2 Базування і базові поверхні - міського господарства основи проектування та експлуатації

^ 2 БАЗУВАННЯ І БАЗОВІ ПОВЕРХНІ

2.1 Установка заготовок у пристроях

У процесі обробки заготовки повинні займати цілком певне (однозначне) положення щодо верстата і ріжучого інструменту, що забезпечується установкою заготовок у пристроях. Під установкою заготовки розуміється процес її базування і закріплення - прикладених до заготовки сил і пар сил, що забезпечують в процесі обробки сталість положення заготовки, досягнутого при базуванні.

Базуванням називають надання заготівлі або виробу необхідного положення щодо обраної системи координат.

^ Технологічними базами називають поверхні, які використовуються для визначення положення заготовки або виробу в процесі виготовлення. При установці деталі в пристосуванні за технологічні бази приймають реальні поверхні, які безпосередньо контактують з установочними елементами пристосування.

Положення деталі в пристосуванні визначають її базують поверхні. Деталі, що встановлюються в верстатні пристосування, мають різні поверхні, що базують по формі і виду.

^ Чорновими базами називають неопрацьовані поверхні деталі, що використовуються для її установки в пристосуванні при обробці на першій операції, коли оброблених поверхонь немає.

^ Чистову (остаточними) базами називають оброблені поверхні деталі, що служать для установки в пристосуванні при обробці на всіх наступних операціях механічної обробки.

^ Конструкторських базами називають бази (поверхні), які використовуються для визначення положення деталі у виробі або вузлі. Ці бази необхідно в першу чергу використовувати для установки оброблюваної деталі в пристосуванні, так як при цьому виходять менші похибки обробки. Конструкторські бази деталей за призначенням бувають основні і допоміжні.

Установчі бази оброблюваної деталі поділяються на опорні і поверхневі. Опорними установочними базами називають сукупність поверхонь оброблюваної деталі. Вимірювальними базами називають поверхні деталей, від яких виробляють відлік розмірів при її обробці. Число, форму і розташування опорних настановних базових поверхонь слід вибирати так, щоб забезпечити визначене і незмінне положення оброблюваної деталі в пристосуванні щодо різального інструменту при обробці.

З механіки відомо, що тверде тіло має шість ступенів свободи (рис.2): три пов'язані з переміщенням тіла уздовж трьох взаємно перпендикулярних осей координат Оx, Oy, Oz і три - з можливим його поворотом щодо цих осей. При установці деталі в пристосуванні кожна зі ступенів свободи пов'язується шляхом притиску деталі до відповідної нерухому точку (опорі) пристосування. Кожна опора пов'язує одну ступінь свободи деталі, отже, для позбавлення деталі всіх ступенів свободи необхідно, щоб в пристосуванні було шість нерухомих опорних точок (правило шести точок).

Мал. 2 - Схема базування оброблюваної деталі в пристосуванні

по шести опорних точках

Ці точки знаходяться в трьох взаємно перпендикулярних площинах: точки 1,2, і 3, розташовані в площині XOY, позбавляють деталь трьох ступенів свободи - можливості переміщатися уздовж осі OZ і обертатися навколо осей OX. OY; точки 4 і 5, розташовані в площині ZOY, позбавляють деталь двох ступенів свободи - можливості переміщатися уздовж осі OX і обертатися навколо осі OZ; точка 6, розташована на площині XOZ, позбавляє деталь шостого ступеня свободи - можливості переміщатися уздовж осі OY. Сили затиску W, W1, W2, що діють у пріоритетних напрямках, перпендикулярних трьом площинам, притискають деталь до шести нерухомих опор. Число нерухомих опор в пристосуванні не повинно бути більше шести, тому що в противному випадку створюється хитке положення оброблюваної деталі в пристосуванні.

Похибки базування і закріплення оброблюваних деталей в пристосуванні. Сумарна похибка при виконанні будь-якої операції механічної обробки складається з похибок установки деталі, настройки верстата і похибки обробки, що виникає в процесі виготовлення деталі.

