Расчет припусков. РАСЧЕТ ПРИПУСКОВ И МЕЖПЕРЕХОДНЫХ РАЗМЕРОВ. Расчет припусков и межпереходных размеров
 Скачать 5.93 Mb.
|
|
и определяется допустимой величиной погрешности ε и и = ε и – для опор и и = ε и Sin − 2 α для призм . Величина E и в предположении, что погрешности E уc и E c можно компенсировать настройкой инструмента, определяется как: [ ] , 2 + 2 = = з б i и ε ε ε ω T где Т i – допуск на выполняемый размер; ω – средне экономическая норма точности используемого метода обработки. Рис.26. Определение погрешности базирования при установке в призму. 48 Пример. Определить погрешность базирования для размеров А и В при фрезеровании уступа на заготовке по схеме, приведенной на рис.25. Заготовка закреплена силой Q . Режущие кромки на торце фрезы настроены относительно технологической установочной базы 1. При обработке партии заготовок погрешность базирования относительно размера А равна нулю ( ε бА =0), так как измерительная и технологическая базы совмещены в плоскости 1 заготовки. Измерительной базой для размера В является плоскость 2 заготовки. В этом случае технологическая база (плоскость 1), относительно которой настроены режущие кромки инструмента, не совпадает с измерительной. При обработке партии заготовок предельные расстояния от измерительной базы (плоскость 2) до режущих кромок инструмента будут изменяться в пределах допуска на размер С Погрешность базирования для размера В равна допуску δ на размер С заготовки ( ε δв = δс ). Пример. Определить погрешность базирования для размеров h 1 , h 2 , h 3 при обработке плоскости на цилиндрической заготовке (рис.26). Заготовка устанавливается в призму. Двумя окружностями изображена наибольшая и наименьшая по диаметру заготовки в партии с осями в точках C / и С // . Режущие кромки инструмента перед обработкой партии заготовок настроены на размер С=Const относительно вершины двугранного угла призмы (точка 0). При выполнении размера h 1 погрешность базирования определяется разностью предельных расстояний от измерительной базы размера h 1 (образующих А / и А // ) до режущих кромок (точка А /// ) инструмента, настроенного на выполнение размера h 1 : ε бh 1 =OA / - OA // ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ + = + = + = 1 2 1 2 max / / 2 / / / / / / α α Sin D А C Sin K С A С OC OA 49 По аналогии: ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ + = 1 2 1 2 min // α Sin D OA Следовательно. ; 1 + 2 1 2 = 1 α Sin D δ h δ ε здесь δ D – допуск на диаметр заготовки; α – угол призмы. По анологии для размеров h 2 и h 3 : ; 1 2 1 2 = 2 α Sin D δ h δ ε 2 1 2 = 3 α Sin D δ h δ ε Пример. Определить погрешность базирования относительно размера В при подрезании торцов ступенчатого вала (рис.27). При установке заготовки в жестких центрах (рис 27,а) измерительная база размера В (торец 1) будет изменять свое положение относительно режущей кромки резца, настроенного на размер С=Const относительно вершины конуса в пределах допуска на глубину зацентровки Т ц .(hbc 27,б) Поэтому ε δ В =Т ц При использовании плавающего переднего центра измерительная база размера В (торец 1) совпадает с технологической базой, относительно которой настроен подрезной резец (торец патрона) на выполняемый размер. В этом случае исключается влияние глубины зацентровки на точность размера В: ε б В =0. 50 51 Рис.27. Определение погрешности базирования при подрезании торцов ступенчатого вала. Пример. Определить погрешность базирования для размера А при установке заготовки базовым отверстием на цилиндрическую оправку с закреплением по торцам (рис.28). При посадке без зазора (на разжимную оправку) ε δ А = 2 D T , где δ D – допуск на диаметр заготовки. При наличии зазора (посадка на жесткую оправку) погрешность базирования для размера А возрастает на величину максимального значения зазора S max : , min 2 max 2 ∂ + + + = + = T S D T D T S D T A E δ где T D – допуск на диаметр базового отверстия заготовки; S min – минимальный зазор в сопряжении; ∂ T - допуск на диаметр оправки. Пример. Определить ожидаемую суммарную погрешность обработки для размеров А 1 и А 2 (рис 1. прил.3) при фрезеровании уступа на втулке. Установка производится на цилиндрическую оправку. Диаметр базового отверстия D = 30 +0,039 мм. Диаметр оправки d= 007 , 0 016 , 0 30−− мм. Средне экономическая норма точности используемого метода обработки ω =0,120 [8 с.26]. Считать, что составляющие погрешности установки – погрешность закрепления и положения заготовки – равны нулю, т.