Шишкин Основы проектирования станочных приспособлений 2010. Конструкторскотехнологическое обеспечение машиностроительных производств Москва 2010
 Скачать 7.83 Mb.
|
|
4.2.6. Пример расчета погрешности обработки Требуется определить, будет ли обеспечиваться требуемая точность обработки (допуск радиального биения 0,1 мм) втулки (см. рис. 4.1) на операции точения. Выявим все составляющие суммарной погрешности обработки, порождающие биение обрабатываемой поверхности заготовки, используя расчетную схему, приведенную на рис. 4.1, и расчетных уравнений (4.6) и (4.7). Погрешность Δ м.о = 0, так как выполнение заданного на эскизе технического требования практически не зависит от метода обработки погрешность с = мм. Она определяется по таблице характеристик точности токарно-винторезных станков общего назначения (табл. П погрешность Δ ин = 0, так как погрешность изготовления и износа режущего инструмента влияет главным образом на изменение размера обтачиваемой поверхности, а не на радиальное биение этой поверхности погрешность Δ изм = 0,1 ⋅ 0,3 = 0,03 мм (определена как 30 % допуска на проверяемый параметр погрешность б = 0,05 мм. Определена расчетами с учетом эскиза заготовки (см. рис. 4.1). При этом принята посадка с гарантированным зазором 30h7/g6. Величина б при принятом способе установки равна максимальному зазору между отверстием заготовки и посадочным диаметром оправки. По таблицам допусков определили 30h7 = 025 0 30 + ; 30g6 = 009 , 0 025 , 0 и б = 0,025 + 0,016 + 0,009 = 0,05 мм погрешность з = 0, так как сила закрепления заготовки в направлении параметра точности не действует погрешность итак как ее величина учтена при расчете допуска на изменение предельных размеров установочных элементов погрешность Н 0, так как погрешность расположения резца относительно установочных поверхностей оправки (настройка на размер) влияет лишь на выполнение диаметрального размера и формы обрабатываемой заготовки в продольном сечении 196 погрешность П 0,025 мм. Эта погрешность определена с учетом метода обработки следующим образом П 0,25 ⋅ T = 0,25 ⋅ 0,1 = 0,025 мм. Таким образом, при выполнении рассматриваемого технического требования на данной операции будут иметь место следующие составляющие суммарной погрешности обработки С 0,01 мм Δ ИЗМ = 0,03 мм Б 0,05 мм и П 0,025 мм. Суммирование всех этих погрешностей по формулами) дает следующие результаты по предельным значениям Δ Σ = 0,01 + 0,03 + 0,05 + 0,025 = 0,115 мм вероятностным методом Δ Σ = /(0,01) 2 + (0,03) 2 + (0,05) 2 + (0,025) 2 = 0,0646 мм. Сопоставив расчетные значения погрешности обработки с допуском, получаем условия 0,115 > 0,1 и 0,0646 < 0,1. Анализируя полученные результаты, устанавливаем, что расчет по предельным значениям погрешностей не гарантирует точность выполнения проверяемого параметра, а вероятностный расчет подтверждает, что точность проверяемого параметра будет обеспечиваться. Учитывая незначительное превышение погрешности ( Δ Σ = 0,115 мм) по сравнению с допуском (Т = 0,1 мм) при расчете по предельным значениям погрешностей и значительное превышение допуска (Т = 0,1 мм) по сравнению с погрешностью ( Δ Σ = 0,0646 мм) при расчете вероятностным методом, устанавливаем, что в проектируемой оправке имеется еще и некоторый запас no точности обработки. Следовательно, проектируемая конструкция оправки будет обеспечивать требуемую точность обработки. 