Шишкин Основы проектирования станочных приспособлений 2010. Конструкторскотехнологическое обеспечение машиностроительных производств Москва 2010
 Скачать 7.83 Mb.
|
|
1.1.3. Правило шести точек Как отмечалось выше, при установке заготовки в приспособление необходимо однозначно определить ее положение в пространстве, те. произвести базирование путем наложения на заготовку двусторонних геометрических связей, лишающих ее всех шести степеней свободы. Моделью одной двусторонней связи, лишающей заготовку одной степени свободы, может служить шар, расположенный между двумя плоскими параллельными поверхностями (рис. 1.3) [2]. Как следует из представленной модели, шар (заготовка) лишается только одной степени свободы перемещения относительно оси Z. Все остальные пять степеней свободы (перемещения относительно осей X и Y и повороты относительно осей X, Y и Z) у шара не лишены. 13 Рис. 1.3. Модель двухсторонней связи В приспособлениях такими связями являются точки контакта заготовки с элементами приспособления (установочные и зажимные элементы. Это правило в технологии машиностроения называется правилом шести точек. На рис. 1.4 представлена схема базирования призматической заготовки относительно выбранной системы координат OXYZ. Рис. 1.4. Схема базирования призматической заготовки I, II, III – комплекты баз заготовки 1…6 – двухсторонние связи (точка контакта) 0 14 Наиболее устойчивое положение заготовка такой формы занимает, если опирается на плоскость, имеющую наибольшую площадь. Плоскость в пространстве, как известно, однозначно определяется тремя точками (1, 2, 3). Тогда плоскость OXY лишает заготовку трех степеней свободы перемещения вдоль оси Z и поворотов вокруг осей X и Y. Согласно определению база I по лишае- мым степеням свободы является установочной. Из оставшихся боковых поверхностей более высокую точность базирования обеспечит плоскость, имеющая большую длину, так как определяет в пространстве линию, которая определяется двумя точками. Увеличение расстояния между точками контакта ведет к повышению точности установки. Тогда точки контакта 4 и 5 лишают заготовку перемещения вдоль оси X и поворота относительно оси Z. Такая база (II), согласно определению, является по лишаемым степеням свободы направляющей. Оставшаяся база III лишает заготовку одной степени свободы перемещения вдоль оси Y) и является опорной. Таким образом, заготовка лишена всех шести степеней свободы, те. ее базирование завершено. Выбор баз для призматической заготовки проводится таким образом установочная база (наибольшая площадь) → направляющая база (наибольшая длина) → опорная база (оставшаяся плоскость, что является правилом выбора баз для призматической заготовки. Следует иметь ввиду, что поверхности баз (установочной и направляющей) могут быть ступенчатыми. Для схематического изображения комплекта баз при базировании существуют определенные правила. Условное изображение баз на заготовке являются теоретической схемой базирования. Схема базирования – схема расположения опорных точек на базах заготовки или изделия. Опорная точка – точка, символизирующая одну из связей заготовки или изделия с избранной системой координат. Условное изображение опорной точки приведено на рис. 1.5. При оформлении теоретической схемы базирования следует соблюдать определенные правила. 15 а б Рис. 1.5. Условное изображение опорной точки а – вид спереди б – вид сверху Каждая опорная точка на теоретической схеме базирования нумеруется. Нумерация опорных точек начинается с базы, лишающей заготовку большего количества степеней свободы. Если в какой-либо проекции опорная точка оказывается совмещенной с другой, то изображается знак одной опорной точки с номерами совмещенных опорных точек. Допускается изображать знак опорной точки на выносных линиях. В случае расположения опорных точек на базе, которая является невидимой по отношению к плоскости чертежа, знаки опорных точек изображаются штриховой линией. Количество видов заготовки на схеме базирования зависит от сложности заготовки и должно быть достаточным для полного понимания комплекта баз. Пример теоретической схемы базирования для призматической заготовки представлен на рис. 1.6. Следует помнить, что теоретическая схема базирования заготовки и операционный эскиз не являются одними тем же и недопустима замена одного другим. Теоретическая схема базирования разрабатывается на начальной стадии проектирования приспособления на основании операционного эскиза технологической операции. Операционные эскизы являются графической частью технологической документации и оформляются по своим правилам ГОСТ 3.1128–93). 