ВТОРАЯ Выбор базирующих и зажимных устройств, точность установки изготавливаемых объектов

Выбор базирующих устройств и расчет точности базирования деталей

Выбор базирующих устройств зависит от конфигурации базируемого объекта, точности размеров и относительных поворотов поверхностей и их шероховатости. Для базирования объектов применяют различные виды опор (см. рис. 8), форма исполнительных поверхностей которых определяется состоянием поверхностей заготовки (детали), используемых в качестве технологических баз.

Требования, предъявляемые ко всем опорам: высокая точность и износостойкость. Опоры со сферической головкой (ГОСТ 13441—68) и с насеченной (ГОСТ 18442—68) диаметром от 5 до 40 мм используют для базирования по необработанным поверхностям заготовок с шероховатостью поверхностей Ra>3,2 мкм. Предельные нагрузки на опоры со сферической головкой до 30 кН при обработке стальных заготовок и на 30...40% меньше при обработке цветных металлов и сплавов; допустимая предельная нагрузка на опору с насеченной головкой в 2 раза больше, чем на опору со сферической головкой. Материал опор со сферической головкой, имеющей диаметр меньше 12 мм — сталь У7А, более 12 мм — сталь 20Х. Опоры из стали 20Х подвергают цементации на глубину 0,8...1,2 мм и последующей закалке до твердости 56. ..61 HRC. Материал опор с насеченной головкой — сталь 45, закалка до твердости 41,5...46,5 HRC.

Опоры с плоской головкой диаметром от 5 до 40 мм (ГОСТ 13440—68) используют для установки при малых размерах обра-

Опоры, размещаемые во втулках (а), часто снабжают опорными шайбами (б)

Рис. 47. Опоры, размещаемые во втулках (а), часто снабжают опорными шайбами (б)

ботанных базовых поверхностей с шероховатостью поверхностей Ra < 3,2 мкм заготовок или соединяемых деталей собираемых изделий. Опоры с плоской головкой изготавливают из того же материала, что и опоры со сферической головкой, и подвергают той же термообработке.

Опоры, применяемые для образования установочной и направляющих баз технологической оснастки для повышения точности базирования, должны быть удалены одна от другой на возможно большее расстояние.

Опоры подвергаются интенсивному износу, поэтому для условий массового и крупносерийного производства чрезвычайно важно обеспечить быструю замену изношенных опор. Поэтому целесообразно устанавливать опоры в закаленные втулки, запрессовываемые в корпуса технологической оснастки (рис. 47, а). При малых базовых обработанных поверхностях изготавливаемых объектов могут использоваться и опорные шайбы (ГОСТ 17778—72) диаметром от 16 до 40 мм (рис. 47, б). Изготавливают опорные шайбы из стали 20Х, подвергают цементации на глубину 0,8...1,2 мм и последующей закалке (56...61 HRC). Предельное отклонение высоты Я опорной шайбы по h6 или с припуском 0,2...0,3 мм на шлифование готовой технологической оснастки.

Если базируемые объекты имеют обработанные поверхности значительной протяженности, то целесообразно их использовать для установки на опорные пластины (рис. 48). Имеются пластины двух типов — плоские и с косыми пазами (ГОСТ 4743—68) с раз-

Опорные пластины для установки изготавливаемых объектов

Рис. 48. Опорные пластины для установки изготавливаемых объектов

мерами площади НхВ от 25x10 до 220x40. Плоские пластины обладают тем недостатком, что под винты их крепления может набиваться стружка, нарушающая точность базирования, поэтому такие пластины нужно применять для размещения на вертикальные стенки корпусов технологической оснастки, где попадание стружки маловероятно.

На горизонтальных плоскостях корпусов следует размещать опорные пластины с косыми пазами, позволяющие стружке размещаться в углублениях пазов, а поэтому стружка не будет препятствовать базированию объекта.

Допустимое давление на опорные пластины до 40 МПа. Их изготавливают из стали 20Х, подвергают цементации на глубину 0,8...1,2 мм и последующей закалке до 56...61 HRC.

Опорные пластины изготавливают с допуском на их высоту Я по h6 или предусматривают припуск в 0,2...0,3 мм для последующего шлифования после установки и закрепления винтами в технологической оснастке.

Под все виды опор на корпусе технологической оснастки обычно предусматривают выступы, бобышки или иные площадки с тем, чтобы уменьшить объем работ по обработке его поверхностей.