4.3. Расчет погрешностей сверлильных приспособлений Допуск накоординаты кондукторных втулок обычно составляет [12] п = (д, (4.8) 197 где д допуск на расстояние между обрабатываемыми отверстиями. Допуск на координаты кондукторных втулок для обработки отверстий напроход под винты, болты и резьбу обычно ±0,05…±1 мм. Рис. 4.4. Расчетные схемы допусков на координаты кондукторных втулок при использовании а – двух кондукторных втулок б – кондукторной втулки и упора в – кондукторной втулки и установочногопальца Если допуск дна координаты обрабатываемых отверстий меньше 0,1 мм, то допуск на координаты кондукторных втулок риса п д – 0,25(S 1max + S 2max + S 3max + S 4max + + Э + Э + Э + Э, (4.9) где S 1max и S 2max – максимальные зазоры между сменными кондукторными втулками и отверстиями для них S 3max и S 4max – максимальные зазоры между кондукторными втулками и режущими инструментами Э и Э – допуски радиального биения отверстий подсменные кондукторные втулки Э и Э допуски радиального биения сменных кондукторных втулок (Э и Э не более 0,007 мм для диаметров до 50 мм и не более 0,01 мм для диаметров свыше 50 мм. Если значение п, полученное по формуле (4.9), окажется меньше 0,01 мм, поле допуска по на диаметр отверстия кондукторной втулки заменяют полем допуска по G6, посадку сменной кондукторной втулки заменяют на посадку H6/g5 или обеспечивают индивидуальную пригонку кондукторной втулки с зазором 0,002 – 0,005 мм. При расчете допуска на расстояние от упора или установочной поверхности до оси кондукторной втулки (рис. 4.4, б S 2 = S 4 = Э = Э = 0. При использовании постоянных (а не сменных) кондукторных втулок S 1 = S 2 = Э = Э = 0. При расчете допуска на расстояние от установочного пальца паза, выступа и т.п. до кондукторной втулки (рис. 4.4, в S 4 = Э = Э = 0. При зависимом допуске расположения зазор S 2 равен нижнему отклонению размера пальца (паза, выступа) e i. Кроме того, формула (4.9) приобретает вид п д – 0,25(S 1max + S 2max + S 3max + Э + Э) – ω ]. (4.10) Пример. 1. Развертывают два отверстия диаметром 20H7 мм c межосевым расстоянием 100 мм + 0,08 мм. Определить допуск п на расстояние между осями отверстий в кондукторе для сменных кондукторных втулок. Приближенное решение получим, пользуясь формулой (4.8): п 0,3 – 0,08 = 0,024 мм. 199 Точное решение. В приложении диаметр развертки для обработки отверстия диаметром 20H7 составит 0,013 0,007 20 + + мм. Минимальный диаметр развертки 20,007 мм. В приложении диаметр отверстия кондукторной втулки с полем допуска G7 составит 0,041 0,020 20 + + мм. Максимальный диаметр отверстий втулки 20,041 мм. 3. Максимальный зазор между разверткой и отверстием кондукторной втулки S 3max = S 4max = 20,041 –20,007 мм. 4. Пользуясь ГОСТ 18431–73 на сменные кондукторные втулки, находим, что номинальный наружный диаметр втулки для установки в отверстие кондуктора составит 32 мм. 5. Принимаем посадку втулки в отверстие кондуктора 32H7/g6. 6. Максимальное значение диаметра Н отверстия под втулку составит 32,025 мм. 7. Минимальное значение наружного диаметра 32g6 втулка составит мм. 8. Максимальные зазоры между втулкой и отверстием в кондукторе мм. 9. Назначаем допуски радиального биения отверстий под втулки и самих втулок. Поскольку диаметры меньше 50 мм, Э 1 = Э = Э = Эмм. По формуле (4.9) допуск п = 0,8 ⋅ 0,08 – 0,25 (2 ⋅ 0,05 + 2 ⋅ 0,34 + 4 ⋅ 0,007) = 0,016 мм. 4.4. Расчет погрешностей приспособлений с делительными устройствами На точность взаимного расположения обрабатываемых поверхностей в большинстве случаев (60 – 90 %) влияют погрешности, вносимые делительными устройствами приспособления, ив меньшей степени погрешности, вносимые методом обработки. Поза- данной точности деления при обработке детали классифицируют на группы высокой, средней, низкой точности. Детали высокой группы (точность до 0,1 мм) составляет 20 % деталей, требующих угловых или линейных делений. Для них основные детали делительного устройства следует обрабатывать по 7-му квалитету. Детали средней точности (0,1 – 0,3 мм) составляют 38 %. Для них детали делительного устройства должны обрабатываться по 8-му квалитету. Детали низкой точности (свыше 0,3 мм) составляют 42 %. Для них детали делительного устройства следует обрабатывать по 9-му квалитету [29]. Для обеспечения заданной точности взаимного расположения обрабатываемых поверхностей деталей следует учитывать соотношение радиуса д, координирующего положения