^ Похибка установки Ey - одна зі складових сумарної похибки виконуваного розміру деталі - виникає при установці оброблюваної деталі в пристосуванні і складається з похибки базування Eб. похибки закріплення Уз і похибки положення деталі Упр. залежної від неточності пристосування і яка визначається помилками виготовлення і збірки його настановних елементів і їх зносу при роботі.

^ Похибка налаштування верстата н ​​виникає при установці ріжучого інструменту на розмір, а також внаслідок неточності копірів і упорів для автоматичного отримання заданих розмірів деталі.

^ Похибка обробки обр., Що виникає в процесі обробки деталі на верстаті, пояснюється:

1) геометричної неточністю верстата;

2) деформацією технологічної системи верстат - пристосування - інструмент - оброблювана деталь (СНІД) під дією сил різання;

3) неточність виготовлення і зносом різального інструменту і пристосування;

4) температурними деформаціями технологічної системи. Для отримання придатних деталей сумарна похибка при обробці деталі на верстаті повинна бути менше допуску б на заданий розмір деталі. Ця умова виражається нерівністю

Похибка базування Еб називають різницю граничних відстаней вимірювальної бази щодо встановленого на заданий розмір деталі ріжучого інструменту. Похибка базування виникає, коли опорна установча база оброблюваної деталі не поєднана з вимірювальної. Величина Еб відноситься до заданого розміру, що отримується при відповідній схемі установки деталі в пристосуванні.

Мал. 3 - Приклади установки оброблюваних деталей в пристроях з похибками базування.

На рис. 3, а дана схема установки, при якій бічна установча база 1 оброблюваної деталі одночасно є і вимірювальною базою для поверхні 3. Тому похибка базування для розміру А дорівнює нулю: ЄБА = 0. Нижня опорна база 5 є настановної, а вимірювальної базою для оброблюваної поверхні 4 служитьповерхню 2. На налаштованому верстаті вісь фрези займає певне положення, а вимірювальна база 2 для партії оброблюваних деталей буде змінювати своє положення від Сmax до Cmin. тобто в межах допуску б на розмір С. Тому похибка базування для розміру В дорівнює допуску на розмір С між настановної 5 і вимірювальної 2 базами.

Круглу деталь встановлюють отвором на жорстку оправлення для обробки лиски фрезою на фрезерному верстаті (рис. 3, б). При такій установці між отвором деталі і жорсткої оправкой пристосування утворюється зазор і виникає похибка базування. Вимірювальної базою для оброблюваної поверхні 1 є вісь оправлення. Внаслідок зазору S між деталлю і оправкой осі деталі і оправлення не збігаються і вимірювальна база - вісь деталі може переміщатися вгору і вниз: при зміщенні деталі тільки в одну сторону виходить максимальний зазор Smax, отже, похибка базування Eбh = Smax.

^ Похибка закріплення Ез називають різницю між найбільшою і найменшою величинами проекцій зсуву вимірювальної бази в напрямку одержуваного розміру внаслідок додатки до оброблюваної деталі сили затиску W. Основна причина, що впливає на похибку закріплення деталі, - деформація базових поверхонь деталі і стиків ланцюга, по якій передаються сили затиску (механізований привід, проміжні ланки, корпус, установчі та затискні деталі пристосування, що обробляється деталь).

Великий вплив на похибку закріплення надає форма і габаритні розміри оброблюваної деталі, точність і чистота базових поверхонь, конструкція пристосування і сталість сил затиску деталі. Отже, похибки закріплення необхідно визначати для конкретних схем установки деталі в пристосуванні дослідним шляхом. При обробці деталей в досить жорстких пристроях похибка закріплення має незначний вплив на точність обробки і її можна в розрахунках не враховувати.

