размеров этих элементов вносят дополнительную погрешность и неопределенность в установку заготовок.

Число технологических баз должно быть достаточным для такой ориентировки заготовки, при которой обеспечивается автоматическое получение всех размеров, выдерживаемых при данной операции. В зависимости от числа и направления выдерживаемых при данной операции размеров можно использовать одну, две или три базы; при этом заготовка лишается соответственно трех, четырех, пяти или шести степеней свободы. Увеличение числа баз усложняет конструкцию приспособлений, что приводит к возрастанию стоимости их изготовления и снижению эффективности их эксплуатации.

Всвязи с этим следует ограничиваться наименьшим числом технологических баз, которое, однако, должно быть достаточным для обеспечения выполнения всех заданных размеров.

Вприложении 2 приводятся типовые примеры теоретических схем базирования заготовок в приспособлении и на станках, при различных технологических задачах их обработки.

Для более глубокого закрепления основных положений теории базирования деталей для обработки в приспособлениях на

25

металлорежущих станках предлагается выполнить следующие лабораторные работы и решить задачи на базирование (Приложение 1).

_________________

26

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

ВЫБОР ГЛАВНОЙ ОПЕРАЦИОННОЙ БАЗЫ ПРИ БАЗИРОВАНИИ ВТУЛКО- И ДИСКООБРАЗНЫХ ЗАГОТОВОК КОМПЛЕКТОМ БАЗ, СОСТОЯЩИМ ИЗ ОТВЕРСТИЯ И ТОРЦА

Цель работы

Выявить экспериментальным путем на моделях граничную длину оправки, определяющую условия перехода с одного комплекта баз на другой комплект с целью обеспечения заданной точности расположения обработанных поверхностей. В теоретической части вводится понятие «главная операционная база» и кратко излагается процедура назначения допусков на размеры в технологической операции.

I. Теоретическая часть

Комплект баз – это совокупность баз, используемых на данной операции для достижения требуемой точности размеров и расположения обрабатываемых поверхностей, заданных в технических требованиях на операцию. Для какой-то определенной операции значимость каждой базы из комплекта неодинакова. В комплекте баз можно выделить главную базу. Главная база обеспечивает положение обрабатываемых поверхностей и лишает заготовку трех или четырех степеней свободы. Для ограничения остальных степеней свободы по мере надобности для решения технической задачи на операции используют дополнительные базы. Главную базу необходимо выделять в первую очередь потому, что она обеспечивает выполнение технических требований по взаимному положению поверхностей, что обычно является самой сложной технической задачей на операции. Для различных заготовок может быть использован один и тот же способ базирования главной базой, если в качестве нее принять одинаковые по форме поверхности.

27

Рис. 1. Базирование деталей на оправках (без зазора):

а) – дискообразных;

б) - втулкообразных

28

Главную базу из комплекта баз выбирает конструктор приспособления. Иногда это делает технолог при разработке технологического процесса, проставляя на операционном эскизе значками тип опорного элемента и число опорных точек. За главную базу предпочтительно брать поверхность, которая обеспечивает заготовке устойчивое положение в приспособлении даже при базировании только одной этой базой.

На выбор главной базы влияет также точность исходных размеров и допускаемых отклонений расположения обрабатываемой поверхности. За главную следует принимать базу, от которой заданы наиболее точные размеры и наименьшие отклонения расположения.

Базирование втулко- и дискообразных заготовок в приспособлении, как правило, достигается двумя или тремя базами (комплектом) и сводится оно к последовательному базированию отдельными базами (рис. 1).

Назначение допусков на размеры в технологических операциях неразрывно связано с выбором главной операционной базы. Поясним на примере (рис. 2). Обрабатывается участок цилиндрической поверхности (конечное положение инструмента изображено контуром режущей пластины). Необходимо назначить допуск на размеры А, Б или сделать заключение о сравнительной их точности. Предположим, что зазор между отверстием заготовки и центрирующим пальцем (оправкой) остается постоянным на всей длине контакта, тогда можно выделить два предельных случая. Для дискообразных деталей (см. рис. 2, а), имеющих опорную торцевую поверхность значительных размеров и ограниченной протяженности контакт центрирующей внутренней поверхности, т.е. при отношении внешнего диаметра заготовки к

длине внутреннего центрирующего отверстия Dвнеш Dвнутр > 4

реализуется комплект баз, состоящий из установочной явной базы по торцу (опорные точки 1, 2, 3) и двойной опорной явной базы по цилиндрическому отверстию (опорные точки 4, 5). Для втулкообразных деталей (рис. 2, б), имеющих торцевую поверхность малых размеров и значительной протяженности

29