обрабатываемых плоскостей детали, и радиуса пр, координирующего положение делительного устройства приспособления по их общей оси поворота. Приняты два соотношения д < при д > пр. Между размерами деталей и приспособлений для их закрепления существует зависимость пр = д, где пр – диаметр планшайбы приспособления д – наружный диаметр детали k – коэффициент. Приняты два вида закрепления деталей. Внутреннее закрепление, при котором зажимные элементы не выходят за размеры детали, и наружное, при котором зажимные элементы расположены с внешней стороны детали. Внутренне закрепление является доминирующим, наружное применяют для закрепления мелких деталей (22 %), обрабатываемых в приспособлениях с диаметром планшайбы до 320 мм. Значение коэффициента k при наружном закреплении деталей приведены в табл. 4.1. Большие значения коэффициента k соответствуют меньшим значениям размеров деталей k = 1 + д, где m – величина зависящая от зажимных устройств, мм. Приспособления с делительными устройствами в основном применяют при фрезеровании, сверлении и реже при притягивании, растачивании и долблении. Таблица 4.1 Деталь д, мм k 35 – 55 4,5 – 7,9 55 – 95 2,9 – 2,1 Мелкая 95 – 300 2,1 – 1,7 Средняя 300 – 500 1,7 – 1,3 Крупная 500 – 750 1,15 – 1,1 Приспособления с делительными устройствами подразделяют на приспособления с вертикальной осью вращения – столы – и приспособления с горизонтальной осью вращения – стойки. Применяют различные конструкции приспособлений с делительными устройствами, но все они имеют два характерных конструктивных элемента подвижный (прямолинейного перемещения или поворотный) и делительный, обеспечивающий фиксирование подвижного элемента в заданном положении. Устройство представляет собой пару, состоящую из фиксатора и делительного элемента. Делительный элемент связан с поворотной частью приспособления, а фиксатор с неподвижным корпусом. На поворотной части приспособления устанавливаются базирующие и зажимныеэлементы. В зависимости от точностных возможностей и конфигурации поверхностей сопряжения фиксатора и делительного диска делительные устройства подразделяют на восемь групп (табл. 4.2). Точность делительного устройства зависит от зазора между фиксатором и направляющей втулкой, зазора между фиксатором и гнездом делительного диска, допуска на межцентровое расстояние гнезд, эксцентриситета между осями наружной и внутренней поверхностей гнезда-втулки, степени износа сопряженных поверхностей. Погрешность д делительных устройств, показанных на схемах 1, 4, 5, равна зазору S. Погрешность делительных устройств показанных на схемах 2, 7, 8, д = S/L (L + 2L 1 ), где L – длина направляющей части фиксатора L 1 – длина от торца направляющей втулки фиксатора до периферии делительного диска, а устройств, показанных на схемах 3 и 6, д 1 пр пр = + + , (4.11) Погрешность д увеличивается при увеличении зазора S и уменьшается с увеличением длины направляющей части. Длину направляющей части фиксатора принимают равной 2,5 диаметрами более. Однако увеличение длины L уменьшает погрешность д. Погрешность ф, обусловленная зазором S 1 , представляет собой смещение оси гнезда делительного диска. Эта погрешность равна зазору и имеет место в устройствах, показанных на схемах 1, 2 и 3. 202 Таблица 4.2 Типы делительных устройств 203 Продолжение табл. 4.2 Погрешность Δ α , обусловленная неточностью взаимного расположения отверстий в делительном диске, зависит от метода обработки. Обработку этих отверстий в большинстве случаев выполняют на координатно-расточных станках с использованием плоских поворотных столов, предельная погрешность угловых перемещений которых 3 – 4" при диаметрах планшайбы 600 – 800 мм и 8" – при диаметрах 200 – 300 мм. Точность межосевых расстояний независимо от способа перемещения стола примерно одинакова, однако при диаметрах делительных дисков более 2000 мм эта точность оказывается выше на 30 – 35 % при