Шишкин Основы проектирования станочных приспособлений 2010. Конструкторскотехнологическое обеспечение машиностроительных производств Москва 2010
 Скачать 7.83 Mb.
|
|
1.2.4. Базирование заготовки по плоской и внутренней цилиндрической поверхностям По плоскости и внутренней цилиндрической поверхности базируют заготовки в виде дисков с отверстиями и втулок как тел вращения. Но этаже схема позволяет произвести базирование корпусных или плоских заготовок при наличии в них отверстий. Для заготовок, у которых площадь плоской поверхности преобладает, например, как у диска, целесообразно плоскую поверхность выбрать в качестве установочной базы (рис. 1.20). 1,2,3 Рис. 1.20. Теоретическая схема базирования заготовки по плоскости и внутренней цилиндрической поверхности (короткое цилиндрическое отверстие) Опорные точки 1, 2 и 3 установочной базы лишают заготовку перемещения вдоль оси X и поворотов вокруг осей Y и Z. Внутренняя цилиндрическая поверхность (опорные точки 4 и 5) является двойной опорной базой, так как лишает заготовку перемещений вдоль осей Y и Z. 28 Опорная точка 6 выполняет туже функцию, что ив предыдущих схемах базирования (см. рис. 1.10, 1.11, 1.14). В конструкции приспособления установочными элементами являются цилиндрические опоры для опорных точек 1, 2 и 3, а для двойной опорной базы – короткий установочный цилиндрический палец. Комплект баз для такой схемы базирования состоит из технологических установочной явной, двойной опорной явной и опорной скрытой баз. При базировании заготовки типа втулки внутренняя цилиндрическая поверхность определяет положение ее в пространстве более точно. Поэтому внутренняя цилиндрическая поверхность принимается как двойная направляющая база (рис. 1.21). Опорные точки 1, 2, 3, 4 лишают заготовку четырех степеней свободы – перемещений вдоль осей Y и Z и поворотов вокруг этих же осей. Опорная точка 5 приложена к плоской поверхности, которая является опорной базой, и лишает заготовку перемещения вдоль оси X. Оставшуюся шестую степень свободы – поворот вокруг оси X – исключает опорная точка 6. Поворот заготовки относительно оси X исключается действием сил закрепления. 1,2,3,4 Рис. 1.21. Теоретическая схема базирования заготовки по плоскости и внутренней цилиндрической поверхности (подлинному цилиндрическому отверстию) Основными установочными элементами для данной схемы базирования являются длинные установочные цилиндрические пальцы или цилиндрические оправки. Комплект баз для втулки или полого вала представляет совокупность технологических двойной направляющей явной, опорной явной, лишающей заготовку осевого перемещения, и опорной скрытой баз. 29 Примеры приспособлений для реализации типовой схемы базирования по плоскости и внутренней цилиндрической поверхности приведены на рис. 1.22, 1.23, 1.24. Рис. 1.22. Приспособление для нарезания конического зубатого колеса 1 – заготовка 2 – шайба специальная 3 – корпус 4 – гайка круглая 5 – тяга Рис. 1.23. Специальное приспособление для сверления отверстия во втулке 1 – корпус 2 – штурвал 3 – плита кондукторная 4 – втулка постоянная 5 – кондукторная втулка сменная 6 – заготовка 7 – тяга 8 – шайба специальная 9 – оправка 30 Рис. 1.24. Оправка для шлифовального станка 1 – оправка 2 – поводок 3 – заготовка 4 – шайба специальная 5 – гайка Особенностью базирования заготовок по плоскости и внутренней цилиндрической поверхности является обязательное наличие зазора между поверхностями отверстия и установочного элемента пальца или оправки. Наличие зазора позволяет производить быструю установку заготовки в приспособление, но приводит к увеличению погрешности базирования. Конструктивными особенностями применения данной схемы базирования является оформление зажимного устройства для его быстродействия. Специальная шайба (рис. 1.22, б) выполняется с пазом, причем диаметр гайки или головки тяги должен быть меньше, чем внутренний диаметр отверстия заготовки, по которому производится базирование. При смене заготовок коротким ходом тяги или ослаблением гайки, достаточных