Основы Технологии Машиностроения (лекции) - 1. Конспект лекций Основы технологии машиностроения
 Скачать 3.33 Mb.
|
|
7.3. Базирование диска Деталь типа «диск», как правило, имеет две плоскости симметрии, которые, пересекаясь, образуют ось, и хорошо развитые торцовые поверхности. Базирование детали типа «диск» с использованием двусторонних связей приведено на рис. 7.9. Рис.7.9. базирование детали типа «диск» При базировании детали типа «диск» в качестве баз используются ось и две плоскости, которые образуют комплект, включающий в себя установочную, двойную опорную и опорную базы (рис.7.10). Рис.7.10. Комплект баз деталей типа «диск» Установочная база – лишает деталь трех степеней свободы. Эта база была рассмотрена при базировании призматической детали. У диска эта база выполняет ту же функцию – она лишает деталь одного перемещения и двух вращений. Первая двусторонняя связь (первая опорная точка) лишает деталь перемещения вдоль оси (рис.7.9); вторая – вращения вокруг оси параллельной ; третья – вращения вокруг оси параллельной Двойной опорной базой называется база, которая накладывает 2 двусторонние связи и лишает деталь 2 перемещений во взаимно перпендикулярных направлениях. Обе двусторонние связи накладываются на оси, но одна в горизонтальной, а другая в вертикальной плоскости симметрии. Опорная база накладывает одну двустороннюю связь и лишает деталь типа «диск» вращения вокруг своей оси. Располагается такая база как можно дальше от оси в горизонтальной или вертикальной плоскости симметрии. Реализуется в виде паза или лыски на цилиндрической поверхности детали. Итак, при базировании любой детали действует правило «шести точек». Сущность его такова: для определения положения детали необходимо и достаточно лишить ее шести степеней свободы, то есть задать координаты шести точек. При нарушении правила шести точек появляется неопределенность базирования. Базирование необходимо на всех стадиях создания изделия. Несмотря на разнообразие задач, возникающих при этом, ГОСТом 21495 предусмотрена классификация баз по трем признакам: по решаемым задачам, по числу лишаемых степеней свободы и по конструктивному оформлению. Схематично классификация баз представлена на рис.7.11. Рис.7.11. Классификация баз Конструкторской базой называется база, которая определяет положение детали или сборочной единицы (СЕ). Различают конструкторские базы основные и вспомогательные. Основная база – база, принадлежащая детали и используемая для определения ее положения в изделие. Вспомогательная база – база, принадлежащая детали используемая для определения положения присоединяемой к ней детали. Технологическая база называется база, которая определяет положение заготовки или изделия в процессе изготовления и ремонта. Измерительной базой называется база, которая определяет положение заготовки или изделия и средств измерения. По числу лишаемых степеней свободы базы различают: установочную, направляющую, опорную, двойную направляющую, двойную опорную. Характеристики этих баз были рассмотрены выше при изучении базирования различных деталей. По конструкторскому оформлению различают базы явные и скрытые. Явной базой называется реальная поверхность, разметочная риска или точка пересечения рисок. Скрытой базой называется ось, воображаемая поверхность или точка. Схемы базирования при использовании скрытых баз приведены на рис.7.12. Рис.7.12. Базирование деталей с использованием явных и скрытых баз ЛЕКЦИЯ 8 8. Теория размерных цепей Размерные цепи отражают объективные размерные связи в конструкции машины, технологических процессах изготовления ее детали и сборки, при измерении, возникающие в соответствии с условиями решаемых задач. 8.1. Основные понятия и определения Размерная цепь – совокупность размеров, непосредственно участвующих в решении поставленной задачи и образующих замкнутый контур. Обозначаются размерные цепи прописными буквами русского алфавита ( ) и строчными буквами греческого алфавита ( , …, кроме , , , , ). Размеры, образующие размерную цепь, называют звеньями размерной цепи. Одно звено в размерной цепи замыкающее (исходное), а остальные – составляющие. Замыкающим (исходным) звеном размерной цепи называют звено, получающееся последним или первым (исходным) при ее построении. Замыкающее (исходное) звено отличается значком - (рис.8.1). Составляющим звеном размерной цепи называют звено размерной