^ Похибка положення Епр деталі щодо різального інструменту виникає в результаті неточного виготовлення пристосування, його складання і зносу настановних елементів в процесі експлуатації. Неточності при виготовленні пристосування виникають від похибок виготовлення його деталей, складання та регулювання. Точність виготовлення пристосування задається в робочому кресленні і в технічних умовах.

На похибка накладення деталі в пристосуванні найбільший вплив робить знос його постійних настановних опор. Різні деталі пристосування контролюють у встановлені терміни. При зносі вони проходять відповідний вид ремонту.

Позначимо похибки виготовлення пристосування і знос його опор через. Так як,, являють собою поля розсіювання випадкових величин, що підкоряються закону нормального розподілу, то похибка установки як сумарне поле розсіювання виконуваного розміру деталі визначимо за формулою

При виборі способу установки деталі необхідно порівняти отриману для даної установки похибка з допустимою похибкою. Для прийнятої схеми установки потрібно виконувати умову.

^ 2.2 Розрахунок дійсних похибок базування при установці деталей в пристосуванні плоскою поверхнею

Мал. 4 - Схеми для визначення похибок базування при установці оброблюваних деталей в пристосуванні плоскою поверхнею

Оброблювана деталь (рис. 4, а) встановлена ​​на постійні опори пристосування нижньої базовою площиною 1. яка є і вимірювальною базою. так як пов'язана з оброблюваної поверхнею 2 розміром мм. В цьому випадку похибка базування для розміру мм, отриманого після фрезерування, дорівнює нулю і не входить в сумарну похибку, яка впливає на точність розміру. Затиск деталі проводиться силою W.

Оброблювана деталь (рис. 4, б) встановлена ​​в пристосуванні нижньої базовою площиною 1. але вимірювальною базою є площина 3. безпосередньо котра пов'язана з оброблюваної поверхнею 2 розміром мм. В цьому випадку виникає похибка базування. обумовлена ​​наступним шляхом. Розмір С між віссю фрези і нижньої настановної базовою площиною 1 оброблюваної деталі є постійним. Отже, положення осі фрези при обробці поверхні 2 залишається незмінним щодо настановної базової поверхні 1. Вимірювальна база 3 при фрезеруванні площини 2 у партії деталей буде переміщатися щодо зовнішнього діаметра фрези в межах поля допуску 0,40 мм на розмір мм, отриманий на попередній операції.

В даному випадку допуск на розмір мм між настановної поверхнею 1 і вимірювальною поверхнею 3 і визначаємо похибка базування оброблюваної деталі в пристосуванні мм. Похибка входить в сумарну похибку розміру мм, одержуваного при даному способі установки оброблюваної деталі в пристосуванні. Отже, на похибки настройки верстата і обробки залишається мала величина:

0.54 - 0.40 = 0.14 мм.

Щоб фрезерувати поверхню 2. необхідно або усунути погрішність базування, встановивши оброблювану деталь так, як показано на (рис. 4, в) або змінити допуски на розміри і мм. Так як виробляти установку деталі на (рис. 4, в) незручно і технолог не може без згоди конструктора збільшити допуск на розмір мм, залишається одна можливість - зменшити допуск на розмір мм і, отже, зменшити похибка базування.

Новий зменшений допуск на розмір 65 мм можна знайти з рівності

де і - допуски на розміри 65 і 25 мм;

- сумарна похибка (без урахування похибки базування),

визначається для розміру 25 мм з таблиць середньої економічної точності обробки поверхонь деталей.

Новоприйнятий допуск на розмір 65 мм технолог проставляє на певному ескізі і видає робітникові для фрезерування площини 1 на попередній операції. Наприклад, при допуск

Отже, на операційному ескізі оброблюваної деталі повинні бути проставлені розміри з допусками і мм.

^ 2.3 Розрахунок пристосувань на точність

Для забезпечення необхідної точності оброблюваної деталі при конструюванні пристосування потрібно вибрати таку схему, при якій буде дотримано, як говорилося вище, умова

де - дійсне значення похибок базування заготовки в пристосуванні;

- допустиме значення похибок базування заготовки в пристосуванні.

