Учебник по Технологии

также критичность компенсации и легкая возможность рекомендации, например, под влиянием внешних условий. Метод может быть рекомендован для использования в исключительных случаях.

Метод регулировки

Данный метод обеспечивает точность выходных параметров функциональных узлов изменением величины параметра компенсирующего элемента, для чего применяется специальный схемный элемент с переменными параметрами – регулировочный элемент.

Метод аналогичен подгонке, но в случае раскомпенсации есть возможность ее восстановления.

Регулировочный элемент позволяет корректировать выходные параметры также в процессе эксплуатации, т.е. компенсировать старение элементов.

Расчет точности параметров делают так же, как и в методе подгонки. Пользуясь системой уравнений погрешности выходных параметров функциональных узлов, определяют место регулировочного элемента в схеме и его тип, а затем выбирают пределы изменения параметра регулировки.

Недостатки: регулировочный элемент снижает надежность, так как его надежность значительно ниже элементов с постоянными параметрами за счет наличия токосъема, необходимости фиксации положения, трудности влагозащиты и т.п. Кроме того, наличие регулировочных элементов значительно усложняет ТП изготовления РЭС.

5.2. Методика расчета размерных цепей

Механическое соединение деталей в сборочные единицы сопровождается расчетами геометрической точности, основанными на теории размерных цепей.

Размерная цепь представляет собой совокупность взаимосвязанных звеньев (размеров), которые образуют замкнутый контур и непосредственно участвуют в решении определенной технологической задачи.

В зависимости от геометрии образованного контура размерная цепь бывает линейной, плоскостной или пространственной. Звенья размерной цепи разделяют на замыкающее (одно на цепь) и составляющие, которые, в свою очередь, бывают увеличивающие и

399

уменьшающие. Замыкающее звено определяется условиями поставленной задачи сборки, непосредственно не задается, а получается последним при ее решении.

Номинальный размер отклонения и поле допуска замыкающего звена являются функцией соответствующих звеньев. В сборочных цепях замыкающим звеном может быть зазор между деталями, смещение осей симметрии, поворот между поверхностями, перекрытие деталей и пр. Его отличительной особенностью является то, что номинальное значение размера может быть равным нулю.

Составляющими размерной цепи считаются звенья, функционально связанные с замыкающим и влияющие на него, степень и направление влияния между указанными звеньями определяются передаточным отношением (коэффициентом влияния).

Составляющие звенья называются увеличивающими, если с их увеличением увеличивается замыкающее звено, и уменьшающими – при обратном направлении влияния. На схемах размерных цепей (рис. 97) звенья изображают в виде векторов, причем увеличивающие и уменьшающие звенья обозначены стрелками, направленными в разные стороны.

а) б)

Рис. 97. Чертеж сборочной единицы (а) и размерной цепи (б)

Основное уравнение размерной цепи составляется по ее схеме и в общем случае имеет вид

400

A1α1 + A2α2 + ... + Aiαi + αΣ = 0 ,

(46)

где α1, α2 , ..., αi , α∑ – номинальные значения всех звеньев размер-

ной цепи; A1, A2 , ..., Ai – передаточные отношения составляющих звеньев на замыкающее. Для линейных цепей с параллельными звеньями передаточные отношения равны:

Ai = 1 – для увеличивающих составляющих звеньев; Ai = –1 – для уменьшающих составляющих звеньев.

В случае двух- и трехмерных цепей с линейными звеньями передаточные отношения равны косинусу угла между направлением звеньев аi и направлением замыкающего звена αΣ :

Ai = cos(α∑α i ) .

(47)

Решая уравнение (46) относительно номинального размера замыкающего звена, получаем

m−1

α∑ = ∑ Aiαi , (48)

i=1

где i = 1, 2, …, m – порядковый номер звена.