е. ε з = ε п.з. =0. Исходя из схемы установки заготовки в приспособлении погрешность базирования при выполнении размера A 1 равна половине максимально возможного зазора между поверхностями отверстия и оправки: 52 мм T S T S E D A 028 , 0 ) 09 , 0 07 , 0 039 , 0 ( 2 1 ) ( 2 1 2 min max 1 = + + = + + = = α δ Погрешность базирования при выполнении размера А 2 E δ А2 =0, так как измерительная и технологическая базы совмещены. Поскольку по условию задачи E з =E п.з. =0 , суммарные погрешности обработки для размеров А 1 и А 2 Σ ε А1 = ε δ А1 +ω=0,028+0,120=0,148мм Σ ε δ А2 +ω=0+0,120=0,120мм Рис.28.Определение погрешности базирования при установке на оправку с зазором 53 ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ БАЗИРОВАНИЯ. Принцип единства баз Сущность принципа единства баз состоит в том, чтобы в качестве технологической и измерительной баз использовать одни и те же поверхности, предпочтительно – основные конструкторские базы детали. Целесообразность соблюдения этого принципа определяется тем, что по служебному назначению детали большинство ее поверхностей связаны расстояниями и относительными поворотами с ее конструкторскими базами. В целях реализации принципа единства баз на первых операциях технологического процесса обрабатывают основные конструкторские базы, которые затем используют в качестве технологических и измерительных баз на большинстве операций обработки детали. Совмещение технологических, измерительных и основных конструкторских баз позволяет повысить точность обработки, в частности за счет устранения погрешности базирования. Несоблюдение принципа единства баз ведет к появлению дополнительных звеньев в технологических и измерительных размерных цепях, а следовательно, дополнительных погрешностей при достижении заданной точности размеров и относительных поворотов поверхностей. При достижении точности размера А 1 и относительного поворота γ 1 (рис.29) поверхность I используется в качестве измерительной и технологической базы, относительно которой режущий инструмент настраивается на достижение размера А 1 и относительного поворота γ 1 . Поэтому размер А 1 и поворот γ 1 при этой схеме базирования образуются как замыкающие звенья данной технологической системы. При использовании схемы базирования, приведенной на рис.30, измерительная база размера А 1 (поверхность I) не совпадает с технологической базой (поверхность II), относительно которой настроен инструмент на достижение размера А 1 .Размер А 1 в этом случае формируется размерной цепью: 54 Рис.29. Схема фрезерования уступа (совпадение измерительной и технологической баз) Рис.30. Схема фрезерования уступа (несовпадение измерительной и технологической баз) 55 А 1 =А 2 -А 3 Погрешность размера А: ωА 1 =ωА 2 +ωА 3 Таким образом, если измерительная база не совмещена с технологической, погрешность достигаемого параметра возрастает на величину погрешности размера, связывающего измерительную и технологическую базы (ωА 2 ). Соответственно ωγ 1 = ωγ 2 + ωγ 3 При использовании основной конструкторской базы в качестве технологической и измерительной баз на большинстве операций технологического процесса в наибольшей степени реализуются преимущества координатного метода получения и измерения расстояний и относительных поворотов поверхностей. 