Приспособление для базирования

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:

1. Конструкторские: определяют местоположение сборочного элемента, принадлежащего заготовке.
2. Технологические: указывают относительное местонахождение детали во время ее обработки, эксплуатации или ремонтирования.
3. Измерительные: находят месторасположение изделия и элементов измерения.

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:

1. Базирование детали по торцу и отверстию, образующими 5 точек опоры. Этот вид схемы базирования упрощает процесс определения местоположения заготовки. Он широко применяется при обработке моторов-редукторов и скоростных коробок.
2. Базирование изделия по плоскости, отверстию и торцу. В этом случае оси установочных элементов детали параллельны базовой поверхности. Посредством этой категории схем осуществляется полное базирование. Отличительной особенностью этого вида базирования является высокая точность размещения отверстий.
3. Базирование по 2 отверстиям, пересекающимся с плоскостью под углом в 90°. Данный вид схемы позволяет применять принцип постоянства во время производственных процессов и осуществлять закрепление заготовок на автоматических линиях.

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:

1. Ориентирование на шпоночный паз, если этот элемент присутствует на заготовке.
2. При помощи создания трения между базовыми поверхностями приложением силы.

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:

1. Погрешность закрепления: возникает при зажатии детали на столе станка. Во время этого процесса происходит смещение установочных баз, лимитирующих движение заготовки. Погрешность закрепления обусловлена неправильным использованием установочных приборов и зажимов. Данные факторы приводят к деформации заготовленного материала.
2. Погрешность установки: появляется после закрепления изделия на станковом оборудовании. Ее возникновение обусловлено несоответствие форм базовых поверхностей и наличие большого количества металлической стружки, образующейся во время нарезания детали. Происходит засорение обрабатываемой поверхности и последующее отклонение детали. Для минимизации погрешности заготовки важно следовать принципам постоянства и смещения базовых поверхностей.
3. Систематическая погрешность: образуется из-за человеческого фактора —наблюдательности и аккуратности мастера, выполняющего настройку инструментов. Она возникает при нарушениях во время измерения размерных характеристик детали, написании неправильных чертежей и схем базирования и упрощении формул, необходимых для проведения расчетов.

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

1. Разница между действительными и номинальными размерами заготовки.
2. Значение отклонения устанавливаемых конструкций относительно их взаимных расположений: перпендикулярности, концентричности и параллельности.
3. Поломка станков и иных приспособлений, использующихся во время базирования. Неисправность оборудования обусловлена несоблюдением правил эксплуатации или недочетами, возникшими во время производства несущих конструкций приборов. Эти факторы приводят к возникновению зазоров на винтах и шпинделях установочного оборудования.
4. Изменение формы заготовки, произошедшие до проведения процедуры обработки. Они обусловлены внешними повреждениями конструкции или неправильным местоположением изделия.

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:

1. Необходимо правильно определить местоположение базы на основе размеров устанавливаемой детали.
2. Найти расположение технологической базовой поверхности, что позволит мастеру правильно подобрать место размещения заготовки для проведения ее обработки.
3. Если технологическая база совмещается с измерительной, то погрешность базирования будет равняться 0.
4. В случае, когда базы различаются и не совмещаются при наложении, то осуществляются геометрические расчеты величины отклонения. Результаты измерения вычитаются из предельно допустимых значений погрешности. Разность показывает действительную величину отклонения изделия. Все расчеты производятся по общей формуле: [εб] = Т — ∆ж.

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.

Установочные элементы приспособлений

Продолжаем публикацию материалов из Справочника фрезеровщика под редакцией В.Ф. Безъязычного. На этот раз разберем установочные элементы приспособлений для фрезерных обрабатывающих станков.

Установочные элементы приспособлений, выполняемые в виде опор, подразделяют на основные, т.е. ориентирующие заготовку в приспособлении, и вспомогательные, которые служат для повышения жесткости технологической системы и уменьшения прогиба заготовки.

