для каких деталей при базировании применяется призма

Схемы базирования и установки деталей в приспособлениях

Основные понятия теории базирования

Точность обработки, сложность и конструкция приспособлений, производительность обработки в значительной степени зависят от базирования заготовки.

Базированиемназывается придание заготовке или изделию требуемого положения в выбранной системе координат.

Закрепление. Приложение сил и пар сил к заготовке для обеспечения постоянства их положения, достигнутого при базировании.

Установка. Процесс базирования и закрепления заготовки.

Погрешность базирования. Отклонение фактически достигнутого положения заготовки при базировании от требуемого.

Погрешность установки. Отклонение фактически достигнутого положения заготовки при установки от требуемого.

При обработке на металлорежущих станках под базированием понимают придание заготовке требуемого положения относительно элементов станка, определяющих движения подач и режущего инструмента.

Свободное твердое тело имеет шесть степеней свободы (перемещения вдоль координатных осей X, Y, Z и три поворота вокруг этих осей). Требуемое положение или движение твердого тела относительно выбранной системы координат достигается наложением геометрических или кинематических связей. Для того чтобы лишить тело возможности перемещений в перечисленных шести направлениях необходимо наложить шесть геометрических связей.

Для базирования призматической заготовки (рис. 1) целесообразно использовать три ее поверхности, которые можно заменить опорными точками, имеющими теоретический характер. Опорная точка символизирует одну из связей заготовки с выбранной системой координат. Для полной ориентации заготовки в приспособлении необходимо и достаточно иметь шесть опорных точек, определенным образом расположенных относительно базовых поверхностей заготовки. Точки А1,А2 и А3не лежащие на одной прямой находятся в плоскости XY. ТочкиB1 и B2 – в плоскости XZ, а точка C – в плоскости YZ.

Базойназывают поверхность или выполняющее ту же функцию сочетание поверхностей, ось, точка, принадлежащая заготовке или изделию и используемая для базирования.

Базы классифицируют по нескольким признакам:

Базирование используется на разных стадиях создание изделий: конструирования, изготовления и измерения, поэтому базы по назначению делят на три вида: конструкторские, технологические и измерительные.

Рис. 1. Схема базирования призматической заготовки

Конструкторская база – база, используемая для определения положения детали или сборочной единицы в изделии.

Основная конструкторская база – конструкторская база, принадлежащая данной детали или сборочной единице и используемая для определения ее положения в изделии.

По лишаемым степеням свободы различают установочные, направляющие и опорные базы.

Установочная база лишает заготовку трех степеней свободы (перемещения вдоль оси Z, и вращений относительно осей X и Y). На ней находятся точки А1,А2 иА3.

Направляющая база лишает заготовку двух степеней свободы (перемещения вдоль оси Y и вращения относительно оси Z). На ней находятся опорные точки B1,B2.

Опорная база точка C лишает заготовку одной степени свободы (перемещения вдоль оси X).

По характеру проявления различают явные (реальные) и скрытые (условные) базы.

Явная база – база заготовки в виде реальной поверхности, разметочной риски или точки пересечения рисок, а скрытая база – в виде воображаемой плоскости, оси или точки.

В технологической документации используют условные обозначения опорных точек. Их расстанавливают для определения схемы базирования детали или заготовки.

ля условного обозначения опорных точек приняты следующие знаки: — опорные точки на виде спереди и сбоку детали; — опорные точки вид сверху детали; — опорные точки вид снизу.

Схема базирования призматической заготовки выглядит следующим образом (рис. 2).

Рис. 4. Схема базирования призматической заготовки

Выбор баз

При выборе баз руководствуются следующими положениями:

1.Установочной базой обычно служит наибольшая поверхность заготовки, позволяющая разместить три опорные точки не лежащие на одной прямой и на большом расстоянии друг от друга.

2. Для направляющей базы используют наиболее протяженную поверхность с двумя максимально далеко расположенными опорными точками.

3. Для опорной базы используют любую поверхность при условии отсутствия на ней литников, заусенцев, литейных и штамповочных швов.

определить установочную базу. Если выдерживаются два размера L₁ и L₂ (рис. 4, б) требуется определить установочную и направляющую базы. Если же выдерживаются три, или более размеров, требуется определить весь комплект баз (рис.6 в).