для снятия шайбы, заготовка освобождается от закрепления и снимается с приспособления. После установки следующей заготовки шайба устанавливается на предназначенное место и производится закрепление заготовки. Необходимо четко представлять, что недопустимо совмещать оба варианта базирования (аналогично базированию по плоскости и наружной цилиндрической поверхности) для заготовки, у которой присутствует и элемент диска, и элемент втулки (рис. 1.25). Выбор варианта базирования определяется техническими требованиями к обрабатываемым поверхностям. Например, при обработке лыски целесообразно выбрать комплект баз, состоящий из установочной, двойной опорной и опорной баз, так как необходимо обеспечить перпендикулярность обрабатываемой поверхности к плоскости основания заготовки (база В. Для обработки цилиндрической поверхности диаметром D, которая должна располагаться соосно с внутренней цилиндрической поверхностью (база Б, необходимо применить комплект баз, присущий втулке, те. двойная направляющая и две опорные базы. Рис. 1.25. Базирование заготовки с элементами диска и втулки Таким образом, в каждом аналогичном случае выбор баз производится исходя из конкретных технических требований к обрабатываемым поверхностям. 1.2.5. Базирование заготовки по плоской и двум внутренним цилиндрическим поверхностям По плоскости и двум отверстиям базируют заготовки разнообразные по геометрической форме. По такой типовой схеме базируют заготовки призматической, коробчатой форм, заготовки типов диска, крышки, плиты, рычага с несколькими отверстиями. Обязательным условием является наличие не менее двух параллельных отверстий одинаковых или различных по диаметру и перпендикулярных к плоской поверхности. 32 На рис. 1.26 изображена теоретическая схема базирования заготовки типа плиты по плоскости и двум отверстиям. 1,2,3 Рис. 1.26. Теоретическая схема базирования заготовки по плоской поверхности и двум отверстиям Плоская поверхность приданной схеме базирования принимается в качестве установочной базы. Опорные точки 1, 2 и 3 лишают заготовку перемещения вдоль оси Z и поворотов вокруг осей X и Y. По поверхностям отверстий заготовка лишается оставшихся степеней свободы. Одно из отверстий (левое) лишает заготовку двух степеней свободы – перемещений вдоль осей X и Y. Цилиндрическая поверхность отверстия является в этом случае двойной опорной базой. Оставшуюся степень свободы – поворота вокруг оси Z – лишает опорная точка 6. Установочные элементы приспособления выбираются в зависимости от конструкции конкретной заготовки. Крупногабаритные заготовки по установочной базе базируются на опорные пластины, шайбы. Легкие заготовки по этой же базе устанавливают на цилиндрические постоянные опоры. Для двойной опорной базы установочным элементом является установочный цилиндрический палец. По второму цилиндрическому отверстию заготовка базируется с помощью установочного срезанного (ромбического) пальца. Все базы по характеру проявления явные. При наличии на заготовке больше двух одинаковых отверстий, подходящих для данной схемы базирования, необходимо выбирать два отверстия с максимальным расстоянием между ними. Если несколько отверстий выполнены с различной точностью, то целесообразно выбирать отверстия с более высокой точностью. Нов каждом 33 конкретном случае выбор отверстий для базирования необходимо обосновать расчетом угловой погрешности базирования. Водном случае определяющим может быть расстояние между отверстиями, а в другом – точность отверстий. Причем технолог имеет возможность и право) изменить точность одного или двух отверстий в сторону повышения их точности, по сравнению с заданными конструктором, и назначить эти отверстия технологическими, но такое повышение точности отверстий, используемых в дальнейшем для базирования, должно производиться в разумных пределах. Следует помнить, что рабочие поверхности установочного срезанного пальца должны располагаться на перпендикуляре к осевой линии, соединяющей два отверстия. Недопустимо нагружение установочных пальцев