по дисциплине «Технологическая оснастка» на тему: «Установочные элементы станочных приспособлений и базирования заготовок с установкой на них»

ГОУСПО Пермский Авиационный техникум им. А.Д. Швецова

Реферат

по дисциплине «Технологическая оснастка»

на тему
:

«Установочные элементы станочных приспособлений и базирования заготовок с установкой на них»

Выполнила:

Кузнецова М.И.

ТМ-03-2

Проверил:

Морозов И.С.

2005

Введение

Повышение производительности механической обработки в значительной степени зависит от уровня механизации и автоматизации станочных приспособлений. Анализ времени обработки на универсальных металлорежущих станках показывает, что время резания (машинное время) составляет 17…38% штучно-калькуляционного времени, а остальное (вспомогательное) время затрачивается в основном на установку и закрепление (раскрепление и съем) заготовок.

Существенно повысить производительность механической обработки можно лишь при резком сокращении вспомогательного времени благодаря применению прогрессивной технологической оснастки, в частности быстродействующих механизированных станках.

Наиболее значительную долю в общем парке технологической оснастки составляют приспособления, применяемые для установки и закрепления заготовок деталей, обрабатываемых на металлорежущих станках.

Установочными элементами приспособлений называются приспособления для определения положения обрабатываемой поверхности заготовки относительно режущего инструмента.

Понятие о базах

На чертеже или операционном эскизе, каждая из обрабатываемых поверхностей связана с другими элементами детали, координирующими размерами и соотношениями.

Координирующие размеры
– расстояния между плоскостями, осями и другими элементами детали.

Соотношение
– параллельность, взаимная перпендикулярность, концентричность, соосность поверхностей и осей.

Базой
называют поверхность, заменяющую ее совокупность поверхностей, ось, точку детали или сборочной единицы, по отношению к которым ориентируются другие детали изделия или поверхности детали, обрабатываемые или собираемые на данной операции (ГОСТ 21495-76).

Виды баз заготовок, их назначение.

По характеру своего назначения (при конструировании, изготовлении деталей, измерении и сборке механизмов и машин) базы подразделяются на конструкторские, технологические и измерительные.

Конструкторской базой
называются элементы, с которыми обрабатываемая поверхность или ее ось связана с координирующими размерами и соотношениями.

Группу конструкторских баз составляют основные и вспомогательные базы, учет которых при конструировании (выборе конструктивных форм поверхностей, их относительного положения, простановки размеров, разработке норм точности и т. п.) имеет существенное значение. Основная база определяет положение самой детали или сборочной единицы в изделии, а вспомогательная база – положение присоединяемой детали или сборочной единицы относительно данной детали.

Как правило, положение детали относительно других деталей определяют комплектом из двух или трех баз.

Технологической базой
называют поверхность, определяющую положение детали или сборочной единицы в процессе их изготовления.

Измерительной базой
называют поверхность, определяющую относительное положение детали или сборочной единицы и средств измерения.

Как известно из теоретической механики, требуемое положение твердого тела относительно системы координат Oxyz
может быть задано путем наложения на него шести двусторонних связей, лишающих тело трех перемещений вдоль осей Ox, Oy, Oz
и трех поворотов вокруг этой оси. Наложение двусторонних связей достигается соприкосновением базирующих поверхностей тела с базирующими поверхностями других тел (или тела), к которым (или которому) оно присоединяется, и приложения силового замыкания для обеспечения необходимого контакта. Поэтому независимо от назначения базы могут различаться лишь по числу отнимаемых от базируемой детали или сборочное единицы степеней свободы и по конструктивному оформлению.

По числу лишаемых базой степеней свободы они подразделяются на установочные, направляющие, опорные, двойные направляющие и двойные опорные.

Рис. 1.

Установочной
называется база, лишающая деталь или сборочную единицу трех степеней свободы – перемещения вдоль одной координатной оси и поворота вокруг двух других осей (рис. 1, а, поверхность I).

Направляющей
называется база, лишающая деталь или сборочную единицу двух степеней свободы – перемещения вдоль одной координатной оси и поворота вокруг другой оси (рис. 1, а, поверхность II).

Опорной
называется база, лишающая деталь или сборочную единицу одной степени свободы – перемещения вдоль одной координатной оси или поворота вокруг оси (рис. 1, а, поверхность III).

Двойной направляющей
базой называется база, лишающая деталь или сборочную единицу четырех степеней свободы – двух перемещений вдоль двух координатных осей и поворотов вокруг этих же осей (рис. 1, б, поверхность IV).

Двойной опорной
называется база, лишающая деталь или сборочную единицу двух степеней свободы – перемещения вдоль двух координатных осей (рис. 1, в, поверхность V).

Рис. 2.

По оформлению базы подразделяются на скрытые и конструктивно оформленные. К скрытым базам относятся мысленно проводимая плоскость, ось или точка, используемые в качестве одной из баз (рис. 2, II и III); к конструктивно оформленным – реальная поверхность детали или заменяющее ее сочетание поверхностей, используемое в качестве одной из баз (рис. 2, I).

Способы установки заготовок в приспособлении

Под установкой заготовки в приспособление
понимают ее базирование на установочные элементы и закрепление.

В зависимости от заданной технологической операции может потребоваться полная или частичная ориентация заготовки в пространстве относительно выбранной системы координат (режущего инструмента или неподвижных частей станка). При полной ориентации заготовке придается определенное единственно возможное положение в приспособлении. При частичной ориентации по условиям обработки не требуется точная установка заготовки или допускается ее произвольное положение (поворот) относительно какой-либо оси (например, установка кольца или диска в кулачках патрона). Это позволяет упростить установочную схему и конструкцию приспособления в целом.