перемещении стола по прямой, чем при его вращении. Погрешность Δ ε , связанная с неточностью изготовления наружной и внутренней поверхностей втулки, зависит также от метода обработки и равна 0,005 – 0,007 мм. Погрешность и устанавливается расчетом, исходя из условия обеспечения требуемой точности обработки. Погрешности д, ф, Δ α , Δ ε при проектно-точностном расчете относят к категории случайных, а погрешность и – к категории систематических. В этом случае суммарная погрешность делительного устройства 2 2 2 д фи = Δ + Δ + Δ + Δ + Δ . (4.12) 204 Рис. 4.5. Номограмма для расчета точности делительных устройств Когда определяют фактическую точность, известными становятся величина и знак погрешностей Δ α и Δ ε , те. их можно отнести к систематическим погрешностями суммарная погрешность 2 д фи = Δ + Δ + Δ + Δ + Δ . (4.13) Формула применима к устройствам, выполненным по схемами. Для устройства, показанного на схеме 3, 2 д фи = Δ + Δ + Δ + Δ ; (4.14) для устройства по схеме 5 д и = ⋅ Δ + Δ + Δ ; (4.15) 205 для устройства по схемам 6, 7, 8 2 2 д и = Δ + Δ + Δ + Δ . (4.16) Для расчетов, связанных с определением зазоров S и S 1 при проектировании делительных приспособлений, следует пользоваться номограммой, приведенной на рис. 4.5. Правая часть номограммы позволяет в зависимости от размера д и вида закрепления детали определить диаметр пр планшайбы и размер пр, координирующий положение его делительного устройства. Левая часть номограммы позволяет в зависимости от заданного чертежом допуска на деталь δ определить Δ, выбрать схему конструктивного исполнения делительного устройства и зазор S в зависимости от соотношения координирующих размеров детали д и приспособления пр. Контроль станочных приспособлений Контроль приспособлений производится через определенные промежутки времени и по соответствующей методике [29]. На рисунках, которые представленных ниже приведены схемы проверки соответствующих параметров. Отклонение от перпендикулярности рабочей поверхности угольника к поверхности планшайбы На плите устанавливают планшайбу 1. Головка 2 индикаторного угольника настраивается на нуль. Угольник помещают так, чтобы обе головки контактировали с плоскостью угольника, при этом нижняя головка должна показывать нуль. Измерение проводят в направлениях I – I и II – II. Отклонение стрелки верхней головки определяет отклонение отпер- пендикулярности. Угольник представляет собой компоновку из жесткого угольника с двумя вертикально расположенными индикаторами 206 Отклонение от перпендикулярности оси отверстия к плоскости Прижимную (опорную) плиту 1 прижать к угольнику 4. Установить оправку 3. Индикатор установить так, чтобы наконечник касался образующей оправки. Индикатор перемещают в направлении. Проверку проводят в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Отклонение определяют как наибольшую разность показаний индикатора Индикатор 1 устанавливают так, чтобы наконечник касался образующей оправки 2, был перпендикулярен к ней. Индикатор перемещают в направлении. Измерения проводят по двум диаметрально противоположным образующим оправки при ее повороте на 180°. Отклонение определяют как наибольшую разность показаний индикатора Радиальное биение цилиндрического и конического отверстий Для конических отверстий Индикатор устанавливают так, чтобы наконечник касался контролируемой поверхности и был перпендикулярен коси отверстия. Шпиндель приводят во вращение. Радиальное биение определяют как разность между наибольшими наименьшим показаниями индикатора Для цилиндрических отверстий у торца планшайбы на расстоянии 100 мм В центральное отверстие планшайбы 1 плотно вставляется цилиндрическая оправка 3. Индикатор 2 устанавливается так, чтобы его измерительный наконечник касался поверхности оправки. Шпиндель приводится во вращение. Величину радиального биения определяют как разность между наибольшими наименьшим показаниями индикатора 