радиальными усилиями, что приводит к их преждевременному изнашиванию и, как следствие, потере точности приспособления. На рис. 1.27, 1.28, 1.29 приведены примеры конструкций приспособлений. Рис. 1.27. Базирование шатуна по плоскости и двум отверстиям Методика расчета диаметров пальцев и других исполнительных размеров для данной схемы базирования приведены, например, в [11, 12]. Рис Специализированное приспособление для растачивания отверстия в вилке 1 – планшайба палец цилиндрический гайка и шайба палец ромбический гайка планка 8 – винт 9 – табличка Рис. 1.29. Двухместное приспособление для установки корпуса подшипника 1 – корпус 2, 3 – опорные пластины 4 – цилиндрический палец 5 – срезанный (ромбический) палец 6, 7 – прихваты; 8 – гайки. Базирование заготовки по центровым отверстиям По центровым отверстиям базируют заготовки типа вала, втулки и др. Втулка должна иметь фаски соответствующего профиля и размера. Типовая схема базирования находит широкое применение при токарной обработке, обработке зубчатых колес, шлифовании и т.д. Несмотря на широкое применение данной схемы базирования в литературе описание комплекта баз дается неоднозначно или на комплекте баз не заостряется внимание [13, 14, 15]. Теоретическая схема базирования заготовки по двум центровым отверстиям представлена на рис. 1.30. 36 1,2,3,4 Рис. 1.30. Теоретическая схема базирования заготовки по центровым отверстиям с применением поводкового хомутика Согласно теоретической схеме базирования левый центр (жесткий) лишает заготовку трех степеней свободы точки 1, 2, 5 лишают заготовку перемещений относительно осей X, Y, Z. Но ГОСТ 21495–76 не предусматривает исключения у заготовки трех перемещений. Остается возможность рассматривать центровые отверстия как сочетание поверхностей, которые выполняют функцию базы. Тогда два центровых отверстия в совокупности являются двойной направляющей базой. Опорные точки 1, 2 и 3, 4 располагаются на рабочих конических поверхностях центровых отверстий и лишают заготовку четырех степеней свободы – перемещений вдоль осей Y, Z и поворотов вокруг этих осей. Опорная точка 5 опорной базы, которой также является коническая поверхность центрового отверстия, лишает заготовку перемещения вдоль оси X. Последнюю степень свободы – вращение заготовки относительно оси X – исключает опорная точка 6. Рассмотренная теоретическая схема базирования заготовки по центровым отверстиям предусматривает применение в качестве установочных элементов для опорных точек 1, 2, 5 и 3, 4 центров. Опорной точке 6 соответствует поводковый хомутик. По характеру проявления двойная направляющая и опорная, лишающая заготовку перемещения вдоль оси X, базы являются явными. Опорная база, лишающая заготовку вращения относительно оси X и реализуемая хомутиком (по аналогии с зажимными устройствами в пп. 1.2.2 и 1.2.3), по-видимому, является скрытой. 37 Применение установочных элементов других конструкций изменяет и теоретическую схему базирования заготовки по центровым отверстиям. На риса представлена теоретическая схема с применением рифленого упорного центра. Отличием данной схемы базирования от предыдущей заключается в том, что опорная точка 6 располагается на конической поверхности центрового отверстия. Если применяется передний плавающий центр и поводок, имеющий рифления, и который контактирует с заготовкой по ее торцу, то опорные точки 5 и 6 располагаются по плоской поверхности торца заготовки (рис. 1.31, б. Рис. 1.31. Теоретическая схема базирования при применении рифленого упорного центра (а, плавающего поводкового зубчатого центра (б) и плавающего поводкового штырькового центра (в) При применении плавающего поводкового штырькового центра рис. 1.31, в) опорная точка 6 располагается по цилиндрической поверхности одного из отверстий, в которое вводится штырь поводкового патрона. Причем, опорная база (точка 6) становится явной базой, так как отверстие является реальной поверхностью. 