Заготовка может быть установлена в приспособлении необработанной (черновая база) и обработанной (чистовая база) поверхностью. По форме базовая поверхность может быть плоской, цилиндрической, наружной (вал) или внутренней (отверстие), криволинейной. Для базирования заготовки в приспособлении чаще всего используют различное сочетание поверхностей.

Конструкции установочных элементов приспособлений весьма разнообразны и определяются выбранной схемой и видом базовой поверхности. Опоры для базирования заготовок по плоскости могут быть постоянными, регулируемыми и подводимыми (самоустанавливающимися).

Конструкции постоянных опор, выполненные в виде штырей, показаны на рис. 4.2.

Рис. 4.2. Конструкции штырей для установки заготовок:
а – по обработанной плоскости; б, в – по необработанной

Ступенчатые опоры (рис. 4.3, а) используются для установки заготовок непосредственно на стол фрезерного станка. Применение этих опор значительно сокращает количество мерных прокладок. Кроме того, эти опоры фрезеровщики часто применяют в качестве подставок под прижимные планки. Универсальная подставка (рис. 4.3, б) состоит из одинаковых по высоте и конструкции пустотелых колец 1, входящих одно в другое. Верхнее кольцо имеет резьбовое отверстие, в которое ввернута пятка 2. Подставка служит для установки на ней обрабатываемых заготовок и прижимных планок, удобна в работе и способствует сокращению вспомогательного времени.

Рис. 4.3. Конструкции опор:
а – ступенчатая опора; б – универсальная подставка;
в – регулируемая опора

Регулируемые опоры применяют преимущественно при базировании по черновой базе, если заготовки имеют различный припуск, а также если базовая поверхность имеет ступеньки, углубления, выступы и т.п. Эти опоры часто применяют совместно с постоянными. Контактная поверхность опоры имеет сферическую или коническую форму. Размер А опоры (рис. 4.3, в) обеспечивается вылетом винта 1 из корпуса приспособления 2. Гайка 3 фиксирует винт в установленном положении.

Подводимые самоустанавливающиеся опоры уменьшают деформацию нежестких заготовок под воздействием сил резания при обработке. Эти опоры используют в дополнение к основным. В такой опоре (рис. 4.4) при откреплении винта 1 плунжер 2 с опорной пяткой под действием пружины 4 доводится до контакта с поверхностью заготовки 3, после чего плунжер закрепляют в этом положении винтом 1 (через штырь 5). Размеры пружины и степень ее предварительного сжатия принимают такими, чтобы не происходило смещения установленной на основные опоры заготовки. Штырь 5 ограничивает выдвижение плунжера при открепленном положении опоры.

Рис. 4.4. Конструкция самоустанавливающейся опоры

Рис. 4.5. Конструкция подводимой опоры

Клиновое соединение удерживает опору в заданном положении и препятствует перемещению заготовки под действием сил резания, а цилиндрическая часть штыря удерживает плунжер от проворота. По конструкции плунжер может быть постоянным или регулируемым.

Распространенной является конструкция подводимой опоры, показанной на рис. 4.5. Подъем плунжера 1 до контакта с поверхностью заготовки 2 обеспечивается осевым смещением клина 6. При повороте винта 3, на котором закреплен маховичок, происходит расклинивание сегментных шпонок 4 и обеспечивается стопорение опоры. Шпонки расклиниваются конусом 5 винта.

Базирование заготовки по наружной цилиндрической поверхности вала чаще всего осуществляется на призмы, основным параметром которых является угол призмы α (рис. 4.6). Этот угол у стандартных призм принимают равным 90, 60 или 120°. В практике чаще всего применяют призмы с углом 90°.

Рис. 4.6. Схема базирования заготовки по наружной цилиндрической поверхности на призме

При использовании этого установочного элемента следует учитывать характер задания размера обрабатываемой плоскости, допуск на базовый элемент заготовки (на вал) и положение рабочих поверхностей фрезы относительно оси симметрии призмы. Плоскость, которую необходимо получить в процессе фрезерования вала, может быть задана размером А от центра, от верхней или нижней образующей вала (рис. 4.6, а, б, в).

