Учебное_пособие

контакт по цилиндрическому отверстию, реализуется комплект баз, состоящий из двойной направляющей явной базы по поверхности отверстия (опорные точки 1, 2, 3, 4) и опорной явной базы по торцу (опорная точка 5). В первом случае главной операционной базой является торец, а во втором – цилиндрическая поверхность отверстия.

Рис. 2. Схема для определения операционных допусков с учетом выбора главной операционной базы

Для лишения всех шести степеней свободы применяется комплект, состоящий не менее, чем из трех баз. Одна из них – главная, а остальные дополнительные. Дополнительная не должна дублировать функций, выполняемых элементами для базирования главной базой.

Для рассматриваемых предельных случаев при базировании заготовки по отверстию и торцу втулко- и дискообразных деталей, для которых однозначно устанавливается главная операционная база, можно выявить границу ее смены с одной поверхности на другую. Поясним на примере.

Предположим, что заготовка (рис. 3) имеет две базы: плоскость торца Б и поверхность цилиндрического отверстия А

диаметром DminδD . Допустимое отклонение от перпендикулярности

30

оси отверстия А к торцу Б не более η : 100 мм. Примем торец Б за главную базу и базирование выполним на жесткую оправку с буртом, как показано на рис. 3, б. Оправка изготовлена с максимальным диаметром dmax, а отверстие А – с минимальным диаметром Dmin. В этом случае минимальный зазор равен гарантированному зазору ∆. Если при указанных условиях на оправку надеть заготовку, имеющую наибольшее отклонение от перпендикулярности оси отверстия А к торцу Б, то при некоторой длине оправка будет касаться стенок отверстия заготовки в двух сечениях I – I и II – II (рис. 3, б)., но при этом еще не будет меняться ее ориентирование по главной базе – поверхности торца.

Рис. 3. Схема для установления границы смены главной операционной базы

Этот предельный случай напоминает двоевластие, выражающееся в наличии двух главных баз – отверстие и торец одновременно. Но такого быть не может, так как такие две главные базы должны были бы лишить деталь семи степеней свободы. Длину оправки lr назовем граничной длиной, которая разделяет их на длинные и короткие. При большой длине оправка

31

будет поворачивать деталь, контакт по плоскости торца превратится в точечный, а ось отверстия будет стремиться совпасть с положением оси оправки (рис. 3, в). Неточность взаимного положения оси отверстия и оправки определяется величиной зазора и расстоянием между их контактными точками. Точность базирования в этом случае должна рассматриваться по явной базе с учетом величины зазора и длины оправки. Чем больше длина оправки и меньше зазор, тем базирование по отверстию точнее. Существует такая длина оправки, не превышающая длины отверстия, при которой можно обеспечить отклонение от параллельности оси базы и оправки в пределах требуемой точности. Точное базирование по главной базе «отверстие» может быть обеспечено только при контакте с оправкой без зазора, а именно на разжимной оправке или жесткой, но посаженной с натягом. В этом случае появляется скрытая база – «ось отверстия заготовки», что позволяет обеспечивать концентричность обрабатываемой поверхности по отношению к ней, как к главной базе (рис. 3, г). в случае применения оправки с гарантированным зазором ∆ и заготовки с ошибкой расположения торца к отверстию η : 100 мм граничную длину lr оправки можно определить по формуле:

lr = η∆ 100 .

Вернемся к случаям базирования детали, показанным на рис. 2. Допуск на размер А можно назначить по таблицам среднеэкономической (средне-статистической) точности для токарных работ из справочника. Эти таблицы составлены для случаев, когда технологическая база выбрана правильно, имеет минимальные погрешности формы, совпадает с измерительной. Любое отклонение от этих случаев вносит погрешность, которую следует прибавлять к допускам взятым из таблиц.

Для случая, изображенного на рис. 2, а, можно назначить ТА ≥ТАэк.точн. ; допуск на расположение осей ТБ зависит не только

от точности станка, но и от базирования заготовки. В допуск на размер Б включаются неточности с предыдущей операции,

32

выражающиеся величиной отклонения от перпендикулярности оси базового отверстия (дополнительная база) к базовому торцу (главная операционная база).

Поэтому допуск на размер Б включает две составляющие ТБ ≥ТБэк.точн. +Тη DА . Вторая составляющая есть погрешность

предварительной операции.

В случае, показанном на рис. 2, б, главная база – отверстие обеспечивает возможность получать размер Б с большей точностью и при отсутствии зазора между отверстием и оправкой

можно назначить ТБ ≥ТБэк.точн. (из таблиц точности). На размер А

необходимо добавить к величине табличной точности погрешность, полученную на предыдущей операции.

ТА ≥ТАэк.точн. +Тϕ DA .

Погрешности взаимного расположения баз можно не учитывать только при выборе способа базирования по главной операционной базе, т.к. ее ориентирование осуществляется первой из группы баз. Способ базирования дополнительными базами должен выбираться с учетом погрешностей взаимного расположения баз. В размеры, получаемые от дополнительных баз, необходимо добавлять погрешности, связанные с расположением баз.

Таким образом, предложенная лабораторная учебная установка, рассматриваемая в экспериментальной части работы, показывает каким путем выполняется разработка способа базирования на данной операции комплектом баз:

1.Выбирается главная база из комплекта.

2.Определяется способ базирования главной базой данной формы, устанавливается, каких степеней лишится заготовка.

3.Устанавливается, какие степени свободы у заготовки останутся.

33

4.Выбирается способ базирования дополнительной базой, при этом не допускается дублирование функций, выполняемых главной базой.

Контрольные вопросы для защиты работы

1.Что такое комплект баз?

2.Охарактеризуйте понятия «главная операционная база» и «дополнительная база».