Рис. 6. Обработка деталей при использовании одной (а) двух (б) и трех (в) баз

5. При выборе баз руководствуются принципами совмещения и постоянства баз.

Принцип совмещения баз заключается в стремлении к совмещению технологических баз с конструкторскими и измерительными. Если этот принцип не соблюдается, то технологу приходится изменять простановку размеров на детали, проставляя их от технологических баз. Это связано с необходимостью пересчета размеров и ужесточением допусков на размеры, что удорожает обработку.

Принцип постоянства технологических баз заключается в стремлении использовать на разных операциях обработки одни и те же базы. Это связано с тем, что изменение баз приводит к дополнительным погрешностям взаимного расположения поверхностей.

6. Назначается также технологические базы для выполнения первой операции (черновые технологические базы). Черновая база используется только один раз и служит для обработки основных (чистовых) технологических баз, используемых на дальнейших операциях ТП. В качестве черновой базы следует выбирать поверхность, относительно которой могут быть обработаны чистовые технологические базы. Желательно, чтобы на ней отсутствовали литники, литейные и штамповочные швы.

7. Точность обработки чистовых баз должна быть выше, чем точность поверхностей, обрабатываемых на этих базах.

Схемы базирования и установки деталей в приспособлениях

Выбор схем установки заготовки неразрывно связан с видом выполняемой операции. Исходными данными являются рабочие чертежи детали и заготовки а также технические требования на их изготовление. Первоначально назначаются технологические базы и принципиальная схема установки, которые определяются геометрической формой детали, расположением обрабатываемых поверхностей и их координатной (размерной) увязкой между собой. При этом учитываются следующие обстоятельства:

1) удобство подвода режущего инструмента к обрабатываемым поверхностям;

2) легкость установки и снятия заготовки;

3) надежность и удобство ее закрепления в выбранных местах приложения сил закрепления;

4) исключение деформации изгиба заготовки от выбранной схемы ее закрепления.

Выбор способа базирования и установки производится технологом разрабатывающим технологический маршрут обработки. Они показываются на операционных эскизах с использованием системы условных обозначений определенных ГОСТ 3.1107-81. Выбранные схемы базирования и установки используются конструкторами технологической оснастки при проектировании приспособлений.

В зависимости от геометрической формы заготовки применяют различные схемы установки, отличающиеся формой и расположением технологических баз, числом опорных точек на каждой из них, числом лишаемых степеней свободы и схемой закрепления. Ниже приводятся примеры распространенных способов базирования и установки заготовок.

Для заготовок, обрабатываемых на токарных и круглошлифовальных станках и вращающихся относительно продольной оси, применяют установку в патроны (рис. 7).

Детали с центральным отверстием могут устанавливаться на конические внутренние фаски или в центрах. При этом для передачи крутящего момента используют рифленые центры или поводковые патроны (рис. 8). Для деталей малых диаметров применяют обратные центры.

Используя эти способы установки, обрабатывают широкую номенклатуру деталей типа «тел вращения»: валов, осей, штоков, плунжеров и т.п.

Установку на внутреннюю поверхность вращения и перпендикулярную к ее оси плоскость выполняют при обработке заготовок деталей с главным центральным отверстием (втулок, гильз,

стаканов, дисков с отверстиями, колец и др.). При обработке вращающихся заготовок их устанавливают в патронах с кулачками в распор по отверстию (рис. 9), на цилиндрических (рис. 10) и конических оправках или оправках с раздвижными элементами.

Заготовки, не имеющие вращения при обработке, базируют по наружным поверхностям вращения в призмах (рис. 11) или во втулках.

Установку на плоскости применяют при обработке заготовок корпусов, кронштейнов и других деталей, имеющих поверхности или элементы которые целесообразно использовать в качестве установочных и направляющих баз. Для деталей имеющих отверстия с

параллельными осями часто применяют установку на плоскость, круглый и срезаный пальцы (рис. 12).

Установку на зубчатые поверхности и торец осуществляют при шлифовании осевых отверстий заготовок цилиндрических и конических зубчатых колес (рис. 13). В качестве установочных элементов применяют три ролика для прямозубых цилиндрических колес и шесть шариков (по два в каждую впадину) для цилиндрических колес со спиральным зубом и конических колес. Для этих же целей используют приспособления с тремя зубчатыми колесами.