56 Принцип постоянства баз Сущность принципа постоянства баз состоит в том, чтобы на большинстве операций технологического процесса использовать один и тот же комплект баз. Смена баз связана, как правило, с увеличением количества звеньев в технологических размерных цепях и как следствие, с увеличением погрешности заданных размеров. Рассмотрим в качестве примера два варианта расточки отверстий в корпусной детали (рис.31). Задачей обработки является обеспечение точности расстояния между осями отверстий (А ∆ ) и параллельности этих осей. Условно считаем, что каждое из отверстий Ø d и Ø D обрабатываются на отдельных технологических операциях. Вариант I. Обработка отверстий с соблюдением принципа постоянства баз. На первой расточной операции (рис.32,а) обрабатывается отверстие Ø d. Расточной инструмент настроен на размер А 1 формирующийся как замыкающее звено в данной технологической системе. На второй расточной операции обрабатывается отверстие ØD(рис.32,б). Достигаемым размером на этой на этой операции является размер А 2 Заданное расстояние между осями отверстий А ∆ формируется как замыкающее звено технологической размерной цепи А (рис.32, в): А ∆ =А 2 – А 1 Погрешность замыкающего звена А ∆ равна сумме погрешностей, присущих двум расточным операциям: ωА ∆ =ωА 1 +ωА 2 Вариант II. Обработка отверстий со сменой технологических баз. Первая расточная операция в этом варианте выполняется аналогично предыдущему варианту обработки (рис.33, а). 57 Рис.31. Эскиз корпусной детали Рис.32. Обработка отверстий в корпусной детали с соблюдением принципа постоянства баз 58 Рис.33.Обработка отверстий в корпусной детали со сменой технологических баз 59 При выполнений второй расточной операции (рис.33, б) произведена смена баз, в качестве установочной технологической базы использована поверхность Б (рис.31). Достигаемым размером на этой операции является размер А 2 Заданное межосевое расстояние А ∆ при втором варианте обработки формируется размерной цепью (рис.33,в). Помимо размеров А 1 и А 2 , достигаемых на двух расточных операциях, в эту размерную цепь входит размер А 3 , полученный на предыдущих растачиванию операциях фрезерования плоскостей А и Б. Погрешность замыкающего звена А ∆ при втором варианте обработки возрастает на величину погрешности размера А 3 , связывающего прежнюю (поверхность А) и новую (поверхность Б) установочные технологические базы: ωА ∆ =ωА 1 +ωА 2 +ωА 3 Аналогично анализируются связи, обеспечивающие точность относительного поворота (параллельность) осей отверстий. Последствиями смены технологических баз являются: 1.Необходимость ужесточения допусков на составляющие звенья, формирующие заданное замыкающее звено (в рассмотренном примере – размер А ∆ ). 2. Дополнительные затраты на достижение заданной точности замыкающего звена, вызванные: повышением точности настройки технологических систем (в рассмотренном примере – точности настройки расточного инструмента при достижении размеров А 1 и А 2 ); использованием более точного и дорогостоящего оборудования; назначением жестких допусков на размеры, не являющие ответственными по служебному назначению детали (размер А 3 ): введением дополнительных технологических переходов для достижения “ужесточенных” допусков на составляющие звенья технологических размерных цепей. 60 Рис.34. Неорганизованная смена баз при установке в тисках вследствие погрешности углового расположения направляющей технологической базы (поверхности А) Рис.35. Неорганизованная смена баз вследствие недостаточных габаритов поверхности, используемой в качестве установочной 61 технологической базы (поверхности А) В ряде случаев смена технологических баз является целесообразной или даже неизбежной: в случае физической невозможности обработки всех поверхностей детали с использованием одного комплекта технологических баз; в случае целесообразности использования цепного метода для достижения высокой точности отдельных размеров детали; в целях обеспечения точности и простоты измерений, сокращения расходов на измерительные средства. В отличие от рассмотренной организованной смены технологических баз в процессе обработки детали может происходить “неорганизованная” смена баз, причинами которой может быть: разработка неверной теоретической схемы базирования; отсутствие необходимого силового замыкания; погрешности линейных размеров и относительных поворотов поверхностей, используемых в качестве технологических баз (рис.34); недостаточные габаритные размеры поверхностей, используемых в качестве технологических баз (рис.35). 