цепи, функционально связаны с замыкающим звеном. Составляющие звенья, в зависимости от их влияния на замыкающее звено, бывают увеличивающие или уменьшающие: Увеличивающим звеном называется звено, при увеличении которого, замыкающее звено увеличивается. Такоезвено обозначается стрелочкой слева направо над буквой - (рис.8.1). Уменьшающим звеном называется звено, при увеличении которого, замыкающее звено уменьшается. Такое звено обозначается стрелочкой справа налево над буквой - (рис.8.1). Компенсирующее звено – звено, за счет изменения величины которого, достигается требуемая точность замыкающее звено. Выделяется такое звено заключением его в квадрат (рис.8.1). Общее звено – звено, одновременно принадлежащее нескольким размерным цепям. В его обозначении используются столько букв, звеньями скольких цепей оно является – Рис.8.1. Размерная цепь Размерные цепи удобно классифицировать по характеру решаемой задачи, содержанию, характеру звеньев, геометрическому представлению и виду связи. Схематично классификация представлена на рис.8.2. Рис.8.2. Классификация размерных цепей По характеру решаемой задачи размерные цепи различают конструкторские, технологические, измерительные. Конструкторская размерная цепь – размерная цепь, определяющая расстояние или относительный поворот поверхностей (осей) в деталях. Примером конструкторской размерной цепи служит размерная цепь, приведенная на рис.8.1. Технологические размерные цепи – размерные цепи, обеспечивающие требуемые расстояние или относительный поворот поверхностей изделия в процессе их изготовления. Технологические размерные цепи бывают первого и второго рода. К технологическим цепям первого рода относят технологические системы, связывающие между собой оборудование (станок), приспособление, инструмент и деталь - ОПИД. Пример подобной технологической системы приведен на рис.8.3, где – оборудование (станок) – – приспособление – ; – инструмент – ; – деталь - Замыкающим звеном технологической цепи первого рода ( ) является звено, заключенное между режущей кромкой инструмента и базой (или соответствующими осями). Так в цепи, приведенной на рис.8.3, звено , является замыкающим и принадлежит детали; звеньям принадлежат станку (являются конструктивными элементами станка); звенья принадлежат приспособлению (являются конструктивными элементами приспособления или другой технологической оснастки); звено принадлежит инструменту (ширина дисковой фрезы). Изображать технологическую цепь первого рода можно подробно (рис.8.3 а) или упрощенно (рис.8.3 б). Рис.8.3. Технологическая размерная цепь первого рода: а) – подробное изображение технологической цепи первого рода; б) – упрощенное изображение технологической цепи первого рода К технологическим цепям второго рода относятся размерные цепи, связывающие отдельные операции, переходы (цепи первого рода). Для того чтобы выявить технологическую цепь второго рода, необходимо проанализировать весь технологический процесс изготовления детали, от операции, на которой заканчивается решение поставленной задачи, до начала технологического процесса. На рис.8.4 представлен анализ технологического процесса изготовления валика, у которого необходимо обеспечить длину ступени . При изготовлении валика в решении поставленной задачи участвуют цепи первого и второго рода. К цепям второго рода относятся размерная цепь , которая связывает операции (переходы) получения левой и правой шеек валика; и размерная цепь , которая связывает операции (переходы) получения одной из шеек и торцов заготовки. Размерные цепи являются цепями первого рода. Рис. 8.4. Технологические цепи второго рода Измерительная размерная цепь – цепь, с помощью которой познается значение измеряемого размера, относительного поворота, расстояния поверхностей или их осей изготовленного или изготавливаемого изделия (рис.8.5). Рис.8.5. Измерительная размерная цепь Если рассматривать измерение как процесс, то можно встретить цепи первого и второго рода так же, как и в технологическом процессе (рис.8.6). По содержанию размерные цепи бывают основные и производные. Основная размерная цепь – цепь, замыкающим звеном которой является размер (расстояние, относительный поворот), обеспечиваемый в соответствии с решением основной задачи (цепь на рис.8.3). Производная размерная цепь – цепь, замыкающим звеном которой является одно из составляющих звеньев основной размерной