16 Рис. 1.6. Теоретическая схема базирования заготовки потрем поверхностям Многообразие геометрических форм заготовок по сочетанию поверхностей, соотношениям размеров последних, обусловливает различные схемы базирования. В тоже время можно выделить типовые схемы базирования заготовок, которые охватывают наиболее часто встречающиеся формы заготовок. 1.2. Типовые схемы базирования заготовок При всем многообразии геометрических форм, размеров ивы- полняемых операций целесообразно выделить наиболее часто применяемые схемы базирования заготовок. Абсолютно все варианты базирования заготовок рассмотреть невозможно, но другие варианты, не являющиеся типовыми, представляют в своем большинстве сочетание элементов типовых схем базирования или их развитие. Принципиальным различием в типовых схемах базирования заготовок является выбор поверхностей, линий, точек, используемых в качестве баз, причем при тех или иных сочетаниях их геометрических размеров и характеру проявления. Теоретические схемы базирования заготовок представлены для максимально упрощенных, насколько возможно в каждом конкретном случае, геометрических форм. То есть реальные заготовки по конструкции содержат ступеньки, пазы, канавки, отверстия и т.д., конструктивно требуемые в заготовке. Использование принципа упрощения способствует более простому пониманию при рассмотрении сути вопроса [3]. 17 1.2.1. Базирование заготовки потрем плоским поверхностям К данной схеме базирования относится базирование призматических заготовок (корпусов, коробок скоростей, головок блоков, корпусов редукторов, плит и т.д.). Схема базирования заготовок данной формы представлена на рис. 1.7 и полностью соответствует правилу шести точек. На рис. 1.7, 1.8, 1.9 [4, 5] показаны варианты реализации типовой схемы базирования в конкретных конструкциях приспособлений. Представленные примеры конструкций приспособлений по специализации относятся к универсальным наладочным (см. рис. 1.7), универсально-сборным (точнее, комплект универсально-сборной переналаживаемой оснастки УСПО) (см. рис. 1.8) и специальное необратимое приспособление (НСП) (см. рис. 1.9). Рис. 1.7. Универсальные переналаживаемые тисы 1 – губка подвижная 2 – рычаг 3 – губка неподвижная 4 – винт регулировочный 5 – плита 6 – кран распределительный 7 – рукоятка распределительная 8 – основание 9 – шток 10 – поршень 11 – пневмоцилиндр; 12 – корпус. 18 Рис. 1.8. Двухместное приспособление для установки заготовок корпусной детали 1 – опора 2 – заготовка 3 – гидроцилиндр 4 – упор 5 – опора 6 – болт крепления гидроцилиндра 7 – штуцер 8 – гидроплита Рис. 1.9. Специальное двухместное приспособление для призматических заготовок 1, 17 – рычаги нижние 2, 16 – оси 3, 15 – толкатели 4, 14 – пружины 5, 13 – винты регулировочные 6, 12 – оси 7, 11 – прихваты; 8, 10 – заготовки 9 – установочная деталь 18 – полость пневмокамеры; 19 – плунжер 20 – траверса 19 1.2.2. Базирование заготовки по плоской и наружной цилиндрической поверхностям По плоской и наружной цилиндрической поверхностям базируют заготовки типа диска и вала. Различное соотношение диаметральных и линейных размеров оказывает существенное влияние на схемы базирования. К заготовкам типа диска относятся заготовки, у которых их высота h меньше или равна половине диаметра D (h ≤ D/2), тек дискам относятся детали в виде колец, фланцев и т.п. [6]. Валы, согласно классификатору, имеют соотношение длины и диаметра как h ≥ 2D. К валам в общем виде относятся такие детали, как шпиндели, оси, штоки и т.