Материал: Технология машиностроения. Пачевский В.М

2.7.2. Основные схемы базирования по опорным базам

Схемы базирования зависят от формы поверхностей обрабатывае­мых заготовок, большинство которых, как правило, ограничено пло­скими, цилиндрическими или коническими поверхностями, используе­мыми в качестве опорных баз.

Основными схемами базирования являются: базирование приз­матических деталей; базирование длинных цилиндрических деталей; базирование коротких цилиндрических деталей.

Схема базирования призматических дета­лей. Эта схема предусматривает базирование заготовок деталей типа плит, крышек, картеров и др. Каждая обрабатываемая заготовка призматической формы, если ее рассматривать в системе трех взаимно перпендикулярных осей (рис. 2.1), имеет шесть степеней свободы: три перемещения вдоль осей Ох, Оу, Оz и три пере­мещения при повороте относительно этих же осей. Положение заготовки в пространстве опре­деляется шестью координатами (рис. 2.1, пунктирные линии).

Рис. 2.1. Схема положения заготовки в системе трех

взаимно перпендикулярных плоскостей

Три степени свободы, т, е. возможность пере­мещаться в направлении оси Оz и вращаться вокруг осей Ох и Оу, ограничиваются тремя координатами, определяющими положение заго­товки относительно плоскости хОу.

Две степени свободы, т. е. возможность пере­мещаться в направлении оси Ох и вращаться вокруг оси Оz, ограничиваются двумя коорди­натами, определяющими положение заготовки относительно плоско­сти уОz.

Шестая координата, определяющая положение заготовки относи­тельно плоскости хОz, ограничивает ее возможность перемещения в на­правлении оси Оу, т. е. лишает ее шестой - последней степени сво­боды.

Этот порядок установки заготовок призматической формы назы­вается правилом шести точек. Это правило распространяется не только на заготовки призматической формы, базируемые по их наруж­ному контуру, но и на заготовки другой формы, при использовании для их установки любых поверхностей, выбранных для базирования.

Увеличение опорных точек сверх шести не только не улучшает, но и ухудшает условия установки, так как обрабатываемая заготовка, как правило, имеет отклонения от правильной геометрической формы, местные неровности поверхности, что может приводить к самопроиз­вольной установке заготовки в приспособлении.

Нижняя поверхность заготовки с тремя опорными точками называется главной установочной базой. Как правило, в качестве главной установочной базы выбирают поверхность с наибольшими размерами.

Боковая поверхность с двумя опор­ными точками называется направляющей установочной базой, для которой выби­рают поверхность наибольшей протя­женности.

Поверхность с одной опорной точкой называется упорной установочной базой.

Свои особенности имеют схемы базирования длинных и коротких цилиндрических деталей.

3. Методика выбора базирующих поверхностей

Выбор установочных баз производят с целью наметить как сами базы, так и порядок их смены (если необ­ходимо) при выполнении технологического процесса механической об­работки детали. Исходными данными при выборе баз являются: рабочий чертеж детали с простановкой заданных размеров, технические условия на ее изготовление, вид заготовки, а также желаемая степень автоматизации процесса. При выборе баз учитывают условия работы детали в механизме. Принятая схема базирования определяет конструктивные схемы приспособлений и вли­яет на точность размеров и взаимного положения поверхностей детали. Наилучшие результата по точности обработки обеспечиваются при выдерживании принципа совмещения баз. В этом случае погреш­ности базирования равны нулю. При невозможности выдержать данный принцип (например, из-за недостаточной устойчивости заго­товки при малых размерах измерительной базы) за установочную базу принимают другую поверхность, стремясь уменьшить не­желательные последствия несовмещения баз.

Выдерживание принципа постоянства баз способствует повышению точности взаимного положения поверхностей детали. Высокая степень концентричности поверхностей вращения обеспечивается, в частности, при использовании одной и той же установочной базы. Соблюдение дан­ного принципа повышает однотипность приспособлений и схем уста­новки, что важно при автоматизации технологического процесса. Стремление более полно выдержать этот принцип приводит к созданию на детали искусственных (вспомогательных) баз: бобышек, платиков, центровых гнезд, установочных поясков и других элементов, а также к выполнению всей обработки за один установ на базе черных поверх­ностей исходной заготовки. Последний случай имеет место при обра­ботке деталей из прутка на автоматах, многопозиционных и агрегат­ных станках, а также при использовании приспособлений-спутников на автоматических линиях.

При выборе баз должны быть сформулированы требования по точ­ности и шероховатости их обработки, а также предусмотрена необ­ходимость повторной обработки в целях ликвидации возможной де­формации от действия остаточных напряжений в материале заготовки. Выбор баз связан с первой наметкой плана обработки детали, который подвергается дальнейшей детализации на последующих этапах про­ектирования технологического процесса.

