Пример выполнения контрольного задания №1

Пример 1.Предложить схему базирования и установки заготовки корпусной детали при обработке ее на операции фрезерования с выполнением технических требований (рис. 15).

Решение.

1. Пользуясь эскизом детали, устанавливаем, что в качестве технологических баз, используя принцип совмещения баз, рационально выбрать следующие поверхности: плоскость А основания, которая является конструкторской базой детали, и два отверстия (из четырех имеющихся), расположенных диагонально, для правильной угловой ориентации в процессе обработки.

2. Схема базирования заготовки (рис. 16): поверхность А– установочная база, лишает заготовку трех степеней свободы (опорные точки 1, 2, 3); поверхность одного из отверстий обеспечивает базирование по двум опорным точкам – перемещение вдоль двух взаимно перпендикулярных координат (двойная опорная база, точки 4, 5); другое отверстие по диагонали обеспечивает базирование с лишением заготовки одной степени свободы (6-я опорная точка).

3. В качестве установочных элементов используем плоскую поверхность А, поверхность одного из отверстий совмещаем с цилиндрическим пальцем по посадке с зазором, другое отверстие - со срезанным пальцем (рис. 17).

4. Максимальный угловой перекосзаготовки с установкой ее по плоскости и двум отверстиям может быть определен на основе схемы (рис. 18) по формуле:

Если учесть, что Dотв max= 20,033 мм, а палец установочный20d9 () имеет минимальный диаметрdmin=19,883мм, то

S_max=D_отв.max-d_пал.min=20,33-19,883=0,15

Расстояние между базовыми отверстиями, принятыми в качестве технологических баз,

откуда

При длине обрабатываемой плоскости l = 200 мм (см. рис. 15) линейное смещение заготовки

x=l·tgα_max=200·0,0005=0,1мм

Таким образом, максимальное смещение заготовки при базировании по плоскости и двум отверстиям находится в доступных пределах и обеспечивает выполнение технических требований на операции фрезерования.

Пример 2.Пример расчета погрешностей базирования заготовки в центрах.

Рассмотрим пример расчета погрешности базирования при обработке ступенчатого вала на токарном станке в центрах. Схема базирования приведена на рис. 19. Передний центр жесткий. Подрезка торцовых поверхностей производится параллельно двумя резцами, настроенными на размер l_r. Допуски на размеры соответствуют 14 квалитету точности.

Решение.

Для размера l₂погрешность базирования отсутствует. Для размераl₃погрешность в осевом направлении будет состоять из изменений общей длины вала (допускаT₁на длину) и смещения заготовки влево или вправо на величинуΔ в связи с изменением размера диаметра центрового гнезда отD_maxдоD_min.

Рисунок15. Чертеж детали

Рисунок16. Схема базирования заготовки

Рисунок17. Схема установки заготовки

Рисунок18. Схема к расчету погрешности базирования

Рисунок19. Схема к расчету погрешности базирования заготовки в центрах

Из этого следует:

Следовательно,

Если бы передний центр был плавающим (подпружиненным) и использовался упор в левый торец, то погрешность базирования включала бы лишь смещение измерительной базы (правого торца) в пределах допуска T₁на длину вала.

Для размера l₁погрешность базирования равна смещению левого торца, обусловленному колебаниями диаметра центрового гнезда, т.е.

Для всех диаметральных размеров вала погрешности базирования определяются погрешностями формы и расположения базовых поверхностей приспособления (переднего и заднего центров), а так же погрешностями формы и расположения базовых поверхностей детали (центровых отверстий). Проанализируем эти погрешности. Допуск по 14 квалитету точности для диаметров от 6 до 10 мм составляет 220 мкм (см. Приложение Д).Следовательно, допуск круглости центрового отверстия для нормальной относительной точности составляет

Погрешности формы и расположения конической поверхности центров соответствуют 6 квалитету точности, они не велики, и поэтому ими можно пренебречь.

Таким образом, отклонение от круглости центровых гнезд может достигать 33 мкм. Эта погрешность вызывает несовпадение оси центров станка и оси вала, приводящее к эксцентричному расположению припуска и, следовательно, изменению величины силы резания. Это, в свою очередь, приводит к колебаниям величины взаимного отжатия резца и заготовки и, как следствие, к погрешностям формы обрабатываемой поверхности.

Пример 3.Рассмотрим числовой пример расчета погрешности базирования цилиндрической заготовки в призме длиной 120 мм (рис. 20) при фрезеровании лыски за один рабочий ход на вертикально - фрезерном станке. Выдерживаемые размеры (мм): А₁= 5_-0,12; А₂= 35_-0,25; А₃= 75_-0,3;l = 40. Длина призмыl_пр= 120мм. Угол призмы α = 90º. Заготовка предварительно обработана по цилиндрической поверхности по 14 квалитету точности до диаметра D = 80_-0,74.