38 Один из вариантов специальной оправки для базирования втулки был приведен на рис. 1.24, но сама оправка устанавливается на станке по центровым отверстиям. Пример применения поводкового приспособления для токарных работ показан на рис. 1.32 [4]. Рис. 1.32. Схема поводкового приспособления 1 – хомутик 2 – заготовка 3 – планшайба Пример унифицированной оправки для круглошлифовального станка представлен на рис. 1.33 [16]. Базирование заготовки на унифицированной оправке производится аналогично, как на рис. 1.24. Рис. 1.33. Унифицированная оправка для круглошлифовального станка 1, 6 – втулки 2 – корпус оправки 3, 4, 8 – заглушки 5 – втулка 7 – гайка 9 – гайка 39 1.2.7. Базирование заготовки по плоскости (плоскостями элементу (элементам) симметрии Отличительной особенностью рассмотренных выше типовых схем базирования заготовок является выбор в большинстве случаев в качестве баз реальных поверхностей. На практике значительный объем работ приходится на обеспечение достаточно жестких требований по торцевому и радиальному биениям, параллельности, перпендикулярности и симметричности поверхностей. Перечисленные требования характерны как для тел вращения, таки для корпусных заготовок, заготовок типа рычага и др. При базировании заготовки по оси цилиндрической поверхности и плоскости ось является скрытой базой, а плоскость – явной. По сочетанию поверхностей заготовки могут быть типа диска, вала, диска с отверстием и втулки. Для заготовок типа диска и вала рассматриваются в качестве баз оси наружных цилиндрических поверхностей, а для заготовки типа диска с отверстием и втулки – оси цилиндрических поверхностей отверстий. На рис. 1.34 представлена теоретическая схема базирования заготовки типа диска. Как и при базировании заготовки данного типа по плоской и наружной цилиндрической поверхностям (см. рис. 1.10) плоскость, имеющая большую площадь, принимается технологической установочной базой (опорные точки 1, 2 и 3). Ось диска является двойной опорной скрытой базой, и, следовательно, опорные точки 4 и 5 налагаются именно на ось. Опорная точка 6 выполняет функцию, что и на рис. 1.10, и расположена на опорной скрытой базе. 1,2,3 Рис. 1.34. Теоретическая схема базирования заготовки типа диска по оси цилиндрической и плоской поверхностям 40 Опорные точки 1, 2, 3 лишают заготовку перемещения вдоль оси X и поворотов вокруг осей Y и Z. Опорные точки 4 и 5 исключают перемещение заготовки вдоль осей Y и Z, а опорная точка 6 (при приложении сил закрепления) исключает поворот вокруг оси X. Установочными элементами приспособления для данной схемы базирования являются кулачки только самоцентрирующихся патронов. В этом случае производится однозначное определение оси заготовки. Для заготовки типа вала теоретическая схема базирования представлена на рис. 1.35. Ось заготовки является двойной направляющей скрытой базой (опорные точки 1, 2, 3 и 4), плоская поверхность торца – опорная явная база (точка 5), а опорная скрытая база проявляется при приложении сил закрепления и отображена опорной точкой 6. Заготовка лишается степеней свободы аналогично схеме, представленной на рис. 1.14. 1,2,3,4 Рис. 1.35. Теоретическая схема базирования заготовки типа вала по оси цилиндрической и плоской поверхностям Комплект баз для диска в этом случае состоит из технологических установочной явной, двойной опорной и опорной скрытых баз. Для вала комплект баз представляет собой сочетание технологических двойной направляющей скрытой, опорной явной, которая лишает заготовку перемещения вдоль оси X, и опорной скрытой баз. Установочными элементами для заготовки типа вала с базированием по наружной цилиндрической поверхности являются длинные кулачки самоцентрирующего патрона. Базирование заготовок типа дисков с отверстием и втулки по осям цилиндрических отверстий и плоскостям, соответственно, представлены на рис. 1.36 и 1.37. 