62 ОПРЕДЕЛЕННОСТЬ И НЕОПРЕДЕЛЕННОСТЬ БАЗИРОВАНИЯ. Необходимость силового замыкания. Достигнутое при базировании положение детали может измениться, если возникнут силы и моменты сил, нарушающие контакт поверхностей детали с шестью опорными точками, определяющими ее положение. Следовательно, для сохранения правильного положения, полученного при базировании, необходимо обеспечить непрерывность контакта сопряженных баз двух деталей или, другими словами, определенность базирования. Под определенностью базирования детали понимает неизменность ее положения относительно поверхностей другой детали или деталей, которые определяют ее положение при работе в машине или в процессе изготовления. Для обеспечения определенности базирования к детали прикладываются силы, создающие силовое замыкание между соединенными деталями. Силы и их моменты, создающие силовое замыкание и обеспечивающие непрерывность контакта, должны бить больше сил и их моментов, стремящихся нарушить этот контакт. Для создания силового замыкания используют: упругие силы материала крепежных деталей, силы трения, силу тяжести деталей, магнитные и электромагнитные силы, силы сжатого воздуха, жидкости, сочетания перечисленных сил. Силовое замыкание вызывает контактные деформации сопряженных поверхностей, вносящие дополнительные погрешности в требуемое положение устанавливаемой детали. Эти деформации могут быть соизмеримыми с заданными допусками на обработку. При приложении сил, обеспечивающих определенность базирования детали, наряду с контактными деформациями, возникают и собственные упругие деформации детали. Собственные деформации детали возрастают, если точки приложения сил, обеспечивающих контакт, не совпадают с расположением опорных точек. Возникавшие в этом случае моменты сил (рис. 36 ) вызывают деформации изгиба закрепляемой детали. Под неопределенностью базирования детали понимают изменение требуемого положения детали относительно поверхностей детали (или деталей), определяющих ее положение. Неопределенность базирования характеризуется единичным или многократным нарушением контакта между базами устанавливаемой детали и деталей, определяющих ее положение. 63 Рис.36. Влияние расположения точек и приложения сил зажима на собственную деформацию детали 64 Для обеспечения определенности базирования детали необходимы: правильный выбор или создание комплекта необходимых баз; выполнение правила шести точек; создание правильного силового замыкания; уменьшение контактных деформаций путем выбора рациональной конструкции опор, обеспечения необходимой точности геометрической формы и качества поверхностей, используемых для базирования; уменьшение собственных упругих деформаций деталей путем применения дополнительных опор (например, люнетов), расположения зажимающих сил, по возможности, против опорных точек; правильная последовательность приложения сил, исключающая изменения положения детали во время ее закрепления. 65 Выбор технологических баз Последовательность выполнения первых этапов проектирования технологического процесса изготовления детали, включая выбор технологических баз, представлена на схеме (рис.37). Основные положения по выбору технологических баз: 1. Выбору технологических баз предшествует анализ служебного назначения детали и обоснование технических условий на ее изготовление, позволяющие четко сформулировать задачи обработки. 2. Анализируя функции поверхностей деталей (исполнительные поверхности, основные и вспомогательные конструкторские базы, свободные поверхности) и размерные связи между ними, находят поверхности, относительно которых заданно положение большинства других ее поверхностей. Для достижения заданной точности требуемых размерных связей поверхностей детали кратчайшим путем следует именно эти поверхности использовать в качестве технологических баз на большинстве операций технологического процесса. 3.Чаще положение большинства поверхностей задается относительно основных конструкторских баз детали. Поэтому, в соответствии с принципом единства баз, как правило, в качестве технологических баз выбирают основные базы детали. 4. В зависимости от сформулированных задач обработки соответствующим выбором баз реализуют преимущества координатного и цепного методов достижения точности. 5. Реализация принципа постоянства баз, т.