При выборе постоянных опор, их размеров и размещения, нужно учитывать влияние их точности на точность обрабатываемых поверхностей заготовки или сопрягаемых поверхностей соединяемых деталей. При изготовлении корпусных деталей (блока цилиндров, картеров тракторов и автомобилей и т.п.) отклонение формы технологических баз, обработанных чистовым фрезерованием на агрегатном станке, составляет 0,05...0,1 мм. При установке на такие технологические базы с использованием постоянных опор с плоской, насеченной или сферической головками погрешность базирования достигает 50...70% допуска на плоскостность технологической базы, а при установке на опорные пластины всего до 30%. Поэтому целесообразно применять опорные пластины с увеличенными размерами (см. рис. 48).

Если направление воздействия равнодействующей рабочей нагрузки при выполнении технологического процесса оказывается за пределами контура, образуемого постоянными опорами, или жесткость объекта изготовления недостаточна, то применяют вспомогательные опоры, которые не осуществляют базирование. Как постоянные, так и вспомогательные опоры имеют либо сферическую, либо плоскую головку, в зависимости от того, в каком состоянии находится поверхность объекта в месте контакта.

Используют два вида дополнительных опор: самоустанавливаю- щиеся и подводимые (рис. 49) по ГОСТ 4084—ГОСТ 4086 и ГОСТ 4740.

Самоустанавливающиеся опоры (рис. 49, а) применяют для заготовок и деталей сложных форм или с технологическими базами, не позволяющими установить базируемый объект только на постоянные опоры.

Самоустанавливающаяся опора снабжена опорой 1, которая находится под воздействием предварительно сжатой пружины 2 и выдвигается до соприкосновения с объектом базирования. Сила сжатия пружины достаточна лишь для движения опоры и не может сдвинуть объект базирования. Затягивая маховичком 3 винт 4, стопорят опору 1 сухарем 5. Сухарь 5 ограничивает выдвижение

Самоустанааливающаяся (а) и подводимая (б) опоры [23] опоры 1 при отвертывании винта 4. При угле скоса меньшим 10° механизм является самотормозящим

Рис. 49. Самоустанааливающаяся (а) и подводимая (б) опоры [23] опоры 1 при отвертывании винта 4. При угле скоса меньшим 10° механизм является самотормозящим.

Достоинства самоустанавливающихся опор: не нужен привод, поскольку опора автоматически входит в соприкосновение с объектом базирования, кроме того, возможно одновременное стопорение несколькими опорами от одного привода. Диаметр опор от 10 до 18 мм, высота от 72 до 130 мм. Недостаток опор: затруднено их использование для установки тяжелых объектов и в других случаях, когда на опоры действуют значительные силы.

Подводимые опоры могут воспринимать значительные нагрузки, эти опоры в обычном состоянии располагаются ниже основных опор (рис. 49, б). После установки объекта базирования на основные опоры вращают маховичок 3, который вызывает перемещение шариков 6 и сегментных шпонок 7 до упора их в корпус 8. Стопорение опоры 1 происходит благодаря силам трения, возникающим между корпусом 8 и шпонками 7. При раскреплении опоры 1 пружина обеспечивает возврат шпонок 7 в исходное положение. Угол уклона клина 5 около 10° и поэтому клиновая опора 1 является самотормозящей.

Достоинство подводимой опоры по сравнению с самоустанавли- вающейся опорой — способность выдерживать значительные осевые силы. Недостаток — низкая производительность при установке объекта базирования.

Создание направляющей и опорной баз при базировании заготовок корпусных деталей возможно и посредством использования установочных пальцев; конструктивные разновидности показаны на рис. 50. Конструкции стандартизованы (ГОСТ 12209, ГОСТ 12212). Установочные пальцы могут быть постоянные (рис. 50, а, б) или сменные (рис. 50, вд). Установочные пальцы с буртиком (рис. 50, а, в) используют при диаметрах меньших 20 мм для создания установочной базы для заготовок. Если буртик изнашивается быстрее установочного пальца, то вместо буртика применяют шайбы (ГОСТ 17777—72) и пластины (ГОСТ 17776—72). При использовании пальцев с буртиком необходимо обращать внимание на удобство очистки буртика от стружки. Для этого торцовую поверхность буртика выполняют прерывистой. При диаметрах головки установочного пальца свыше 20 мм применяют пальцы, представленные на рис. 50, б, г.