41 Эти теоретические схемы отличаются от схем базирования заготовок по плоскости и внутренней цилиндрической поверхностям см. рис. 1.20 и 1.21) местами расположения опорных точек 4, 5 и 1, 2, 3, 4. Ось отверстия диска является двойной опорной базой, а для втулки – двойной направляющей базой. По остальным опорным точкам различий нет. 1,2,3 Рис. 1.36. Теоретическая схема базирования заготовки типа диска по оси цилиндрической поверхности отверстия и плоскости 1,2,3,4 Рис. 1.37. Теоретическая схема базирования заготовки типа втулки по оси отверстия и плоскости Для диска с отверстием и втулки комплект баз аналогичен предыдущему варианту базирования диска и вала. Установочными элементами для заготовок типа диска с отверстием и втулки в данном случае должны быть или кулачки само- центрирующие патроны (короткие для диска и длинные для втулки) с закреплением заготовки на разжим», или разжимные оправки различных типов. Обязательным условием при базировании заготовки по оси отверстия является отсутствие зазора между поверхностью отверстия и рабочими поверхностями установочных элементов оправки после закрепления заготовки. Конструкции приспособлений, реализующих рассмотренную типовую схему базирования, для тел вращения приведены на рис. 1.38, 1.39 [17], 1.40 [4]. 42 Рис. 1.38. Трехкулачковый спирально-реечный самоцентрирующий патрон 1 – корпус 2 – диск (ведомое коническое колесо со спирально-речными пазами 3 – рейка 4 – винт 5 – накладной кулачок Рис. 1.39. Консольная оправка с гидропластмассой: 1 – рычаг 2 – плунжер 3 – гидропластмасса; 4 – заготовка 5 – тонкостенная втулка 43 Рис. 1.40. Стационарные универсальные пневматические тисы 1 – сменная губка 2 – ползун 3 – рычаг 4 – ось 5 – палец 6 – пневмоцилиндр; 7 – поршень 8 – шток Для заготовок типа рычага возникает необходимость их базирования по рассматриваемой схеме, если в технических требованиях заложено выполнение симметричности не только относительно продольной оси (выполнение такого требования обеспечит типовая схема базирования по плоскости и двум наружным цилиндрическим поверхностям согласно п. 1.2.3), но и оси симметрии по длине заготовки. На рис. 1.41 представлен пример технических требований к технологической операции сверления отверстий. Согласно техническим требованиям необходимо обработать с применением кондукторных втулок отверстия d 1 и d 2 во втулках рычага, обеспечив при этом перпендикулярность осей отверстий к плоскости Аи симметричность отверстий относительно плоскостей симметрии X и Y (конструкторские базы Б и В. Тогда для выполнения установленных требований необходимо изменить теоретическую схему базирования, что приводит к существенному изменению конструкции приспособления. Рис. 1.41. Технические требования к обрабатываемым отверстиям Рис. 1.42. Теоретическая схема базирования рычага и схема конструктивного исполнения приспособления В комплект баз входят технологическая установочная явная база (опорные точки 1, 2, 3), направляющая скрытая (точки 4 и 5) и опорная скрытая (точка 6) базы (риса. Особенностью конструкции приспособления (рис. 1.42, б) является самоцентрирование призм, те. обе призмы являются подвижными, за счет применения винта с правой и левой резьбами. Фактически осевая опора винта а) б) 45 обеспечивает положение поперечной плоскости симметрии (конструкторской базы В. Самоцентрирование призм может быть реализовано и с помощью рычажной системы (см. рис. 1.40). На рис. 1.43 приведен пример применения схемы базирования корпуса подшипника по его плоскости симметрии. В комплекте баз установочная и направляющая базы – явные, а опорная – скрытая [8]. Рис. 1.43. Конструкция токарного приспособления для растачивания отверстия в корпусе 1, 2, 3 – опоры цилиндрические 4, 9 – прихваты; 5 – призма 6 – винт зажимной 7 – гайка 8 – противовес 10 – корпус 11, 12 – опоры цилиндрические При разработке теоретических схем базирования заготовок довольно часто возникает многовариантность выбора схемы. Обоснование выбора одного из вариантов схемы базирования, удовлетворяющего требованиям, производится анализом исходных данных и оценкой погрешности установки. Рассмотренные типовые схемы не могут охватить все многообразие геометрических форм заготовок, но закладывает основу для приобретения навыков разработки теоретических схем базирования |