Установку заготовок по технологическим базам производят тремя способами.

По первому способу
базы заготовки плотно прижимают к установочным элементам приспособления. Для полной ориентации число и расположение опор должно быть таким, чтобы соблюдалось условие неотрывности баз заготовки от приспособления, т. е. не должно быть сдвига или вращения заготовки относительно трех координатных осей. В этом случае заготовка лишается всех степеней свободы и положение ее баз в пространстве является вполне определенным. Число опор (точек), на которые устанавливают заготовку, должно быть равным шести (правило шести точек); их взаимное расположение должно обеспечивать устойчивую установку заготовки в приспособлении. Для этой цели расстояние между опорами следует выбирать по возможности большим и во всяком случае таким, чтобы под действием силы тяжести не возникало опрокидывающего момента.

Рис. 3. Примеры полной (а, б) и неполной (в) ориентации заготовки в приспособлении

На рис. 3, а, б показаны различные варианты базирования заготовок на шесть точек. При полном контакте (неотрывности) опор с базами заготовок последние получают ориентированное и единообразное положение относительно трех координатных осей и возможность поворота вокруг них.

На рис. 3, в дан пример неполной ориентации: гладкая цилиндрическая заготовка базируется на четыре точки (установка в призму) с упором ее торцовой плоскости в пятую. При такой схеме установки угловое положение заготовки относительно оси Z не фиксируется. В ряде случаев (сверление осевого или одного радиального отверстия, фрезерование паза вдоль образующей) угловая координация заготовки не нужна, вследствие чего надобность в шестой точке отпадает.

Рис. 4. Пример применения дополнительной опоры (кроме шести основных) и вспомогательного зажима: 1, 2, 3 – базовые плоскости; 4 – дополнительная опора;
Q
и
Q
1
– силы зажима

Второй способ
, используемый при обработке заготовок малой жесткости или недостаточной их устойчивости вследствие малой протяженности базовых поверхностей, предусматривает увеличение числа опорных точек (более шести). На рис. 4 приведен пример установки прямоугольной заготовки с длинным нежестким кронштейном, у которого обработке подвергается торец бобышки. Помимо основных шести опор, на которые заготовка ставится базовыми плоскостями 1, 2 и 3 и зажимается прижимом, здесь применена дополнительная подводимая опора 4, к которой заготовку прижимает вспомогательный зажимной механизм. Это существенно повышает жесткость технологической системы, и обработку можно вести с более производительными режимами резания.

Основные опоры приспособления жестко связаны с его корпусом. При наличии погрешностей формы и размеров заготовок они всегда должны обеспечить установку на шесть точек. При этом контакт баз заготовок с опорами осуществляется в заданном месте, благодаря чему достигается одинаковая устойчивость установки всех заготовок. Если, например, нижняя боковая плоскость заготовки имеет выпуклость или иное искажение формы, то ее контакт с опорами приспособления независимо от этого должен происходить в одних и тех же местах.

Дополнительные опоры выполняются регулируемыми или самоустанавливающимися. В этом случае при установке каждой отдельной заготовки они индивидуально подводятся (самоустанавливаются) к поверхности заготовки, а затем контрятся, превращаясь на время выполнения данной операции в жесткие опоры. Если число основных опор не должно быть больше шести, то число дополнительных – не ограничено, но в целях упрощения конструкции приспособления их число должно быть минимальным.

Третий способ
базирования применяется на оборудовании с ЧПУ (станках и координатно-измерительных машинах). После установки заготовки в приспособлении проверяют фактическое положение ряда поверхностей заготовки. Отклонение в положении заданной поверхности может быть компенсировано смещениями и поворотами станка, соответствующей коррекцией управляющей программы. В этом случае наиболее рациональным образом можно «выкроить» деталь из конкретной заготовки, равномернее распределить припуски на обработку. Трудоемкость такого базирования достаточно высокая, но процесс легко подвергается автоматизации. Точность установки заготовки с использованием ЧПУ обусловлена погрешностями измерения и методическими погрешностями. Этот способ применяют в серийном производстве.

Основные схемы базирования заготовок

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

Основными схемами базирования являются: 1) базирование призматических деталей; 2) базирование длинных цилиндрических деталей; 3) 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. 5), имеет шесть степеней свободы: три перемещения вдоль осей Ox
,
Oy
,
Oz
и три перемещения при повороте относительно этих же осей. Положение заготовки в пространстве определяется шестью координатами (рис. 5, штриховые линии).

Рис. 5.

Три степени свободы, т. е. возможность перемещаться в направлении оси Oz
и вращаться вокруг осей Ox
и Oy
, ограничиваются тремя координатами, определяющими положение заготовки относительно плоскости xOy
. Две степени свободы, т. е. возможность перемещаться в направлении оси Ox
и вращаться вокруг оси Oz
, ограничиваются двумя координатами, определяющими положение заготовки относительно плоскости yOz
. Шестая координата, определяющая положение заготовки относительно плоскости xOz
, ограничивает ее возможность перемещения в направлении оси Oy
, т. е. лишает ее шестой – последней степени свободы.

Нижняя поверхность заготовки с тремя опорными точками является установочной базой. Как правило, в качестве установочной базы выбирают поверхность с наибольшими размерами. Боковая поверхность я двумя опорными точками является направляющей базой, для которой выбирают поверхность наибольшей протяженности. Поверхность с одной опорной точкой является опорной базой.