Для расчета размерных цепей используются два метода: мак- симума-минимума и вероятностный. Первый метод рекомендуется применять для малозвенных цепей высокой точности и для всех цепей малой точности, когда должна быть обеспечена полная взаимозаменяемость изделий. В этом случае максимальное (минимальное) значение размеров замыкающего звена α∑ , координата середины

поля допуска 0 ∑ , допуск на размер замыкающего звена δ∑ рассчитываются по уравнениям

αΣmax = ∑ Ai	αimax				+		∑ Ai		αimin	;	(49)
i=1						i=1
αΣmin = ∑ Ai	αimin				+	∑ Ai		αimax		;	(50)
i=1						i=1
0Σ =		m−1
		∑ Ai					0i ;				(51)
		i=1
	m−1
δΣ =		∑		Ai			δi ,				(52)
		i=1

401

где 0i и δi – координата середины поля допуска и допуск на размер составляющего звена цепи.

Если размерная цепь решена правильно, то выполняется условие

δΣ = αΣmax − αΣmin .

(53)

Достоинством метода максимума-минимума является простота выполнения расчетов, однако вследствие того, что сочетание крайних отклонений значений составляющих звеньев при сборке маловероятно, колебания замыкающего звена получаются больше действительных, а при расчете допусков на составляющие звенья по известному допуску на замыкающий размер они оказываются высокоточными.

Вероятностным методом рассчитываются размерные цепи, для которых экономически оправдан риск возможного выхода за пределы поля допуска размера замыкающего звена у части изделий. Решение получают по правилам суммирования случайных взаимозависимых величин. Координаты середины поля допуска замыкающего

звена 0Σ и допуска на размер замыкающего звена δΣ определяются из соотношений

	m−1			0i + βiδi ) − βΣδΣ ;
	0Σ = ∑ Ai (						(54)
	i=1
	δΣ =	1		m−1	2 Ki2δi2 ,
				∑ Ai			(55)
		KΣ
				i=1

где βi , βΣ – коэффициенты относительной асимметрии i-гo звена и замыкающего; Ki , KΣ – коэффициенты относительного рассеивания размеров i-го и замыкающего звеньев.

Таким образом, можно рассчитать величину замыкающего звена для произвольной размерной цепи.

5.3. Схемы базирования различных геометрических тел

Расчетный метод определения точности системы «станок− приспособление−инструмент−деталь» (СПИД) заключается в выяв-

402

лении всех факторов, влияющих на точность обработки, в определении имеющих место погрешностей, их суммировании и сравнении с заданным полем допуска.

Блок-схема факторов, влияющих на качество обрабатываемой детали, в общем виде представлена на рис. 98. Влияние этих факторов обусловливает появление погрешностей обработки.

Станок	Приспособление

	СПИД
Заготовка	Деталь

	Инструмент						Рабочий

Рис. 98. Структура системы СПИД

Параметры, влияющие на точность системы СПИД, со стороны станка:

1)глубина резания;

2)подача;

3)скорость резания;

4)геометрическая точность;

5)жесткость;

6)температурные деформации. Со стороны приспособления:

1)геометрическая точность;

2)жесткость;

3)точность установки;

4)температурные деформации. Со стороны инструмента:

1)точность;

2)точность установки;

3)жесткость;

403

4)температурные деформации;

5)износ.

Со стороны детали:

1)размер;

2)погрешности формы;

3)погрешности взаимного расположения поверхностей;

4)качество поверхностей.

Со стороны заготовки:

1)форма;

2)твердость;

3)жесткость;

4)температурные деформации и внутренние напряжения. Со стороны рабочего:

1)погрешность изготовления заготовки;

2)погрешность поднастройки станка.

Кчислу первичных погрешностей обработки относятся:

1)погрешность установки делали;

2)погрешность от упругих деформаций технологической системы СПИД;

3)погрешность настройки станка;

4)погрешность из-за геометрической неточности станков;

5)погрешность от износа режущего инструмента;

6)погрешность неточности изготовления режущего инстру-

мента;

7)погрешность из-за температурных деформаций системы;

8)погрешность из-за остаточных напряжений в детали.

Рассмотрим погрешность установки детали. Неотъемлемой частью этого рассмотрения является базирование детали.