Установочные пальцы

Рис. 50. Установочные пальцы

Установочные пальцы диаметром до 16 мм изготавливают из стали У8А, а свыше 16 мм — из стали 20Х с цементацией на глубину 0,8...1,2 мм и последующей закалкой до твердости 56...61 HRC.

На посадочной поверхности установочных пальцев имеется за- ходная фаска под углом 15° для удобства установки объекта базирования.

Из-за интенсивного износа пальцев в условиях массового автоматизированного производства предпочитают использовать оба цилиндрических пальца, если же по условиям производства это невозможно, то целесообразно использовать срезанные ромбические установочные пальцы (рис. 50, 0, е). Установочные пальцы размещают на возможно большем расстоянии друг от друга. Погрешность базирования объекта может быть рассчитана по формулам (37) и (38). Перекос объекта базирования и возможное его смещение вызывают соответствующие смещения и повороты осей обрабатываемых отверстий. Поскольку технологические базы не совпадают с осями отверстий изготавливаемого объекта, вследствие этого имеет место смена баз.

Изменение положения обрабатываемых поверхностей изготавливаемых деталей [11]

Рис. 51. Изменение положения обрабатываемых поверхностей изготавливаемых деталей [11]

Так как известны угол поворота объекта базирования, положение точки М (центра его поворота), а также величина удаленности точки Я на торце объекта или точки К, расположенной снизу или сверху объекта, то нетрудно определить изменение положения оси отверстия или поверхности обработки (рис. 51).

Перекос осей и плоскостей по торцу объекта базирования будет в пределах угла у, а смещение — равно наибольшему из значений смещений: из-за максимального радиального зазора по цилиндрическому установочному пальцу в направлении, параллельном плоскостям А и Б (или перпендикулярном плоскостям В и Г), ДЛЯ отверстий с осями со стороны плоскостей А и Б и из-за перекоса (отрезок ЯН')-

Аналогично определяют смещения осей отверстий, расположенных по торцам В и Г, с той лишь разницей, что смещение зависит от радиального зазора по цилиндрическому установочному пальцу в направлении, перпендикулярном сторонам А и Б.

Для точки К смещение оси отверстия также может быть либо из- за радиального зазора, либо из-за перекоса объекта на установочных пальцах. В последнем случае смещение оси составит:

Пример. Определить размеры установочных пальцев для базирования заготовок корпусных деталей в приспособлениях при расточке отверстий с требуемой точностью.

Исходные данные. На технологической операции выполняется расточка отверстий по оси 2—2 в заготовке корпусной детали (рис. 52).

Схема для расчета точности изготавливаемой детали при базировании по плоскости и двум технологическим отверстиям [11, 45]

Рис. 52. Схема для расчета точности изготавливаемой детали при базировании по плоскости и двум технологическим отверстиям [11, 45]

В результате обработки ось 2—2 отверстий должна быть перпендикулярна к оси 1—1 ранее обработанных отверстий заготовки, допустимые отклонения не более 5у/2 = ± 0,03/100 мм. Базирование заготовки корпусной детали осуществляют по плоскости П, и двум технологическим отверстиям диаметром 16 мм. Исходя из требуемой точности изготавливаемой корпусной детали, определим допустимый (суммарный) максимальный зазор между технологическими отверстиями и установочными пальцами приспособления, при котором обеспечивается качество изготавливаемых деталей. Номинальное расстояние между установочными пальцами L = 340 мм.

Согласно уравнению (37),

где Slmax, S2max — максимальный диаметральный зазор между соответствующим установочным пальцем (цилиндрическим или ромбическим, срезанным) и технологическим отверстием в заготовке корпусной детали.

Откуда Samax + S2max = 0,204 мм. Примем Slmax=0,034 мм (j7).

Ориентируясь на найденное значение максимального зазора, следует выбрать квалитет точности технологических отверстий и посадку для сопряжения технологического отверстия изготавливаемой детали с цилиндрическим установочным пальцем приспособления. Принимаем отклонение Н7 для обеих технологических отверстий. Для диаметра 16 мм отклонение по Н7 соответствует 0,018 мм.

Simax=0,018 + 0,034 = 0,052 мм.

Допустимый зазор по второму установочному пальцу S2с учетом допусков на межосевые расстояния между базовыми отверстиями детали бЬд и осями установочных цилиндрических пальцев приспособления 8Ln =(0,3...0,5) 81д и максимально возможного зазора межу первым пальцем и отверстием детали Slmax составит:

где 81д = 0,050 мм; 5Ln = 0,020 мм.