Допустиме значення похибок базування заготовки в пристосуванні орієнтовно розраховується за формулою

де - допуск витримується розміру;

- похибка обробки, що отримується при виконанні даної операції.

При відсутності обґрунтованих даних про точність обробки, одержуваної при даній операції, може прийматися среднеекономіческая точність обробки.

Справжнє значення похибок базування заготовки в пристосуванні визначають з геометричних зв'язків, властивих схемі базування. Формули розрахунку для найбільш часто зустрічаються схем базування наводяться в довідкових даних.

Розрахункову сумарну похибка пристосування визначаємо за формулою

де - допуск на оброблюваної деталі;

- коефіцієнт, що дорівнює 0,8 - 0,85;

- коефіцієнт, що дорівнює 0,6 - 1,0;

- похибка обробки на даній операції;

Похибка установки - це зсув заготовки при закріпленні. Вона залежить від типу пристосування і, головним чином, від характеру затиску і не залежить від схеми базування і методу обробки. Значення похибки базування можна вибрати з довідників. Визначивши похибка базування і знайшовши по таблицях похибку установки деталі і точність обробки, розраховуємо сумарну похибка пристосування, яку потім розподіляємо за окремими складовими ланкам розмірного ланцюга:

де - похибка виготовлення деталей пристосування;

- похибка установки пристосування на верстаті;

- похибка внаслідок конструктивних зазорів, необхідних для посадки на установочні елементи пристосування;

- похибка перекосу або зміщення інструменту, що виникає через неточності виготовлення напрямних елементів пристосування, якщо напрямні відсутні, похибка не враховується.

Умовні позначення до схем базування для типових випадків:

основні установчі бази,

опорні установочні поверхні.

Smin - мінімальний гарантований зазор;

x - радіальне биття.

^ 2.4 Правила вибору баз

З метою скорочення похибки базування необхідно керуватися наступними правилами вибору баз.

1. 
   Для деталей, що не обробляються повністю, як чорнових баз слід приймати поверхні, що не підлягають обробці. При наявності декількох необроблюваних поверхонь за чорнову базу треба приймати ту з них, яка повинна мати найменший зсув.
   
2. 
   При обробці деталей, оброблюваних повністю чорновою базою повинна служити поверхня, що має найменший припуск. У цьому випадку буде найбільша гарантія того, що не вийде шлюбу через нестачу припуску на будь-яку поверхню, так як поверхні з найменшими припусками будуть соосни з поверхнями, прийнятими за бази при подальшій обробці.
   
3. 
   Поверхні, вибрані для чорнових баз, повинні бути по можливості найбільш рівними і незміщеними. Це ж має бути враховано при виготовленні заготовок. Призначення чорновий бази треба розглядати тільки як засіб для отримання першої чистової бази. Повторно отримати по чорновий базі положення оброблюваної деталі, однакове з першої установкою, неможливо, тому повторна установка по чорновий базі неприпустима. Наступна установка повинна проводитися по чистової базі.
   
4. 
   Як чистових баз треба застосовувати в першу чергу конструктивні бази і переводити на технологічні слід тільки при повній відсутності можливості обмежитися конструктивними базами.
   
5. 
   Велике значення має умова єдності баз, що полягає в тому, щоб максимальна кількість поверхонь обробляти при установці на одні і ті ж, що базують поверхні. При наявності у деталей декількох поверхонь для чистової бази треба вибрати поверхню з меншим допуском.
   
6. 
   Необхідно поєднувати установчу і вимірювальну бази, так як при цьому виключається похибка базування.
   
7. 
   Обрані установочні поверхні повинні забезпечити відсутність деформацій деталі, які можуть бути викликані дією сили затискачів чи зусиль різання, а також простоту конструкції і дешевизну виготовлення пристосування.