Рис. 13. Установка детали на плоскость и зубчатую поверхность. Комплект баз: установочная (точки 1, 2, 3); опорные (точки 4, 5, 6): а – конструктивная схема; б – теоретическая схема базирования

Источник

Базирование заготовок при обработке

Базирование заготовок – придание изделию необходимого положения относительно выбранной координатной системы. Требуемое местоположение достигается при помощи закрепления детали на столе токарного или фрезерного станка и других установочных приборах. После процедуры закрепления заготовка принимает устойчивое положение в трехмерном пространстве, лишаясь 3 степеней свободы: по осям абсцисса, ордината и аппликата. В результате она не сможет перемещаться в выбранной координатной системе.

Базирование осуществляется для повышения точности во время изготовления и обработки детали.

Для правильного определения местоположения изделия необходимо знать основные схемы, методы и особенности процедуры базирования.

Схемы базирования

Схемой базирования называется чертеж, где с помощью графического изображения указывается местоположение опорных точек устанавливаемого изделия на поверхностях базирования. Базы подразделяются на следующие подвиды:

База может лишать обрабатываемый объект от 1 до 3 степеней свободы, что исключает возможность его передвижения в координатной системе. На схемах она обозначается в виде мнимой или реальной плоскости. Базы выбираются во время проектирования изделия и используется при изготовлении и последующей обработке заготовки.

При выборе базовых поверхностей применяются принципы совмещения и постоянства базовых поверхностей. В виде технологических баз выступают одинаковые поверхности заготовки. Во время наложения баз возникает небольшое отклонение детали. Для поддержания данных принципов на изделиях образуют несколько вспомогательных поверхностей: отверстия в деталях корпуса и обработанные отверстия. Если принципы не соблюдаются, то берется обработанная поверхность, выступающая в качестве новой базы. Она улучшает точность и жесткость расположения детали.

На схеме базирования все точки имеют собственную нумерацию. Во время наложения геометрических поверхностей изображается точка, вокруг которой указываются номерные знаки совмещенных точек. Процесс нумерации осуществляется с основной базы, концентрирующей на себе наибольшее число точек опоры.

При нанесении графических обозначений на схему должно быть изображено наименьшее количество проекций детали, достаточных для изображения основных точек опоры. Также на ней необходимо изобразить установочные элементы, служащих для закрепления детали: зажимы и цанговые патроны.

Построение схемы базирования производится по правилу шести точек. Оно заключается в лишении заготовки 6 степеней свободы при помощи использования наборов из 3 баз с 6 точками опоры. С его помощью происходит одновременное наложение 6 двухсторонних геометрических связей, что обеспечивает полную неподвижность детали. Если осуществляется базирование конической заготовки, то для обеспечения ее устойчивого положения необходимо применять набор из 2 базовых поверхностей.

При базировании изделий в промышленности используется способ автоматического получения размерных характеристик заданной точности на станках с предварительно установленными настройками. Установка упоров осуществляется от технологических базовых поверхностей заготовки. Во время этой процедуры используется набор из 3 баз. При этом также применяют полную схему базирования, лишая изделие 6 степеней свободы.

Схемы для определения местоположения детали подразделяются на следующие категории:

Применение схем зависит от величины диаметра и местоположения отверстий, а также от расстояния между обрабатываемыми поверхностями.

Базирование призматической заготовки

Призмой является многогранник, у которого 2 грани являются равными многоугольниками. Она представляет собой установочное приспособление. Его поверхность является пазом и образована 2 наклонными плоскостями. Изготавливаются призматические фигуры с углом 90° и 120°. В промышленности призмы используются для нахождения расположения оси детали с неполной цилиндрической поверхностью. Эта фигура способна определять положение осей абсцисса, ордината и аппликата, поэтому она используется при базировании.

Во время базирования детали в призме опоры располагаются в координатных плоскостях. Призматическая заготовка базируется в координатный угол для выполнения принципа совмещения баз. При размещении заготовки в призме используются 3 поверхности. Под углом в 90° к изделию прикладывается сила. В результате возникновения трения между соприкоснувшимися поверхностями уменьшается величина смещения изделия в различных направлениях.

Если поменять направления вектора прикладываемой силы, то заготовка прижмется ко всем установочным базам одновременно. Если на установочной базе присутствует припуск, то его нужно удалить при помощи регулируемых опор. Заготовка не сможет двигаться вдоль координатных осей, потому что она лишена всех 6 степеней свободы. Установочной базой выступает плоскость с наибольшим размером. Направляющей базой считается поверхность с наибольшими показателями протяженности.

Для определения местоположения выбирается призма с неширокими установочными базами. Если деталь располагает обработанной базой, то используют призму с большой длиной. При базировании в призме возможно определить направление только в 1 координатной плоскости.

Базирование деталей цилиндрической формы

Фигура цилиндрической формой обладает 2 плоскостями симметрии. При пересечении они образуют ось, используемую при процедуре базирования. Во время определения местоположения цилиндрической заготовки применяются плоские поверхности, образующие вместе с осью набор баз. Они состоят из двойной направляющей и опорных базовых поверхностей. Они несут 4 точки опоры. Благодаря этой конструкции мастер сможет определить направление валика заготовки в 2 системах координат.

Чтобы указать правильное местоположение цилиндрической детали в пространстве, нужно найти 5 координатных точек. Они лишают изделие 5 степеней свободы. Последняя степень отнимается посредством следующих способов:

Во время установки детали цилиндрической формы в обоих случаях рекомендуется использовать 1 единственную базовую поверхность, чтобы избежать смещения изделия.

При расположении деталей в центрах применяются короткие цилиндрические отверстия. Одно из них выступает в роли упорной базовой поверхности, второе – в роли центрирующей базы. Каждая базовая поверхность лишает заготовку 3 степеней свободы.

Базирование деталей типа дисков

Заготовки в форме диска представляют собой предмет в виде круга или низкого цилиндра. Они обладают небольшой длиной и 2 плоскостями симметрии. Из-за необычного строения возникают сложности во время обработки торцов дисковых изделий. Торцовые поверхности являются параллельными, они пересекаются с осью отверстия под углом 90°. Производятся диски из листового проката при помощи отрезания или воздействия ацетилено-кислородного пламени.

Правильное местоположение деталей типа диск будет являться прочным и устойчивым, если оно расположено на торце, выступающем в роли установочной базы.

Центрирование производится при помощи самоцентрирующих кулачков. На ось с цилиндрической поверхностью накладываются 2 связи, что не позволяет заготовке свободно перемещаться по осям абсцисса и ордината. Чтобы лишить диск возможности перемещения по оси аппликата, необходимо наложить дополнительную геометрическую связи. В этом случае ось является опорной базой. Для деталей типа диск используется установочная, опорная и двойная опорная базы.

В начале процедуры базирование диск крепится на кулачках патрона. Торец детали обтачивают до кулачков. Внешнюю поверхность, оставшуюся необработанной, подрезают. Для достижения лучшей точности используется чистое обтачивание, во время которого заготовка крепится посредством прижима трения. Диск должен прижиматься либо к кулачкам патрона, либо к его оправе. Опорные базы детали размещаются максимально близко к обрабатываемой поверхности зубьев. Шестерни диска обрабатываются в сложенном состоянии на станках. При их базировании используются инструменты – монеты.

Расчет погрешности базирования заготовки в приспособлении

Погрешностью базирования называется отклонение конструкции заготовки относительно заданного местоположения. Она применяется во время обработки, эксплуатации и настройки детали на токарных или фрезерных станках. Выделяют следующие разновидности погрешности базирования заготовки:

На величину погрешности и точность обработки оказывают непосредственное влияние следующие факторы:

Расчет погрешности базирования проводится при помощи использования математической формулы: εБ.ДОП ≤δ — ∆. Во время определения величины отклонения важно учитывать, что действительная погрешность обязана быть меньше допустимых значений. Результат расчетов всегда является неточным.

Для расчета погрешности был разработан общий алгоритм вычисления:

Если отсутствуют общий базис и предельные значений погрешности, то необходимо найти исходную базовую поверхность. Если она не изменяет исходное местоположение, то значение погрешности равняется 0.

Источник

14. Установочные элементы для базирования заготовок по наружным цилиндрическим базовым поверхностям. Призмы.

Наиболее широкое распространение для базирования по цилиндрическим поверхностям получили установочные втулки и призмы.

Призмы являются универсальными установочными элементами. Призма представляет собой элемент с рабочими поверхностями, расположенными под углом .