При базировании вала на призму (рис. 4.6, г) ось вала (у различных заготовок) в данном сечении будет занимать различные положения в плоскости симметрии призмы из-за допуска на диаметр d вала. У заготовок с наибольшим диаметром d_max ось будет в точке 0, а у заготовок с наименьшим диаметром d_min – в точке 0′. При этом полагаем, что d_max – d_min= δ. Поскольку в процессе обработки партии заготовок положение рабочей поверхности настроенного инструмента (положение точки Е, рис. 4.6, г) не меняется, то в заданный размер А_з будет внесена погрешность. Эта погрешность Δ называется погрешностью базирования и в данном случае зависит не только от погрешности базового элемента заготовки (т.е. от величины δ – допуска на вал), но и от величины заданного размера. Из схемы базирования нетрудно определить величину погрешности базирования для различных случаев.

При задании размера от оси заготовки (см. рис. 4.6, а) величину погрешности базирования Δ₁ можно определить по формуле

Для случая задания размера от верхней образующей (см. рис. 4.6, б) погрешность базирования

а для случая задания размера от нижней образующей (см. рис. 4.6, в)

Для призм с углом α = 90° погрешности базирования могут быть приняты Δ₁ ≅ 0,71δ; Δ₂ ≅ 1,21δ; Δ₃ ≅ 0,21δ, где δ – допуск на базовый диаметр заготовки.

Естественно, для обеспечения требуемой точности обработки необходимо, чтобы погрешность базирования Δ (если не учитывать другие погрешности) не превышала допуска на размер А.

Погрешности базирования можно избежать, если вести обработку с выдерживанием размера, заданного перпендикулярно плоскости симметрии призмы. При обработке по схеме, показанной на рис. 4.6, д, с изменением базового диаметра в любых пределах, настроенный и заданный размер А не изменяется.

В практике фрезерных работ чаще всего для базирования деталей используют группу баз. Базирование заготовки по обработанной плоскости и отверстиям наиболее распространено для корпусов, рычагов, плит, рам и других аналогичных деталей. Такая схема базирования способствует выполнению постоянства баз, упрощает конструкцию приспособления. Установочными элементами приспособления являются два пальца и опорные планки (рис. 4.7). Один из пальцев изготовляют цилиндрической, а другой ромбической формы.

Рис. 4.7. Схема базирования заготовки на плоскость и два отверстия:
1 – корпус приспособления; 2 – заготовка; 3 – цилиндрический палец; 4 – ромбический палец; 5 – опорные пластины

Базирование деталей в сборочно–сварочных приспособлениях

Базирование – это определение положения деталей в сборочной единице относительно друг друга либо сборочной единицы (изделия) относительно приспособления, рабочего инструмента, технологического сварочного оборудования (сварочной дуги, пламени горелки, электродов контактной машины).

При проектировании сборочно – сварочных приспособлений чаще всего приходится иметь дело с установочными базами.

Установочная база – это каждая поверхность детали, которой она соприкасается с установочными поверхностями приспособления. Благодаря контакту с установочными поверхностями приспособления деталь (узел) получает строго определенное положение относительно приспособления или сварочного оборудования.

Любое твердое тело имеет 6 степеней свободы: перемещение в направлении трех координатных осей x, y, z и вращение (поворот) относительно этих же осей w_x, w_y, w_z.

Для базирования любой детали необходимо выполнить правило шести точек:

– чтобы придать детали вполне определенное положение в приспособлении, необходимо и достаточно иметь шесть опорных точек, лишающих деталь всех шести степеней свободы (рис. 1).

Рисунок 1 – Схемы базирования деталей на шесть опорных точек

В связи с тем, что при сварке электрическая дуга (пламя горелки) не вызывает каких–либо значительных сдвигающих усилий, крепить детали (изделия) во многих приспособлениях, особенно в неповоротных, не обязательно. Силовое замыкание с помощью прижимов, как правило, предусматривают для предупреждения смещения деталей в результате температурного расширения металла, от случайных нагрузок и от собственной массы.