п. Промежуточное положение, те. отношение высоты к диаметру 0,5D < h < 2D, занимают детали типа втулок, стаканов, пальцев. Причем все перечисленные детали могут иметь центральное отверстие, как, например, у колец, втулок и полых шпинделей. Для данной типовой схемы базирования внутренние поверхности игнорируются. Рис. 1.10. Теоретическая схема базирования заготовки типа диска по плоской и наружной цилиндрической поверхностям На рис. 1.10 показана теоретическая схема базирования для заготовки типа диска. Плоская поверхность торца диска является установочной базой (как поверхность, имеющая наибольшую площадь. Опорные точки 1, 2, 3 лишают заготовку трех степеней свободы – перемещения вдоль оси X и поворотов вокруг осей Y и Z. Наружная цилиндрическая поверхность диска является двойной опорной базой, так как согласно определению опорные точки 4 и 5 исключают перемещение вдоль осей Y и Z. Последней степени свободы – поворота 20 вокруг оси X – лишает заготовку опорная точка 6. Установочными элементами приспособления для опорных точек 1, 2, 3 являются цилиндрические опоры, а для точек 4 и 5 – короткая призма. Опорная точка 6, символизирует двустороннюю связь, налагаемую на заготовку элементом зажимного устройства (например, прихватом), который при закреплении за счет сил трения исключает поворот заготовки вокруг оси X. По характеру проявления установочная и двойная опорные базы являются явными, как реальные поверхности. Тогда опорную базу, реализуемую прихватом и силами трения при закреплении, следует считать скрытой базой, так как силы трения возникают в предполагаемых точках контакта. Если же конструкция диска имеет шпоночный паз или другой какой-то элемент, по которому ограничивается степень свободы, лишаемая опорной точкой 6, то опорная база является явной (рис. 1.11). Установочными элементами для таких вариантов будут являться установочный палец для шпоночного паза или цилиндрическая опора для уступа. Рис. 1.11. Опорная база на заготовке типа диск Тогда комплект баз для заготовки типа диска состоит из технологической установочной явной, технологической двойной опорной явной и технологической опорной скрытой или явной баз. Примеры конструкций приспособлений для базирования заготовок типа диск даны на рис. 1.12 и 1.13 [7, 8]. При базировании заготовки типа вала плоская поверхность не может являться установочной базой, так как площадь этой поверхности значительно меньше наружной цилиндрической (пусть даже ступенчатой. Теоретическая схема базирования для вала представлена на рис. 1.14. 21 Рис. 1.12. Патрон для растачивания втулки 1 – корпус 2 – крышка 3 – прихват; 4 – заготовка 5 – тяга Рис. 1.13. Токарное переналаживаемое приспособление 1 – нижний корпус 2 – линейка 3 – неподвижная призма 4 – планшайба 5 – подвижная призма 6 – верхний корпус 7 – винт зажима 8 – заготовка 22 В этом случае наружная цилиндрическая поверхность является двойной направляющей базой. Опорные точки 1, 2, 3 и 4 лишают заготовку четырех степеней свободы – перемещений вдоль осей Y и Z и поворотов вокруг этих же осей. Плоскость вала является опорной базой (опорная точка 5), которая лишает заготовку перемещения вдоль оси X. Опорная точка 6 выполняет аналогичную функцию, как в предыдущей схеме базирования Рис. 1.14. Теоретическая схема базирования заготовки типа вала по плоскости и наружной цилиндрической поверхности Установочными элементами приспособления для данной схемы базирования являются длинная призма и цилиндрическая опора. По характеру проявления базы в этом случае будут двойная направляющая база, опорная база, лишающая заготовку смещения относительно оси X, – явные базы. Опорная база, лишающая заготовку поворота относительно оси X, аналогична базе диска. Тогда комплект баз для данной схемы базирования представляет собой сочетание технологической двойной направляющей явной, технологической опорной явной и технологической опорной скрытой или явной баз. Реализация рассмотренной теоретической схемы в конструкции приспособления представлена на рис. 1.15 [8]. Рекомендации по применению типовой схемы базирования заготовки по плоскости и наружной цилиндрической поверхности. 1. В качестве баз целесообразно использовать поверхности, изготовленные с более высокой точностью. 2. При необходимости длинные призмы выполняются на разные диаметры цилиндрических поверхностей заготовки. Рис Приспособление для фрезерования шпоночного паза ступенчатого вала 1 – основание винти шпонка штифт, винти угловой уст ано в 7 – опорная призма штифт пр их ва т 10 – заготовка гайка винт 13 , 14 , 15 – гайка, шайба, болт станочный шайбы и пружина шпилька 20 , 21 – стойка с контргайкой постоянная опора. С целью повышения точности базирования заготовки длинная призма должна иметь наибольшее, допустимое для конкретных условий, расстояние между рабочими поверхностями. 