При обработке валов и некоторых других заготовок, имеющих базовые поверхности в виде центровых гнезд (или конических фасок), в качестве установочных элементов используют центры. Различные конструктивные формы центров показаны на рис. 2.2. Схема установки на обычный жесткий центр приведена на рис. 2.2, а; на рис. 2.2, б пока­зана установка заготовки конической фаской на срезанный центр; на рис. 2.2, в — конструкций вращающегося центра для токарных работ; на рис. 2.2, г — установка заготовки на специальный срезанный с рифлениями и на рис. 2.2, д — конструкция поводкового центра для пере­дачи момента благодаря внедрению рифлений в базовую поверхность гнезда заготовки. Этот центр обеспечивает передачу момента, необхо­димого для чистовой обработки, но портит поверхность гнезда. Для точной установки заготовок по длине применяют плавающий передний центр (рис. 2.2, е).

Рис. 2.2. Виды центров

Если базирование производится по наружной цилиндрической поверхности, то применяются самоцентрирующие трехкулачковые патроны, которые производят базирование по одной цилиндрической шейке. Если вал длинный, то другой конец вала базируется по поверхности центрового отверстия.

Длинные валы, особенно при обработке на фрезерных станках (фрезерование шпоночных канавок, плоскостей) базируются по наружным цилиндрическим поверхностям, которые устанавли­вают в призмы. Для чисто обработанных баз применяют широкие призмы (рис 2.3, а), для черновых — узкие (рис. 2.3, б); на рис. 2.3, в показан способ установки заготовки 2 на четыре постоянные опоры 3, запрессованные в боковые поверхности призмы 1.

Рис. 2.3. Виды призм

В приспособлениях при­меняют главным образом жесткие призмы с углом а. = 90°.

Погрешности базирования при установке в призму зависят от допуска на диаметр цилиндрической поверхности заготовки, а также от погрешностей ее формы.

Установку заготовок с базированием по отверстиям производят на пальцы или оправки. Упорной базой служат торцевая поверхность заготовки, определяю­щая ее положение по длине, и раз­личные элементы (шпоночная канав­ка, отверстие и др.), определяющие угловое положение обрабатываемой заготовки относительно оси основной базы.

Примеры жестких оправок приве­дены на рис. 2.4. На рис. 2.4, а пока­зана коническая оправка (конусность 1/₁₅₀₀— 1/₂₀₀₀), на кото­рую обрабатываемую заготовку на­колачивают легкими ударами. Бла­годаря расклинивающему действию оправки заготовка удерживается от провертывания при обработке. Не­достаток этой оправки — отсутст­вие точной ориентации заготовки по длине.

На рис. 2.4, б показана конструк­ция оправки, на которую обрабаты­ваемую заготовку насаживают с натягом. Используя при запрес­совке упорные кольца (на рисунке не показаны), точно ориентируют заго­товку по длине оправки. При наличии кольцевой выточки / можно подрезать оба торца заготовки. Шейка 2 — направляющая; ее диаметр обеспечивает свободное надевание заго­товки вручную.

Рис. 2.4. Виды жестких оправок

На рис. 2.4, б показана оправка, на которую заготовку насаживают с зазором. Положение заготовки по длине определяется буртом 1 оправки, ее провертывание предупреждается затяжкой гайки 3 или шпонкой 2 (если в заготовке имеется шпоночная канавка). При исполь­зовании этих оправок базовые отверстия заготовок рекомендуется обра­батывать по 7-му квалитету.

Оправки рекомендуется выполнять из стали, термически обраба­тывать (закалка или цементация с последующей закалкой) и тщатель­но шлифовать. В центровых гнездах целесообразно предусматривать защитные фаски, чтобы предохранить их от случайных повреждений. Для того чтобы приводить во вращение оправку, на ее правом конце делают квадрат, лыски или запрессовывают поводковый палец.

Наряду с жесткими применяют и разжимные оправки. На рис. 2.5, а показана центровая оправка с разжимной цангой. Затя­гивая гайку 5, перемещают цангу 3 влево по конической части оправки 4, последняя раздвигает цангу 3 (имеющую продольные разрезы), которая зажимает заготовку 2 по внутренней поверхности. Гайка 1 ограничивает перемещение цанги влево.

Рис. 2.5. Виды разжимных оправок

На рис. 2.5, б приведена конструкция консольной разжимной оправки. Заготовку закрепляют затяжкой внутреннего конуса. Раз­жимные оправки по сравнению с жесткими обеспечивают меньшую кон­центричность обработки.

На рис. 2.5, в приведена конструкция консольной оправки с тремя сухарями 1, раздвигаемыми внутренним конусом 2. Эту оправку применяют для установки толстостенных заготовок.

Оправка с упругой гильзой, разжимаемой изнутри гидро­пластом, показана на рис. 2.5, г. Затягивая винт 3, сжимают пластическую массу 1, которая, разжимая тонкостенную гильзу 2, прочно закрепляет заготовку.

Оправки с гидропластом обеспечивают высокую степень концен­тричности (биение 0,005 - 0,01 мм).