— при базировании по неполной цилиндрической поверхности.

— применяется, если при обработке заготовки действуют большие силы резания.

— наиболее распространенные.

Для продольного положения призмы при установке её устанавливается 2 штифта ГОСТ 12195-66.

Рабочие поверхности призмы должны располагаться относительно плоскости её симметрии строго на равных углах . Стандартные конструкции призм короткие. Если необходимо установить детали типа вала, требуются 2 стандартные призмы. В этом случае конструкция призмы должна иметь обнижение.

15. Установочные элементы для базирования заготовок по внутренним цилиндрическим поверхностям. Пальцы цилиндрические.

Для базирования по внутренним цилиндрическим поверхностям используются пальцы и оправки.

Имеют рабочую поверхность диаметромD. ВеличинаDи квалитет выбирается в зависимости от размера базового отверстия заготовки.

Устанавливаются пальцы в корпус по сквозному отверстию аналогично опорным штырям.

Цилиндрический палец дает 2 опорные точки.

Если необходимо, чтобы установочный палец лишал 1-й степени свободы, применяют конструкции. Срезанного пальца ГОСТ 12210-66.

Срезанные пальцы предназначены для установки заготовок по двум базовым отверстиям. Позволяют компенсировать погрешность межосевого расстояния базовых поверхностей и повысить точность базирования заготовок.

При установке срезанного пальца его цилиндрический поясок должен располагаться перпендикулярно относительно линии, соединяющей центры 2-х пальцев.

Установка заготовок на оправки

Три вида жестких оправок:

Данная оправка обеспечивает высокую точность центрирования и большую погрешность, зависящую от диаметра. Эта оправка используется на мелконагруженных операциях.

Цилиндрические оправки с гарантированным натягом

Данная оправка обеспечивает высокую точность центрирования 0,01…0,005 мм и высокую точность осевого положения заготовки. Однако для установки и снятия заготовки требуется специальное прессовое устройство. Требует больших затрат.

цилиндрическая оправка с гарантированным зазором

Данная оправка обеспечивает нужную точность центрирования. Погрешность определяется зазором между оправкой и заготовкой. Но она точно ориентирует заготовку в осевом положении. Крутящий момент на заготовке передается за счет винтового зажимного механизма. Удобство установки заготовки на оправке и возможность механизации позволяют использовать данную конструкцию в единичном, мелкосерийном и серийном производстве.

16. Основное назначение зажимных устройств — обеспечить надежный контакт заготовки с установочными элементами и предотвратить ее смещение относительно них и вибрацию в процессе обработки. Введением дополнительных зажимных устройств увеличивают жесткость технологической системы н этим достигают повышения точности и производительности обработки, уменьшения шероховатости поверхности. На рис. 67 показана схема установки заготовки 1, которую помимо двух основных зажимов Q₁, крепят дополнительным устройством Q₂, сообщающим системе большую жесткость. Опора 2 самоустанавливающаяся.

Зажимные устройства в ряде случаев используют, чтобы обеспечить правильность установка и центрирования заготовки. В этом случае они выполняют функцию установочно-зажимных устройств. К ним относятся самоцентрирующиеся патроны, цанговые зажимы и др.

Зажимные устройства не применяют при обработке тяжелых, устойчивых заготовок, по сравнению с массой которых силы, возникающие в процессе резания, относительно невелики и приложены так, что не могут нарушить установку заготовки.

Зажимные устройства приспособлений должны быть надежны в работе, просты по конструкции и удобны в обслуживании; они не должны вызывать деформаций закрепляемой заготовки и порчи ее поверхности, не должны сдвигать заготовку в процессе ее закрепления. На закрепление и открепление заготовок станочник должен затрачивать минимум времени и сил. Для упрощения ремонта наиболее изнашиваемые детали зажимных устройств целесообразно делать сменными. При закреплении заготовок в многоместных приспособлениях их зажимают равномерно; при ограниченном перемещении зажимного элемента (клин, эксцентрик) его ход должен быть больше допуска на размер заготовки от установочной базы до места приложения зажимной силы. Зажимные устройства конструируют с учетом требований техники безопасности.

Место приложении зажимной силы выбирают по условию наибольшей жесткости и устойчивости крепления и минимальной деформации заготовки. При повышении точности обработки необходимо соблюдать условия постоянного значения зажимной силы, направление которой должно совпадать с расположением опор.

К зажимным элементам относятся винты, эксцентрики, прихваты, тисочные губки, клинья, плунжеры, прижимы, планки. Они являются промежуточными звеньями в сложных зажимных системах.

17. Требования, предъявляемые к зажимным механизмам.

Зажимной механизм не должен деформировать заготовку или портить её поверхность.

Зажимной механизм не должен сдвигать заготовку нарушая положение, достигнутое при базировании.

Сила зажима, развиваемая механизмом, должна по возможности обеспечиваться наиболее дешевыми способами с меньшими энергозатратами.

Зажимной механизм должен быть прост и безопасен в управлении.

18. Винтовые зажимы. Конструкция. Расчет развиваемой силы.

Винтовой зажимной механизм используется в конструкциях приспособлений, как самостоятельно, так и в сочетании с другими зажимными механизмами. Имеет простую конструкцию, обладает высокой надежностью, используется, как в ручных, так и в механизированных зажимных устройствах.

Различают 2 схемы крепления заготовок:

зажим винтом при неподвижной гайке

W– исходная сила (50…100Н для ручного)

— средний радиус резьбовой поверхности винта

— угол наклона резьбовой поверхности

— угол трения в резьбовой паре

— момент трения, которые передается между винтом и заготовкой

2.

, гдеf– коэффициент трения между винтом и заготовкой

3.

4.

19. Рычажные зажимы. Конструкция. Расчет развиваемой силы.

Рычажные механизмы самостоятельно используются только в механизированных устройствах. В ручных зажимных механизмах они используются в сочетании с винтовыми, клиновыми и эксцентриковыми.

Конструктивно рычажные механизмы имеют большое разнообразие форм, однако все их можно привести к 3 основным схемам:

Первый механизм обладает наибольшей универсальностью. Работает как усилитель и изменяет направление исходной силы.

Второй механизм всегда работает с потерей исходной силы. Обеспечивает наибольшую компактность приспособления.

Третий механизм имеет лучшие силовые характеристики. Q>W, но закрывает часть поверхности заготовки, делая их недоступными для обработки. Увеличиваются габаритные размеры приспособления, что ведет к повышению стоимости и использованию станков с нерационально большой рабочей зоной. Применяют редко.

20. На рис. 69 показаны некоторые конструкции быстродействующих зажимов. Для небольших зажимных сил применяют штыковое (рис. 69, α), а для значительных сил — плунжерное устройство (рис. 69, б). Эти устройства позволяют отводить зажимающий элемент на большое расстояние от заготовки; закрепление происходит в результате поворота стержня на некоторый угол. Пример зажима с откидным упором показан на рис. 69, в. Ослабив гайку-рукоятку 2, отводят упор 3, вращая его вокруг оси. После этого зажимающий стержень 1 отводят вправо на расстояние h. На рис. 69, г приведена схема быстродействующего устройства рычажного типа. При повороте рукоятки 4 штифт 5 скользит по планке 6 с косым срезом, а штифт 2 — по заготовке 1, прижимая ее к упорам, расположенным внизу. Сферическая шайба 3 служит шарниром.

Большие затраты времени и значительные силы, требующиеся для закрепления обрабатываемых заготовок, ограничивают область применения винтовых зажимов и в большинстве случаев делают предпочтительными быстродействующие эксцентриковые зажимы. На рис. 70 изображены дисковый (α), цилиндрический с Г-образным прихватом (б) и конический плавающий (в) зажимы.

Эксцентрики бывают круглые, эвольвентные и спиральные (по спирали Архимеда). В зажимных устройствах применяются две разновидности эксцентриков: круглые и криволинейные.

Круглые эксцентрики (рис. 71) представляют собой диск или валик с осью вращения, смещенной на размер эксцентриситета е; условие самоторможения обеспечивается при соотношении D/е≥ 4.

Достоинство круглых эксцентриков заключается в простоте их изготовления; основной недостаток — непостоянство угла подъема α и сил зажима Q. Криволинейные эксцентрики, рабочий профиль которых выполняется по эвольвенте или спирали Архимеда, имеют постоянный угол подъема α, а, следовательно, обеспечивают постоянство силы Q, при зажиме любой точки профиля.

Источник