цепи (цепи и на рис.8.3). Производная размерная цепь раскрывает содержание составляющего звена основной размерной цепи. По характеру звеньев размерные цепи бывают линейные и угловые. Рис.8.6. Познание размера Линейная размерная цепь – цепь, звеньями которой являются линейные размеры. Они обозначаются прописными буквами русского алфавита ( ) и двусторонней стрелочкой. Угловая размерная цепь – цепь, звеньями которой являются угловые параметры. Они обозначаются строчными буквами греческого алфавита ( ) и односторонней стрелочкой (рис. 8.3). По геометрическому представлению цепи бывают плоские и пространственные. Плоская размерная цепь – цепь, звенья которой расположены в одной или нескольких параллельных плоскостях. Пространственная размерная цепь — цепь, звенья которой расположены в непараллельных плоскостях. По виду связей размерные цепи бывают параллельные, последовательно и параллельно-последовательно связанные. Параллельно связанные цепи – цепи, имеющие одно или несколько общих звеньев (рис.8.7 а). Последовательно связанные цепи – цепи, в которых каждая последующая имеет одну общую базу с предыдущей (рис.8.7 б). Параллельно последовательно связанные цепи (комбинированные) – цепи, имеющие оба вида связей (рис.8.7 в). Рис.8.7. Различные виды связей размерных цепей 8.2. Постановка задачи и выявление размерной цепи Выявление размерной цепи в практике использования теории размерных цепей, является наиболее сложным. Каждой задаче соответствует только одна, единственная размерная цепь. Выявление любой размерной цепи начинается с нахождения ее замыкающего звена. Смысл задачи, возникающей при конструировании, изготовлении или измерении изделия связывается с замыкающим звеном. При конструировании изделия переход от поставленной задачи к нахождению замыкающего звена заключается в выявлении такого линейного или углового размера, от значения которого полностью зависит решение поставленной задачи. При изготовлении изделия замыкающим звеном размерной цепи является размер, точность которого должна быть обеспечена технологическим процессом. При измерении замыкающим звеном является измеренный размер. Допуск замыкающего звена устанавливается следующим образом: • в конструкторских размерных цепях исходя из служебного назначения; • в технологических размерных цепях в соответствии с допуском, который необходимо получить в результате осуществления технологического процесса; • в измерительных размерных цепях исходя из требуемой точности измерения. Выявив замыкающее звено, приступают к нахождению составляющих звеньев размерной цепи. Составляющими звеньями конструкторских размерных цепей могут быть: • расстояния (относительные повороты) между поверхностями (их осями) деталей, образующих замыкающее звено, и основными базами этих деталей; • расстояния (относительные повороты) между поверхностями вспомогательных и основных баз деталей, непосредственно участвующих в решении поставленной задачи своими размерами. Для нахождения размерной цепи следует идти от поверхностей( или их осей) деталей, образующих замыкающее звено, к основным базам этих деталей, от них – к основным базам деталей, базирующих первые детали, до образования замкнутого контура (рис.8.8). Несовпадения (зазоры, несоосности) основных и вспомогательных баз соединяемых деталей учитываются отдельными звеньями. Рис.8.8. Выявление размерной цепи. ЛЕКЦИЯ 9 9. Методы расчета размерных цепей. Методы достижения точности 9.1. Методы расчета размерных цепей Размерные цепи являются одной из разновидностей связей, действующих в машине и производственном процессе ее изготовления. Поэтому все теоретические положения о связях распространяются на размерные цепи в той же мере, как и на другие виды связей. Количественную связь замыкающего звена с составляющими звеньями отражает уравнение размерной цепи: Из схемы плоской размерной цепи А с параллельными звеньями (рис.9.1) видно, что номинальное значение замыкающего звена равно алгебраической сумме номинальных значений составляющих звеньев, в которой увеличивающие звенья имеют знак "+", а уменьшающие - знак "-": Рис.9.1.