Рисунок20. Схема базирования цилиндрической заготовки в призме (к расчету погрешностей базирования)

Решение.

Погрешности базирования без учета погрешностей формы базовой поверхности составляют:

Судя по полученным значениям погрешностей, при заданном способе базирования заготовки размеры А₁иА₂не будут выдержаны при методе автоматического получения размеров на настроенном станке. Для достижения требуемой точности этих размеров необходимо обработать базовую поверхность деталей партии с более высокой точностью. Найденные погрешности базирования будут еще большими, если учесть погрешности формы базовой поверхности. Такими погрешностями могут быть отклонения от круглости (овальность или огранка) и отклонения профиля продольного сечения (конусообразность, бочкообразность или седлообразность). Рассмотрим влияние на погрешности базирования овальности и конусообразности.

Известно, что при нормировании допусков формы и расположения поверхностей установлено 16 степеней точности (первая — самая точная). При этом в зависимости от соотношения между допуском размера и допуском формы и расположения установлено три уровня относительной геометрической точности:

А — нормальная относительная геометрическая точность (допуски формы и расположения в среднем составляют 60 % от допуска размера);

В — повышенная относительная геометрическая точность (40 %);

С — высокая относительная геометрическая точность (25 %).

Для цилиндричности, круглости и профиля продольного сечения цилиндрических поверхностей относительная геометрическая точность для А, В и С составляет соответственно 30, 20 и 12 % от допуска размера, так как эти отклонения относят к радиусу.

При нормальной относительной точности допуск круглости составит Т_D0= 0,65T_D /2 = 0,65·0,74/2 = 0,22 мм. Тогда погрешности базирования, вызванные овальностью, будут следующие:

Допуск конусообразности также равен Т_Dк= 0,6T_D /2 = 0,6·0,74/2 = 0,22 мм. Для длины фрезерованияl = 40 мм он будетТ_Dк= 0,22·40/120 = 0,07мм.

Следовательно, погрешности базирования, вызванные конусностью, будут равны:

В самом неблагоприятном случае эти погрешности будут складываться. Поэтому суммарные погрешности базирования заготовки в призме составят:

Из рассматриваемого примера следует, что погрешности формы базовой поверхности вносят весьма существенную долю в погрешности базирования заготовок в призмах.

Пример 4. Определить погрешность базирования втулки на жесткой оправке с зазором и упором в торец (рис. 21) при точении наружной цилиндрической поверхности диаметром D=65_-0,19 мм. Заданные размеры (в мм): d_опр=30_-0,03; d_omв=30^+0,13; l=50. Наружная поверхность партии заготовок предварительно обработана в размер D_з=66_-0,3.

Схема базирования приведена на рис. 22. В данном случае при обработке наружного диаметра партии втулок на настроенном станке погрешность базирования будет определяться смещением оси заготовки относительно линии центров станка, а также ее поворотом на некоторый угол к линии центров. Величины смещения и поворота определяются зазором между оправкой иповерхностью базового отверстия, а также отклонением от перпендикулярности торца заготовки к оси отверстия, т.е. биением торца.

Рисунок 21. Схема для расчета погрешностей базирования втулки на жесткой оправке

Рисунок 22. Схема базирования втулки на жесткой оправке

Смещение оси заготовки относительно линии центров станка приведет к отклонению от соосности обработанной поверхности и базового отверстия, а торцовое биение - к отклонению от цилиндричности обработанной поверхности (конусности).

Погрешность базирования, обусловленную смещением заготовки относительно линии центров станка, можно представить в виде:

где - смещение отверстия заготовки относительно оси оправки;- смещение оси цилиндрической поверхности оправки относительно линии центров станка.

При нормальной относительной точности допуск смещения оси цилиндрической поверхности оправки относительно оси центровых гнезд (радиальное биение)

Смещениеопределяется суммой смещений оси заготовки относительно оси оправки за счет зазораΔ и за счет отклонения от круглости оправкиТ_опр:

Тогда наибольшая погрешность базирования, обусловленная указанными смещениями,

Видно, что даже без учета других составляющих погрешности требуемая точность обработки не будет достигнута, так как допускаемое радиальное биение этой поверхности (отклонение от соосности с отверстием)

что в 3 раза меньше погрешности базирования.

Оценим величину полученной конусности обработанной поверхности. При нормальной относительной точности биение торца относительно оси отверстия

на диаметре 30 мм. Это торцовое биение, отнесенное к длине детали l=50 мм, определит конусность:

Следует заметить, что величина конусности не может превосходить величину зазора между втулкой и оправкой, т.е. наибольшая конусность может достигать лишь значения, равного величине зазора.