3.Как выбирается главная операционная база?

4.Охарактеризуйте комплект баз для базирования втулко- и дискообразных деталей на оправках цилиндрических жестких с зазором и без зазора, конических и разжимных. Изобразите теоретические схемы базирования для каждого варианта.

5.Как назначается допуск на размеры при проектировании технологической операции?

6.Что вкладывается в понятие средняя экономическая точность обработки? Объясните, откуда берется эта величина.

7.Какие условия установки должны быть выполнены, чтобы при назначении операционного допуска можно было ограничиться величинами таблиц средней экономической точности для соответствующего вида работ?

8.В какой последовательности разрабатывается способ базирования на конкретной операции комплектом баз?

9.Что такое граничная длина оправки, и каким образом ее можно определить?

II. Экспериментальная часть

Выявить экспериментальным путем на плоских моделях граничную длину оправки с целью выбора главной операционной базы для обработки детали с заданной точностью расположения баз и точностью размеров. Работа выполняется на учебной установке (рис. 4). Установка моделирует сечение в диаметральной плоскости консольно-расположенной жесткой

34

цилиндрической оправки с буртом. Величина вылета консоли оправки может быть настроена в широком диапазоне размеров перемещением ее по направляющим вдоль оси симметрии. Модель детали составная, позволяет настраивать с желаемой точностью относительное расположение ее баз (отверстие и торец) и величину зазора между отверстием и оправкой с большим масштабом увеличения.

Рис. 4. Установка для моделирования схемы базирования деталей на оправках:

а – учебная установка; б – модель детали

35

Порядок выполнения экспериментальной части

1.Смоделировать величину зазора между оправкой и отверстием. Для этого установить модель детали на установку, прижать неподвижной направляющей отверстия к образующей оправки. Вставить щуп в зазор перемещением подвижной направляющей планки и зафиксировать настроенный размер стопорными винтами.

2.Настроить величину отклонения от перпендикулярности баз (торца и отверстия). Для этого повернуть на определенную величину основание модели детали с фланцем по отношению к направляющей части отверстия и зафиксировать винтом достигнутое положение. Эта настройка выполняется вне установки.

3.Настроить минимальный вылет оправки.

4.Установить настроенную модель детали в рабочую зону установки.

5.Медленно увеличивать вылет оправки, вводя ее в отверстие детали до того момента, когда нарушится линейный контакт ее фланца с опорой в бурт оправки. Это положение оправки является границей смены главной операционной базы.

6.Измерить величину вылета. Сравнить экспериментальные данные с расчетными для принятых величин погрешностей.

7.Смоделировать последовательно несколько вариантов модели-детали с различной величиной погрешности расположения баз при постоянной величине зазора. Для каждого варианта определить вылет оправки, соответствующий границе смены главной базы.

8.Аналогично п.7 повторить серию экспериментов по определению границы смены баз для фиксированной ошибки расположения баз и при изменяющемся зазоре.

9.Проанализировать самостоятельно варианты базирования втулко- и дискообразных деталей на разжимных и конических

36

оправках. Выполнить эскизы схем базирования для этих вариантов установок.

Литература

1.ГОСТ 21495-76. Базирование и базы в машиностроении.

2.Кошеленко А.С. Методические рекомендации к выполнению лабораторных работ по курсу "Технология машиностроения".

– М.: Изд-во УДН, 1991. – 48 с., ил.

37

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

ИССЛЕДОВАНИЕ ТОЧНОСТИ БАЗИРОВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ ПО ПЛОСКОСТИ И ДВУМ ОТВЕРСТИЯМ

Цель работы

Выявить экспериментальным путем на лабораторной учебной установке погрешность базирования деталей, ориентированных по плоскости и двум отверстиям с осями, перпендикулярными этой плоскости. Оценить влияние указанных погрешностей на точность взаимного расположения поверхностей, обработанных на различных операциях для различных вариантов относительной точности номинальных размеров базовых отверстий модели-детали и установочных элементов приспособления.

I. Теоретическая часть

Установка по двум отверстиям и плоскости, перпендикулярной осям отверстий, используется очень широко при обработке деталей малых и средних размеров типа корпусов, плит и др. Базирование приспособлений-спутников на позициях автоматических линий осуществляется по этой схеме.

Реализуется такая схема базирования опорными планками (плитами) и двумя пальцами (рис.1), при этом длина пальцев зависит от того, какая база принимается за главную. Предположим, что плоскость В принята за главную базу (рис. 1, б), которая в этом случае является установочной (реализуется планками 1, 3), лишает деталь трех степеней свободы - одного перемещения и двух вращений вокруг координатных осей. Тогда базирование дополнительными базами (отверстиями А, Б) реализуется короткими пальцами 2, 4.

Распределение опорных точек между поверхностями, входящими в комплект баз, может быть изменено, если глубина хотя бы одного из отверстий больше его диаметра, как это имеет место на рис. 1, а. В отверстии А расположены четыре опорные точки, реализуемые длинным пальцем 1. Отверстие А – главная

38

Рис.1. Примеры базирования детали плоскостью и двумя отверстиями:

а - отверстие А - главная база, двойная направляющая реализуется длинным цилиндрическим пальцем 1; отверстие Б - дополнительная база, опорная, реализуется срезанным коротким пальцем 2; В - вторая дополнительная база, опорная, плоскость малой площади контакта с опорой пальца 1; S - зазор;

б - В - главная база, установочная, реализуется опорами 1, 3 большой протяженности; отверстие А - первая дополнительная база, двойная опорная, реализуется коротким цилиндрическим пальцем 2; отверстие Б - вторая дополнительная база, опорная, реализуется коротким срезанным пальцем 4; M, N, d - размеры обработки.

39