4. Расположение опорной базы по линейному размеру для ступенчатых валов зависит от места расположения измерительной базы выполняемого на данной операции линейного размера. 5. В случае если заготовка по геометрической форме представляет собой сочетание диска и вала, например, ступица, недопустимо ее базирование одновременно на установочной и двойной направляющей базам, так как заготовка лишается восьми степеней свободы, что невозможно. Выбор того или иного варианта зависит от требований, предъявляемых к конкретным поверхностям, выполняемых на технологической операции. 1.2.3. Базирование заготовки по плоской и двум наружным цилиндрическим поверхностям Такое сочетание поверхностей, которые используются в качестве баз, присуще заготовкам типа рычагов, шатунов и т.п. Плоская поверхность такого типа заготовок принимается за установочную базу. На рис. 1.16 представлена теоретическая схема базирования заготовки рычага. Опорные точки 1, 2, 3 установочной базы лишают заготовку перемещения вдоль оси Z и поворотов вокруг осей X и Y. Одну из наружных цилиндрических поверхностей в данном случае левую) принимают в качестве двойной опорной базы (опорные точки 4 и 5), которые лишают заготовку перемещения вдоль осей X и Y. Оставшуюся степень свободы – вращение вокруг оси Z – лишает опорная точка 6, являющаяся опорной базой. В качестве установочных элементов в конструкции приспособлений для установочной базы используются цилиндрические постоянные опоры, опорные шайбы или опорные пластины. Базирование заготовки по наружным цилиндрическим поверхностям в приспособлении производится с помощью двух коротких призм (опорные точки 4, 5, 6). Левая призма, лишающая заготовку двух степеней свободы, является неподвижной. Правая же призма выполняет двойную функцию. С одной стороны, она является установочным элементом, ас другой стороны, – элементом зажимного устройства, и поэтому призма выполнена подвижной. 25 1,2,3 Рис. 1.16. Теоретическая схема базирования заготовки по плоскости и двум наружным цилиндрическим поверхностям Необходимо помнить, что только неподвижный установочный элемент лишает заготовку полного количества степеней свободы, определенных его конструкцией, например, короткая призма лишает заготовку двух степеней свободы. Если установочный элемент имеет одну или несколько степеней свободы (перемещение призмы, перемещение плунжеров в самоус- танавливающейся опоре, то количество степеней свободы, которых лишается заготовка, будет меньше на количество степеней свободы установочного элемента. Согласно именно этому положению теоретической механики, короткая подвижная призма лишает заготовку одной степени свободы, что и отображено на теоретической схеме базирования. Характер проявления баз для представленной типовой схемы базирования является явным для установочной и двойной опорной базы. Скрытый характер проявления опорной базы объясняется тем, что подвижная призма определяет положение по повороту продольной оси симметрии заготовки, те. воображаемой линии. Опорная база может быть явной, если правая цилиндрическая поверхность базируется в упор к цилиндрической опоре, что показано на рис. 1.17. Тогда комплект баз для рассматриваемой типовой схемы базирования состоит из технологических установочной явной, двойной опорной явной и опорной явной или скрытой баз. Пример конструкции приспособления, реализующего данную типовую схему, представлен на рис. 1.18 [9]. 26 Рис. 1.17. Технологическая опорная явная база при установке заготовки шатуна Рис. 1.18. Наладка к универсальным наладочным тискам для закрепления деталей типа рычага 1 – корпус 2 – неподвижная призма 3 – подставка 4 – заготовка 5 – подвижная губка 6 – подвижная призма Рис. 1.19. Примеры конструктивных особенностей базируемых заготовок 27 Следует иметь ввиду, что конструктивные различия заготовок не оказывают влияния в целом на типовую схему базирования. На рис. 1.19 показаны примеры конструкций деталей, для которых применима рассматриваемая схема базирования. На риса представлен пример с базами в виде участков цилиндрических поверхностей с разными радиусами R 1 и R 2 . На рис. 1.19, б показан вариант конструкции заготовки, у которой установочная база является ступенчатой (те. представляет собой, из определения базы, «… сочетание поверхностей, выполняющих туже функцию, а диаметры цилиндрических поверхностей различные. |