Плоская размерная цепь с параллельными звеньями Влияние составляющих звеньев на замыкающее звено можно учесть в уравнении размерной цепи с помощью передаточных отношений. Это дает возможность записать уравнение размерной цепи в общем виде: , где — порядковый номер составляющего звена; — передаточное отношение i-го составляющего звена; для плоских размерных цепей с параллельными звеньями; = 1 для увеличивающих составляющих звеньев, = –1 для уменьшающих составляющих звеньев. Согласно количественной связи средних значений функции и аргументов, рассмотренных выше, среднее значение замыкающего звена может быть определено: Для рассматриваемой размерной цепи (рис.9.1), уравнение будет показано выглядеть так: Но среднее допустимое значение любой величины может быть выражено через ее номинальное значение и координату середины поля допуска: , поэтому: Вычитая из этого уравнения уравнение номиналов размерной цепи получим уравнение координат середин полей допусков: Координата середины поля допуска замыкающего звена плоской размерной цепи с параллельными звеньями равна алгебраической сумме координат середин полей допусков составляющих звеньев с учетом их собственных знаков, т.е. , или Все рассуждения, касающиеся координат середин полей допусков, в полной мере распространяются и на координаты середин полей рассеяния. Поэтому по аналогии будем иметь или При расчетах полей допусков или полей рассеяния могут быть использованы два метода: 1. расчет на максимум—минимум; 2. вероятностный расчет. 9.1.1. Метод расчета на максимум—минимум Метод расчета на максимум—минимум учитывает только предельные отклонения звеньев размерной цепи и самые неблагоприятные их сочетания. Например, в размерной цепи показанной на рис.9.2, предельные отклонения замыкающего звена будут при следующих сочетаниях предельных отклонений составляющих звеньев: ; Вычитая почленно из первого равенства второе, получим Но разность верхнего и нижнего предельных отклонений какой-то величины есть поле допуска, в пределах которого допустимы ее отклонения, поэтому Это положение действительно и для размерных цепей с числом составляющих звеньев , что дает право записать формулу в общем виде: , где – число составляющих звеньев в размерной цепи. Рис.9.2. Размерная цепь и допуски, ограничивающие отклонения ее звеньев При суммировании допусков учитывают абсолютные значения передаточных отношений, поскольку значения полей допусков всегда положительны. Это значит, что для плоских размерных цепей с параллельными звеньями , так как = 1. Таким образом, поле допуска замыкающего звена плоской размерной цепи с параллельными звеньями равно сумме абсолютных значений полей допусков всех составляющих звеньев. Формула, учитывающая связь поля рассеяния значений замыкающего звена (его отклонений) с полями рассеяния значений составляющих звеньев (их отклонений), может быть получена путем аналогичных рассуждений. Таким образом, поле рассеяния замыкающего звена может быть определено: ; для плоских размерных цепей с параллельными звеньями 9.1.2. Теоретико-вероятностный метод расчета Вероятностный метод расчета учитывает рассеяние размеров и вероятность различных сочетаний отклонений составляющих звеньев размерной цепи. Теоретическую основу для установления связи между полем допуска замыкающего звена и полями допусков составляющих звеньев размерной цепи дают положения теории вероятностей, касающиеся функции случайных аргументов. Согласно этим положениям , где - коэффициент риска, характеризующий процент выхода значений замыкающего звена (его отклонений) за пределы установленного на него допуска; - коэффициент, характеризующий выбираемый теоретический закон рассеяния значений — го составляющего звена (его отклонений). Возможное поле рассеяния замыкающего звена при известных полях рассеяния , составляющих звеньев, коэффициентах , и выбранном коэффициенте можно рассчитать по формуле В плоских размерных цепях, имеющих звенья, расположенные под углом к выбранному направлению, каждое из таких звеньев можно заменить его проекцией на это направление. Тем самым любую плоскую размерную цепь можно привести к размерной цепи с параллельно расположенными звеньями. 9.2. Методы достижения точности замыкающего звена. Методы полной и неполной взаимозаменяемости Обеспечение точности создаваемой машины сводится к достижению требуемой точности замыкающих звеньев размерных цепей, заложенных в ее конструкцию, и размерных цепей, возникающих в процессе изготовления машины. Задача обеспечения требуемой точности замыкающего звена в зависимости от предъявляемых к нему требований, типа и условий производства может быть решена экономично одним из пяти методов: |