При установке деталей недопустимо использовать более шести опорных точек! Лишние опорные точки препятствуют установке детали, при закреплении ее положение нарушается.

Поверхность детали с тремя опорными точками называется главной базирующей (ГБ). Боковая поверхность с двумя точками – направляющей. Торцевая поверхность с одной точкой – упорной.

В качестве базирующей чаще всего выбирают поверхность детали, имеющую наибольшие габаритные размеры. В качестве направляющей – поверхность наибольшей протяженности.

Установочными базами деталей могут служить как механически обработанные поверхности (отверстия, плоскости), так и не обработанные поверхности, не имеющие волнистости, неопределенной кривизны. Предпочтение отдают менее шероховатым, более чистым и точно расположенным поверхностям.

Форма и масса деталей и подузлов, из которых состоит сварочный узел, в значительной степени определяют возможность их механизированной или ручной установки в сборочное приспособление. В связи с этим конструктору необходимо сделать индивидуальный анализ особенностей каждой детали с целью их правильного базирования. Такой анализ, как правило, весьма трудоемок и не всегда проводится в полной мере.

Базирование деталей при сборке основывается на учете специфики сборки нескольких деталей – первой, второй и т.д. (в последовательности их установки по техпроцессу), и на учете величины зажатия их после базирования.

В сварочных приспособлениях часто базирование заготовок, например листовых, ведется по плоскости. В этом случае заготовку достаточно опереть на три точки в плоскости x_oy (рис. 2). Однако для устойчивого положения ее цент тяжести (ЦТ) должен находится внутри треугольника, вершинами которого являются эти точки.

Рисунок 2 – Схема базирования детали по одной плоскости

Фиксирование заготовок типа «втулка» по цилиндрическим поверхностям производится с помощью пальцев. Деталь 1 надевается отверстием на цилиндрическую оправку – палец 2 (рис. 3).

Рисунок 3 – Схема установки втулки на палец

В этом случае деталь лишается четырех степеней свободы (остается вращение и перемещение относительно оси oz). Для деталей с внутренней цилиндрической или конической поверхностью в качестве установочных элементов могут применяться конусные оправки или установочные конусы (рис. 4).

Рисунок 4 – Установка на конусы деталей типа «вал» (а и б), втулок и труб (в)

Деталь типа «вал» может устанавливаться в отверстие сплошной втулки (рис. 5, а), с помощью двух полуотверстий (рис. 5, б), а также на призму (рис. 5, в).

Рисунок 5 – Установка деталей типа «вал»

Часто в сборочно – сварочных приспособлениях детали устанавливаются с использованием группы установочных баз. В этом случае необходимо выполнить требование, чтобы ни один новый установочный элемент не лишал деталь тех степеней свободы, которых она уже лишена ранее с помощью других элементов.

Принципиальная схема сборочно–сварочного приспособления представляет собой чертеж сварного изделия, на котором в виде условных обозначений (табл. 1) указаны места, способы фиксирования и закрепления всех деталей, а также способы и устройства (упрощенно) для установки, поворота, подъема, съема деталей и изделий, другие механизмы.

Таблица 1 – Условные обозначения опор и зажимов по ГОСТ 3.1107 – 81

На схеме указываются те размеры, которые конструктор должен соблюдать при проектировании приспособления с особой точностью. В качестве установочных баз предпочтительно использовать механически обработанные поверхности или отверстия деталей.

Для установки деталей из прокатных профилей упоры (фиксаторы) необходимо ставить к обушку, а не к полке. Размещение упоров не должно вызывать защемления в приспособлении собранного и прихваченного изделия. Упоры должны исключать сдвиг изделия в сторону установочных элементов и обеспечивать свободный его съем (рис. 6). Для таких изделий неподвижные упоры располагаются не по всему периметру, а лишь по двум смежным сторонам. По остальным сторонам ставят отводные откидные или съемные упоры. В последнем случае точность сборки несколько снижается.