Перед обработкой заготовка должна быть установлена на станке в строго определенном положении. Отклонение фактически достигнутого положения заготовки или изделия при установке от требуемого называется погрешностью установки. Она состоит из погрешности базирования, погрешности положения заготовки и погрешности ее закрепления.

Для правильной и надежной установки и закрепления детали необходимо и достаточно устранить шесть степеней свободы ее

404

возможного перемещения, т.е. наложить шесть двусторонних гео-
метрических связей (рис. 99).
	Y	II	6
		4,5		III
	5	1,2,3
	4
				I
				1,2,3	Х
		2	3	4,5
	6		1
Z	1,2,3
	Рис. 99. Наложение двусторонних геометрических связей
		при базировании заготовки

Стрелками и арабскими цифрами показаны устраняемые перемещения, положения двусторонних связей. Наложение этих связей достигается через соприкосновение поверхности детали с поверхностями приспособления и приложения сил и пар сил, т.е. обеспечения так называемого силового замыкания. Это обеспечивает неразрывный контакт детали с опорными элементами приспособления.

Иными словами нам необходимо произвести базирование де-

тали.

Базирование – это придание заготовке или изделию требуемого положения относительно выбранной системы координат.

База – это поверхность или выполняющее ту же функцию сочетание поверхностей, ось, точка, принадлежащая заготовке или изделию и используемая при базировании. Термины и определения по базированию даны в ГОСТ 21495–76.

Комплект баз – совокупность трех баз, образующих систему координат заготовки или изделия (см. рис. 99).

Базы подразделяются: 1. По назначению.

405

Конструкторская база – база, используемая для определения положения детали или сборочной единицы в изделии.

Основная база – конструкторская база, принадлежащая данной детали или сборочной единице и используемая для определения ее положения в изделии (рис. 100).

	I	III

II

Рис. 100. Комплект основных баз I, II, III

Вспомогательная база – конструкторская база, принадлежащая данной детали или сборочной единице и используемая для определения положения присоединяемого к ним изделия (рис. 101).

А

II

А-А

III

А I

Рис. 101. Комплект вспомогательных баз

Технологическая база – это бaзa, используемая для определения положения заготовки или изделия в процессе изготовления или ремонта, на эту базу деталь устанавливается при обработке.

Измерительная база – база, используемая для определения от-

406

носительного положения заготовки или изделия и средств измере-
ния. От нее производится измерение детали (рис. 102).
//	…	A
		A
		Рис. 102. Измерительная база

Для ее графического обозначения применяют зачерненный треугольник, который соединяют соединительной линией с рамкой допуска.

Если треугольник, указывающий базу, нельзя наглядно соединить с рамкой допуска, то базу обозначают прописной буквой и эту букву вписывают в третье поле рамки допуска.

2. По лишаемым степеням свободы.

Установочная база – база, лишающая заготовку или изделие трех степеней свободы – перемещения вдоль одной координатной оси и поворотов вокруг двух других осей – база I на рис. 102.

Направляющая база – база, лишающая заготовку или изделие двух степеней свободы – перемещения вдоль одной координатной оси и поворота вокруг другой оси – база II на рис. 102.

Опорная база – база, лишающая заготовку или изделие одной степени свободы – перемещения вдоль одной координатной оси или поворота вокруг оси – база III на рис. 102.

Двойная направляющая база – база, лишающая заготовку или изделие четырех степеней свободы – перемещений вдоль двух координатных точек и поворотов вокруг них (рис. 103).

Двойная опорная база – база, лишающая заготовку или изде-

407

лие двух степеней свободы – перемещений вдоль двух координатных осей (рис. 104).

Y Y

9

0

X

0

Z

I

Рис. 103. Двойная направляющая база, лишающая перемещения вдоль Y

и Z и поворота вокруг Y и Z

Z
0	X
I
Y
	I
0	X

Рис. 104. Двойная опорная база

3. По характеру проявления.

Скрытая база – база, заготовки или изделия в виде воображаемой плоскости, оси или точки.

Явная база – база заготовки или изделия в виде реальной

408