При обработке заготовки плит, рам, станин, корпусных и других деталей применяют установку на два отверстия с параллельными осями и перпендикулярную им плоскость. Она обеспечивает простую конструкцию приспособления, принцип постоянства баз и фиксацию заготовок на автоматических линиях. Базовую плоскость заготовки подвергают чистовой обработке, а отверстия развертывают по 2-му классу точности. Установочными элементами служат два пальца (жестких или выдвижных) и опорные планки.

Принципиальная схема установки показана на рис. 2.6, а. Один из пальцев выполняют цилиндрической, а другой — ромбической.

Рис. 2.6. Схема установки базовой плоскости на два пальца

Схема базирования может осуществляться также установкой на четыре центра, из которых два жестких и два выдвижных.

При шлифовании осевых отверстий цилиндрических и конических зубчатых колес применяют базирование по рабочим поверхностям зубьев, обеспечивая этим высокую концентричность зубчатого колеса.

7. Выбор маршрута обработки детали

2.8.1. Выбор маршрута обработки отдельных

поверхностей детали

Выбор маршрута производят исходя из требований рабочего чертежа и принятой заготовки. По заданной точности и шероховатости по­верхностей детали и с учетом ее размера, веса и конфигурации выбирают один или несколько возможных методов окончательной обработки, а также тип соответствующего оборудования. Зная вид заготовки, таким же образом решается вопрос о выборе первого метода маршрута. Если, например, точность заготовки невысока, то обработку данной поверхности начи­нают с использования предварительного метода. При точной заготовке сразу можно начинать чистовую, а в некоторых случаях и отделочную обработку.

Базируясь на завершающем и первом методах маршрута, устанав­ливают промежуточные методы. При этом исходят из того, что каж­дому методу окончательной обработки предшествует один или несколько возможных предварительных (менее точных) методов. Так чистовому развертыванию отверстия предшествует предварительное, а предварительному развертыванию - чистовое зенкерование или сверление.

При построении маршрута исходят из того, что каждый последую­щий метод должен быть точнее предыдущего. Технологический до­пуск на промежуточный размер и качество поверхности, полученное на предыдущем этапе обработки, должны находиться в тех пределах, при которых возможно нормальное использование намечаемого последующего метода обработки. После чернового растачивания нельзя, например, применять чистовое развертывание, так как для устранения всех погрешностей предшествующей обработки зубья развертки рабо­тали бы с недопустимо большой глубиной резания. Выбор маршрута обработки поверхности на последующих этапах проектирования связан с установлением припусков на эту поверхность.

Количество возможных вариантов маршрута обработки данной по­верхности может быть довольно большим. Все они, однако, различны по эффективности и рентабельности. Выбор окончательного варианта по этим показателям важен, но сложен и трудоемок.

Количество вариантов часто можно значительно сократить с учетом ряда практических соображений. К их числу можно отнести не­обходимость обработки данной поверхности на одном станке за не­сколько последовательных переходов, ограничение возможности при­менения других методов обработки из-за недостаточной жесткости де­тали, а также необходимость обработки данной поверхности совместно с другими поверхностями детали.

2.8.2. Составление маршрута обработки детали

Составление маршрута представляет сложную задачу с большим количеством возможных вариантов решения. Его цель - дать общий план обработки детали, наметить содержание операций технологического процесса и выбрать тип оборудования.

Для решения этой задачи могут быть даны следующие методические указания. При установлении общей последовательности обработки сначала обрабатывают поверхности, принятые за установочные базы. Затем обрабатывают остальные поверхности в последовательности, обратной степени их точности; чем точнее должна быть обработана поверхность, тем позже она обрабатывается. Заканчивается обра­ботка той поверхностью, которая является наиболее точной и имеет наибольшее значение для детали. В конец маршрута часто выносят обработку легкоповреждаемых поверхностей, к которым, например, относят наружные резьбы и другие элементы деталей.

В целях своевременного выявления раковин и других дефектов материала сначала производят черновую, а если потребуется, и чистовую обработку поверхностей, на которых эти дефекты не допускаются. В случае обнаружения дефектов заготовку либо бракуют без дальнейшей излишней затраты труда, либо принимают меры для исправления брака.

В производстве точных ответственных машин маршрут обработки часто делят на три последовательные стадии: черновую, чистовую и от­делочную. На первой снимают основную массу материала в виде при­пусков и напусков, вторая имеет промежуточное значение, на последней обеспечивается заданная точность и шероховатость поверхностей де­тали. В пользу такого расчленения маршрута могут быть приведены следующие соображения. На черновой стадии обработки имеют место сравнительно большие погрешности, вызываемые деформациями тех­нологической системы от сил резания и сил закрепления заготовки, а также ее интенсивный нагрев. Чередование черновой и чистовой обработок в этих условиях не обеспечивает заданную точность.

Кроме перечисленных поверхностей в качестве установочных баз можно применять в отдельных случаях наружные и внутренние сферические, резьбовые и шлицевые поверхности, а также различное их сочетание.