Рисунок 6 – Принципиальная схема приспособления для сборки кронштейна

Как правило, на выбранной схеме все приложенные к детали силы, стремящиеся нарушить положение детали, а также силы, стремящиеся сохранить это положение (силы трения, реакции опор), отмечают стрелками. Прижимы располагают в виде упоров, вблизи их. В одном приспособлении должно быть не более двух типов прижимов (как правило, один).

Сварные конструкции состоят из 2–5 и более деталей, относительное расположение которых задано сборочным чертежом. Процесс сборки сварного изделия в приспособлении состоит из переходов, выполняемых последовательно друг за другом (иногда и параллельно) со всеми деталями и сборочными единицами, входящими в изделие.

При сборке листов встык необходимо выдерживать постоянный зазор, а также предотвращать местное вспучивание листов при подходе сварочной дуги. Во всех случаях зазоры в собранных изделиях не должны изменяться.

Точность собираемого и свариваемого изделия определяется двумя методами: расчетным (теоретическим), который осуществляется заблаговременно, и экспериментальным, приводимым после изготовления изделия.

В свою очередь, теоретический метод может быть расчетно–аналитическим и вероятностным. Расчетно–аналитический метод точности применяют для расчета погрешностей единичного изделия. Вероятностный метод может быть использован для анализа точности партии изделий. Он требует ряда экспериментальных данных о точности отдельных партий, операций и параметров процесса.

Погрешности базирования возникают когда технологическая база не совпадает с конструкторской. Погрешность закрепления характеризуется смещением детали от базирующих поверхностей приспособления при закреплении.

Все детали в сборочной единице находятся во взаимосвязи друг с другом и образуют размерную цепь, т.е. замкнутую цепь взаимосвязанных размеров, определяющих относительное положение деталей в изделии. Для пространственных изделий размерная цепь приводится к трем плоскостным размерным цепям. Обеспечение точности сборки сводится к получению заданной точности замыкающего звена размерной цепи в соответствии с чертежом. Чем больше звеньев в размерной цепи, тем большей может быть ошибка точности у замыкающего звена.

В общем случае сборочно–сварочное приспособление состоит из основания (рамы или корпуса), фиксирующих (установочных) элементов, прижимов, поворотных устройств, вспомогательных деталей и устройств.

Основание приспособления представляет собой элемент, объединяющий в единую конструкцию все части приспособления. На основании располагаются опорные и направляющие детали, упоры и опоры, определяющие положение устанавливаемых деталей, втулки, бобышки, кронштейны и другие фиксаторы.

Основание воспринимает массу изделия и все усилия, возникающие в процессе сборки, прихватки, сварки, кантовки и т.п. При этом оно должно обеспечивать постоянство точности расположения установочных деталей как в статическом состоянии, так и отсутствие смещений и вибраций при любых поворотах. Поэтому основание должно обладать достаточной прочностью и жесткостью.

Основание приспособления должно быть технологичным, иметь рациональное конструктивное оформление, обладать возможно меньшей массой и быть компактным. Последнее требование особенно важно для переносных, передвижных и поворотных приспособлений.

Форма и размеры оснований зависят от конфигурации изделия, собираемого в приспособлении, а также от вида и расположения фиксирующих, зажимных и направляющих элементов.

Основания приспособлений получают отливкой, ковкой, сваркой, сборкой из отдельных элементов на болтах и другими методами. Экономически целесообразно изготовлять сварно–литые, сварно–кованые, сварно–штампованные основания, а также применять низколегированные стали повышенной прочности, гнутые профили.

При проектировании сварных оснований необходимо предусматривать:

1. примерно одинаковую толщину свариваемых деталей;

2. высокую усталостную прочность соединения;

3. отсутствие соединений с накладками;

4. соединение не более двух деталей одним швом;

5. создание минимума деформаций основания;

6. симметричное расположение усиливающих ребер и их двустороннюю приварку;

7. припуск на окончательную обработку поверхностей;

8. термообработку для снятия внутренних напряжений.