207 Радиальное биение наружной цилиндрической поверхности относительно оси вращения При консольной установке Приспособление 1 устанавливают на контрольную стойку. Индикатор 2 закрепляют так, чтобы наконечник касался поверхности и был направлен перпендикулярно к ее оси. Приспособление приводят во вращение. Радиальное биение определяют как разность между наибольшими наименьшим показаниями индикатора Торцовое биение контролируемой поверхности относительно оси вращения При горизонтальной оси При вертикальной оси Настойку устанавливают приспособление 1. Индикатор 2 устанавливают так, чтобы наконечник касался у периферии торцовой поверхности приспособления и был перпендикулярен к ней. Приспособление приводят во вращение. Измерение проводят не менее чем в двух диаметрально противоположных точках. Торцовое биение определяют как разность между наибольшими наименьшим показаниями индикатора 208 Отклонение от плоскости На поверхности 1, в направлениях I – I, II – II, III – III на двух регулируемых опорах 4 (плоскопараллельных концевых мерах длины) устанавливают контрольную линейку 3 дополучения одинаковых показателей индикатора 2 на концах линейки. По длине линейки более 300 мм опоры должны устанавливаться на расстоянии 2 – 3 мм от края линейки. На контролируемой поверхности перемещают индикатор так, чтобы его наконечник касался поверхности линейки и был перпендикулярен к ней. Отклонение определяют как наибольшую алгебраическую разность показаний индикатора в каждом положении Отклонение от параллельности рабочих поверхностей основанию На поверхности приспособления 1 на двух регулируемых опорах 4 (плоскопараллельных концевых мерах длины) устанавливают контрольную линейку 3 дополучения одинаковых показаний индикатора 2 на концах линейки. При длине линейки более 500 мм опоры должны устанавливаться на 2 – 3 мм от края линейки. По плите перемещают индикатор так, чтобы его наконечник касался поверхности линейки и был перпендикулярен к ней. Отклонения определяют как наибольшую алгебраическую разность показаний индикатора в каждом положении линейки Отклонение от параллельности рабочих плоскостей между собой На плите устанавливают планшайбу 1 с закрепленным на ней угольником 3. На поверхности планшайбы устанавливают индикатор 2 так, чтобы его наконечник касался торца угольника перпендикулярно к нему. Измерение проводят в направлении I – I. Отклонение определяют как наибольшую алгебраическую разность показаний индикатора в крайних положениях 209 Отклонение от параллельности поверхностей баз коси центрирующего отверстия В отверстие кондуктора 1 вставляют цилиндрическую оправку 3. Индикатор 2 устанавливают так, чтобы его наконечник касался оправки. Перемещают подставку индикатора в направлении I – I. Измерение проводят по двум диаметрально противоположным образующим оправки при ее повороте на 180 °. Отклонение определяют средней алгебраической разностью обоих измерений Отклонение от перпендикулярности оси направляющей колонки Индикатор 2 устанавливают так, чтобы его наконечник касался образующей колонки 1 и был перпендикулярен к ней. Индикатор перемещают в вертикальном направлении. Измерения проводят по двум диаметрально противоположным образующим колонки при ее повороте на 180°. Отклонение определяют как наибольшую разность показаний индикатора Отклонение от перпендикулярности оси центрирующего отверстия рабочей плоскости Индикатор 2 устанавливают так, чтобы наконечник касался плоскости 1 и был перпендикулярен к ней. Индикатор перемещают, вращая вертушку 3. Отклонение определяют как половину разности наибольшего и наименьшего показаний индикатора Отклонение от перпендикулярности вертикальной плоскости к основанию Индикатор 2 устанавливают так, чтобы наконечник касался проверяемой поверхности и был перпендикулярен в ней. Индикатор перемещают в направлениях. Отклонение определяют как наибольшую разность показаний индикатора |