При выборе посадки для второго установочного пальца максимальное отклонение не должно превышать полученного расчетного значения, иначе требуемая точность обработки не будет обеспечена. Минимальное отклонение должно быть достаточным, чтобы установить на установочные пальцы все заготовки корпусных деталей.

Для установки всех деталей в приспособление необходим зазор для компенсации колебаний межосевых расстояний между отверстиями базируемых деталей и установочными пальцами:

Если при установке на первый палец по посадке H7/j7 гарантируется зазор 0,016 мм, то по второму пальцу необходим зазор 0,070 - 0,016 = 0,054 мм.

Подобрать посадку с точностью, соответствующей найденным отклонениям 0,016 мм и 0,054 мм, обычно не удается. Поэтому при возможных изменениях отклонений размеров пальца следует учесть, что верхнее отклонение его диаметрального размера возможно только в сторону уменьшения диаметра посадочной поверхности пальца (увеличения зазора для обеспечения установки на пальцы любой заготовки в пределах допуска на межосевое расстояние между осями технологических отверстий), а нижнее — в сторону увеличения размера — для обеспечения требования точности базирования заготовки.

В данном случае не представляется возможным подобрать стандартные отклонения для срезанного пальца. Следовательно, два технологических отверстия в заготовке должны быть выполнены с допуском по Н7. Первый цилиндрический палец должен быть выполнен с допуском по j 7, а второй палец — с отклонениями -0,054 и -0,082 мм.

Большая точность установки детали возможна, если второй установочный палец выполнить ромбическим. Тогда, согласно формулам (35) и (36), размеры ленточки ромбического пальца

Такие размеры ленточек не позволяют изготовить ромбический палец, поэтому используют в данном случае два цилиндрических пальца.

При таких выбранных допусках для установочных пальцев приспособления и технологических отверстий заготовок гарантируется получение заданной перпендикулярности отверстий в деталях.

В ряде случаев не удается применить стандартные установочные пальцы и вынуждены использовать специальные. На рис. 53 показано станочное приспособление, в котором стакан 2 редуктора базируется по центральному отверстию на установочном пальце 1 диаметром 85h6 и отверстию под крепеж диаметром 11Н7 на установочном пальце 5. Оба пальца запрессованы в корпус 8 приспособления. В качестве установочной базы для заготовки детали применена опорная пластина 9. Закрепление заготовки осуществляется посредством опор 4, запрессованных в кондукторную плиту 3. Положение самой кондукторной плиты 3 относительно корпуса приспособления определяется двумя пальцами 6, фиксирующимися по втулкам 7 корпуса 8.

Таким образом, видно, что установочные пальцы используют не только для базирования заготовок и соединяемых деталей, но и для базирования отдельных частей технологической оснастки.

В автоматизированном производстве для базирования заготовок деталей и собираемых изделий часто используют выдвижные установочные пальцы (рис. 54). Собираемый объект 1 размещается на каждой позиции автоматической линии на опорных пластинах 4 и базируется посредством двух выдвижных установочных пальцев 2, запрессованных в ползуны 3. Необходимые перемещения устано-

Приспособление для базирования изготавливаемых объектов по плоскости и двум отверстиям

Рис. 53. Приспособление для базирования изготавливаемых объектов по плоскости и двум отверстиям

Базирование изготавливаемого объекта с помощью выдвижных установочных пальцев [11]

Рис. 54. Базирование изготавливаемого объекта с помощью выдвижных установочных пальцев [11]

вочных пальцев 2 осуществляются посредством рычажно-реечной передачи 3, 5 и 6.

С помощью установочных пальцев в автоматизированном производстве базируют не только обрабатываемые заготовки и соединяемые детали собираемых изделий, но и сами приспособления — спутники на автоматических линиях.

На рис. 55, а, б показаны варианты приспособлений-спутников 1, которые базируются (фиксируются) посредством двух установочных пальцев 2, перемещаемых посредством рычажно-кулачкового механизма 4—6.

Поверхности приспособления-спутника с деталью 1 (см. рис.