Сварные основания обычно имеют меньшую массу, а их отдельные части, работающие в тяжелых условиях, могут быть выполнены из легированной стали.

Из–за широкого конструктивного разнообразия оснований их очень трудно стандартизировать. В некоторых случаях в качестве корпуса приспособления используют сборочные плиты с Т–образными пазами. Для крупногабаритных приспособлений целесообразно использовать сварные основания из сортовых профильных материалов и из стальных листов толщиной 8 . 10 мм.

В качестве оснований приспособлений обычно применяют стандартизированные полые коробки с лапами для крепления (ГОСТ 12949–67), швеллеры (ГОСТ 12950–67 и ГОСТ 4079–69), стойки (ГОСТ 4589–69), угольники (ГОСТ 12944–67 и ГОСТ 12952–67), ребра (ГОСТ 12959–67), чугунные плиты (ГОСТ 12948–67), стальные плиты (ГОСТ 12947–67) и др.

Установочные детали приспособления

Установочные детали (опоры, упоры, пальцы, призмы, установочные конусы, постели) образуют базовые поверхности приспособлений и обеспечивают правильную ориентацию деталей (узлов) в приспособлении в соот­ветствии с правилом шести опорных точек.

Опоры приспособлений разделяют на основные и вспомогательные. Основные опоры определяет положение детали в пространстве, лишая ее всех илинескольких степеней свободы. Как правило, они жестко закрепляется в корпусе приспособления.

Вспомогательные опоры предназначены для придания детали дополнительной жесткости и устойчивости, например, в тех случаях, когда деталь можетопрокинуться или из–за малой жесткости может деформироваться. Поэтому вспомогательные опоры индивидуально подводят к установленной детали и закрепляют, в ре­зультате чего они превращаются в дополнительные жесткие опоры. Основными опорами сборочно–сварочных приспособлений могут быть опорные штыри (рис. 10, а–г) с плоской, сферической и насеченной головками (ГОСТ 13440–68 и др.).

Рисунок 7 – Опорные штыри

Регулируемые винтовые опоры (ГОСТ 4084–68, ГОСТ 4085–68, ГОСТ 4086–68) могут применяться как основные и как вспомогательные опоры (рис. 8). Вспомогательные опоры не влияют на точность базирования деталей.

Рисунок 8 – Винтовые регулируемые опоры

Рационально, чтобы упор являлся одновременно и опорной базой (рис. 9, а). Откидные (рис. 9, б) и отводные (рис. 9, в) упоры применяются в тех случаях когда форма деталей или конструкция изделия не позволяет свободно снять собранное (сваренное) изделие с приспособления.

Рисунок 9 – Упоры постоянные (а), откидные (б) и отводные (в)

При установке деталей с наружными цилиндрическими поверхностями в качестве основных опор применяют призмы по ГОСТ 12195–66 (рис. 10, а) или специальные призмы с выемкой (рис. 10, б) для длинных или ступенчатых деталей.

Установочные пальцы могут быть постоянными и сменными. Применяются пальцы в сборочно–сварочных приспособлениях для установки на них деталей (изделий) одним или двумя отверстиями. Постоянные пальцы – цилиндрические (ГОСТ 12209–66) и срезанные (ГОСТ 12210–66), сменные – цилиндрические (ГОСТ 12211–66) и срезанные (ГОСТ 12210–66) могут быть длинными (l>1,5×D) или короткими (1

УСТАНОВКА И БАЗИРОВАНИЕ ЗАГОТОВОК В ПРИСПОСОБЛЕНИЯХ

Принципы базирования заготовок в приспособлениях

(ту*ри разработке технологического процесса технолог прежде всею вы-

J L бирает способ установки заготовки на с танке относительно режущего инструмента.

Существует три способа установки заготовок на станке:

• 1) с выверкой (по разметочным рискам, по пробной стружке);
• 2) установка в приспособлении с автоматической ориентацией;
• 3) установка с автоматическим определением положения заготовки (на станках с ЧПУ).

Первый способ очень трудоемкий и применяется при изготовлении крупных деталей в единичном и мелкосерийном типе производства (рис. 2.1). Здесь базой являются линии разметки 2. Контроль положения заготовки осуществляется штангенрейсмусом 4. Регулировка положения — домкратами 3 и упорами 5. Недостаток способа — низкая точность — 0,8. 1,3 мм.

Второй способ установки считается наилучшим. Он обеспечивает автоматически точное положение заготовки в рабочей зоне станка, требует минимальной затраты времени; применяется в массовом, крупносерийном и серийном типах производств. Однако требует применения часто сложной и дорогой технологической оснастки.

Третий способ установки используется на современном оборудовании с ЧПУ. После установки заготовки автоматически по программе щупом определяют фактическое положение ее поверхностей. Отклонение в положении базовых поверхностей компенсируется коррекцией управляющей программы. Способ применяют в серийном производстве.

Базовыми, или установочными, поверхностями заготовки называются поверхности, которые определяют ее положение относительно исполнительных поверхностей приспособления или станка в процессе обработки. Их также называют технологическими базами.

Рис. 2.2. К правилу шести точек

Рис. 2.1. Схема выверки положения заготовки на станке

Из теоретической механики известно, что твердое тело имеет шесть степеней свободы: три связаны с перемещением тела вдоль трех осей координат OX, OY и OZ и три — с поворотом его относительно этих осей (рис. 2.2). При установке заготовки каждая из ее степеней свободы отнимается путем прижима детали к соответствующей неподвижной точке (опоре) приспособления. Для лишения заготовки всех шести степеней свободы необходимо, чтобы в приспособлении было шесть неподвижных опорных точек (правило шести точек). Эти точки размещаются в грех взаимно перпендикулярных плоскостях. Силы зажима W, W, W2 прижимают заготовку к шести неподвижным опорам и препятствуют ее сдвигу под действием сил резания. Число неподвижных опор в приспособлении не должно быть больше шести, так как в противном случае возникает неопределенность в положении заготовки.

Различают следующие виды технологических баз: установочная (лишает деталь трех степеней свободы, точки /, 2, 2), направляющая (две степени свободы, точки 4, 5); опорная (одна степень, точка б); двойная направляющая (длинный цилиндр, 4 степени), направляющая (короткий цилиндр, 2 степени).

Рассмотрим типовые способы базирования заготовок в приспособлениях.

Рис, 2.3. Типовые схемы базирования деталей в приспособлениях и на станках

В «координатный» угол базируются заготовки, имеющие призматическую форму, рис. 2.3, а. Здесь виден полный комплект баз. На второй и последующих операциях заготовки корпусной детали, как правило, базируются по плоскости и двум отверстиям на базирующие штыри (цилиндрический и призматический), рис. 2.3, б. Здесь роль направляющей и упорной баз выполняют два пальца: цилиндрический (две степени свободы) и срезанный (одна степень).

Заготовки деталей цилиндрической формы в зависимости от вида обработки могут базироваться в призме, рис. 2.3, в, в кулачках самоцен гриру югцего патрона, в цанге, рис. 2.3, г, а также в центрах при токарной обработке или фрезеровании, рис. 2.3, е. Здесь отверстие является двойной направляющей базой (четыре степени свободы). Заготовки корпусных деталей, имеющих «пролитое» главное отверстие могут базироваться по отверстию на двух конусах, рис. 2.3, д.

Рис. 2.4. Скрытые базы — оси симметрии

Базы могут быть явными (реальными) поверхностями, а могут быть скрытыми (воображаемыми, как оси симметрии), рис. 2.4. Здесь деталь типа «серьги» устанавливается в самоцен- трирующих призмах. Опорная база (точки /, 2, 3) является явной — это плоскость щеки серьги. Направляющая база (точки 4, 5) и опорная (точка 6) являются неявными базами — осями симметрии детали.