е. обработка большинства поверхностей заготовки с использованием одного постоянного комплекта технологических баз, позволяет использовать преимущества координатного метода достижения точности. При координатном методе исключается влияние погрешности установки на точность относительных поворотов поверхностей и устраняются дополнительные погрешности, возникающие при смене баз. 6. В зависимости от конкретной ситуации и задачи обработки возможны отступления от принципа единства и постоянства баз в частности, если: 66 Анализ служебного назначения изделия (сборочной единицы) Анализ служебного назначения детали Обоснование технических условий на изготовление детали Анализ функций поверхностей детали Анализ размерных связей между поверхностями детали Разработка последовательности Выбор рационального изготовления детали варианта базирования Выбор комплекта постоянных технологических баз для большинства опе- раций технологического процесса Выбор баз для первой (первых) операций технологического процесса Рис.37. Последовательность выполнения первых этапов проектирования технологического процесса изготовления детали 67 положение большинства поверхностей детали задано не относительно основных баз, а относительно других поверхностей, например, вспомогательных баз (станина токарного cтанка); габаритные размеры основных баз детали недостаточны для создания надежного комплекта технологический баз обеспечения определенности базирования) или их физически неудобно использовать в качестве технологических баз; принципы единства и постоянства баз и координатный метод получения размеров на обеспечивают или: затрудняет обеспечение заданной точности отдельных размеров, заданных от поверхностей, которые не являются основными базами. Для достижения точности этих размеров на соответствующих операциях в качестве технологических баз попользуют те поверхности, относительно которых они непосредственно заданы. В данном случае целесообразно использовать преимущество цепного метода, обеспечивающего кратчайшую размерную цепь и наибольшую точность указанных размеров. 7. Выбор технологических баз определяет реализацию принципа кратчайшего пути при достижении точности (минимиза- цию количества составляющих звеньев в размерной цепи, обес- печивающей точность заданного размера). Высокие требования к точности обеспечиваются самым кратчайшим путем, когда дости- гаемый размер является замыкающим звеном в технологической размерной цепи системы “станок - приспособление - инструмент - заготовка”. 8. В первую очередь технологические базы выбирают для обеспечения точности относительных поворотов поверхностей детали, а затем - точности расстояний. Это объясняется тем, что точность относительных поворотов обеспечивается на стан- ках методами взаимозаменяемости, что практически исключает возможность коррекции, а точность расстояний - методом регу лирования, при котором возможна компенсация отклонений. 9. Выбранный комплект технологических баз должен обеспечивать выполнение правила шести точек и условий определенности базирования детали. 10. При отсутствии надежного комплекта технологических баз, недостаточных габаритах или физическом неудобстве использования основных баз в качестве технологических, создают искусственные технологические базы в виде приливов, центровых отверстий и т.д. 11. Если деталь невозможно обработать с одной установки, задача выбора технологических баз решается в две стадии: выбирается схема базирования для большинства операций технологического процесса; выбирается база для первой (первых) операции. 68 Анализ функционального назначения поверхностей и размерных связей между ними можно облегчить и сделать путем построения графа связи поверхностей детали (рис.38.). Для этого поверхности детали обозначают индексами из букв O, В, K, С и цифр, которые устанавливаю функциональное назначение поверхности и ее номер. Буквы, входящие в индекс, обозначают: О - основные базы, В- вспомогательные базы, К - крепежные и резьбовые отверстия, С - свободные поверхности детали, включая и необрабатываемые Для поверхностей основных баз нумерацию делают в порядке уменьшения числа располагаемых на них опорных точек. |