5.5, в), используемые для его транспортирования от одной позиции к другой, быстро изнашиваются, поэтому на рабочих позициях, где требуется обеспечить высокую точность обработки или относительное положение поверхностей для соединения деталей собира-

Механизмы фиксации и закрепления приспособлений-спутников на позициях автоматических линий

Рис. 55. Механизмы фиксации и закрепления приспособлений-спутников на позициях автоматических линий

Опорные призмы

Рис. 56. Опорные призмы

емых изделий, целесообразно базировать по другим поверхностям. На рис. 55, а показано, как приспособление-спутник 1 на позиции поджимается к нижним частям направляющих станины 8. Поджим производится штырями 7 от регулируемых рычагов 5, качание которых осуществляется кулачком 6, вращающимся на валу 9 от конической передачи 10 редуктора привода.

Смена баз при установке приспособления-спутника 1 для обеспечения точности выполнения операции изготовления объекта возможна (рис. 55, г) посредством центрирования по двум установочным его пальцам 2 призмами 3. Две подвижные призмы обеспечивают базирование по направляющей и опорной базам приспособления-спутника 1.

Использование призм позволяет создавать также двойную направляющую базу. Такое базирование не обеспечивает высокой точности, но дает возможность уменьшить деформации при обработке фрезерованием и при сверлении поперечных отверстий.

Возможно использование призм и для предварительной установки соединяемых деталей при автоматической оборке изделий. Призмы базируют заготовки и детали по наружным цилиндрическим поверхностям. Эффективны призмы как средство базирова-

Переналаживаемые призмы [11]

Рис. 57. Переналаживаемые призмы [11]

ния при обработке тройников и крестовин, поскольку их отверстия и торцы обрабатываются с одной установки, поэтому точность базирования объектов не оказывает влияния на точность их относительного положения.

Призмы опорные имеют плоские исполнительные поверхности, если базируются заготовки по ранее обработанным поверхностям (рис. 56, а—г), и точечные опоры, если базирование производится по необработанным поверхностям заготовок (рис. 56, в).

Стандартные опорные призмы (ГОСТ 12195—66) изготавливают из стали 20Х с цементацией на глубину 0,8...1,2 мм с последующей закалкой до твердости 56...61 HRC.

Положение призмы определяется плоскостностью ее основания и двумя штифтами, запрессованными в ее отверстия и корпус технологической оснастки. Крепление призм осуществляется винтами. Возможно базирование и крепление призм и по их торцу (ГОСТ 12197—66, ГОСТ 12196—66).

Стандартизованы подвижные призмы (ГОСТ 12193—66). Узкая призма обеспечивает двойную опорную базу. Двойная направляющая база создается из набора двух призм, исполнительные поверхности которых шлифуются совместно в собранной технологической оснастке.

Нестандартизованные крупногабаритные призмы изготавливают из чугуна с накладными закаленными стальными направляющими (рис. 56, г). Предельная нагрузка на призму зависит от диаметра заготовки D3 и длины линии контакта I.

На рис. 57, а показано универсальное приспособление-спутник, которое предназначено для транспортирования различных деталей типа ступенчатых валов и валов-шестерен в переналаживаемых токарных автоматических линиях, используемых в серийном производстве. Универсальность приспособления-спутника 2 достигается регулировкой двух пар исполнительных поверхностей призм, выполненных в виде клиньев 1. Сближая или раздвигая клинья 1 в каждой паре, можно регулировать размеры V-образной призмы, приспосабливая ее для установки базируемых заготовок деталей по тем или иным диаметральным размерам их цилиндрических поверхностей. Пары клиньев могут располагаться на различном расстоянии друг от друга в зависимости от линейных размеров ступеней транспортируемых заготовок (деталей) и выбранных мест их базирования. Регулировка производится путем перемещения каждой пары клиньев 1 вдоль паза корпуса 2 приспособления-спутника. Призмы обеспечивают базирование изготавливаемой детали по двойной направляющей базе. Осевое положение изготавливаемых деталей обеспечивается регулируемым упором 3 (упорная база).

В стационарных приспособлениях, в частности, в автоматических сборочных машинах, регулировку размеров призм 1 осуществляют посредством реечных передач 4 (рис. 5.7, б).

Рассмотренные средства базирования с использованием опор, опорных пластин, установочных пальцев и призм нашли широкое применение в разнообразной технологической оснастке автоматизированного производства, либо как самостоятельные средства, либо в совокупности с зажимными устройствами. Ряд устройств выполняют функции базирования и закрепления одновременно, поэтому такие средства рассмотрим ниже.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >