ЛЕКЦИЯ 12. Расчет точности проектируемого приспособления

Цель расчета на точность заключается в определении требуемой точности из­готовления приспособления по выбранному параметру. Расчет, как правило, должен состоять из следующих этапов:

• выбор одной или нескольких компоновок приспособления, реализующих за­ данную технологом схему базирования заготовки на рассматриваемой опера­ции;

• выбор одного или нескольких параметров приспособления, которые оказыва­ют влияние на положение и точность обработки заготовки;

• принятие порядка расчета и выбор расчетных технологических факторов;

• определение требуемой точности изготовления приспособления по выбранным параметрам;

• внесение в ТУ сборочного чертежа приспособления требований по точности.

Выбор расчетных параметров осуществляется в результате анализа принятых схем базирования и закрепления заготовки и приспособления, а так­же точности обеспечиваемых обработкой размеров. Приспособление рассчи­тывается на точность по одному параметру в случае, если при обработке заго­товки размеры выполняются в одном направлении. По нескольким параметрам, если на заготовке выполняются размеры в нескольких направлениях [5].

Направление расчетного параметра приспособления должно совпа­дать с направлением выполняемого размера при обработке заготовки.

В зависимости от конкретных условий в качестве расчетных парамет­ров могут выступать: допуск параллельности или перпендикулярности рабочей поверхности установочных элементов к поверхности корпуса приспособления, контактирующей со станком; допуск линейных и угловых размеров; допуск со­осности и перпендикулярности осей цилиндрических поверхностей и т.п. Чаще всего параметр определяет точность положения рабочих поверхностей корпу­са, посредством которых приспособление соединяется со столом или шпинде­лем станка. Примеры выбора расчетных параметров приведены на рисунках 1 и 2.

Рекомендуемые материалы

Пример 1. В приспособлении (рисунок 1), фрезой 5 обрабаты­вается плоская поверхность А заготовки в размер (а) с допуском δ_а. Заготовка 4 устанавливается на установочные элементы (опорные пластины) 3 базовой поверхностью Б. Приспособление опорной поверхностью В корпуса 2 контакти­рует со столом 1 фрезерного станка. Так как направление расчетного размера должно совпадать с направлением выполняемого при обработке заготовки раз­мера и определять точность относительного положения рабочей поверхности установочных (поверхность Б) и поверхности корпуса приспособления, контак­тирующей со станком (поверхность В), в качестве расчетного параметра в дан­ном случае следует принять допуск параллельности на определенной длине поверхности Б установочных элементов относительно поверхности В, корпуса приспособления, либо допуск конструктивно заданного параметра между поверхностями Б и В приспособления.

Рисунок 1- Схема установки заготовки при обработке для обеспечения размеров в одном направлении

Пример 2. На фрезерном станке обрабатывается заготовка 4 (рисунок 2) по поверхностям А и В размеры (а) и (b) с допусками соответственно δа и δb. Базовыми поверхностями Б и Г заготовка устанавливается на опорные пластины 3 и 5 в корпусе 2 приспособления Корпус контактирует со столом 1 фрезерного станка плоскостью Д. Его положение относительно Т-образных пазов стола обеспечиваются направляющими шпонками 6. При анализе выполняемых размеров, схемы базирования и приспособления можно установить. что допуск параллельности обрабатываемых поверхностей А и В относительно поверхностей Б и Г детали 4 может быть в пределах допусков выполняемых размеров а и b, т.е. δа и δb. Положение заготовки будет определятся положением рабочих поверхностей, контактирующих с поверхностями стола станка и определяющих положение приспособления на станке. В качестве расчетных следует выбрать два параметра: допуск параллельности плоскости Г установочных элементов 3 относительно плоскости Д корпуса приспособления и допуск параллельности плоскости Б опорной пластины 5 и боковой поверхности Е направляющих шпонок 6 корпуса.

Рисунок 2 - Схема установки заготовки при обработке для обеспечения размеров в двух направлениях.

На точность обработки влияет ряд технологических факторов, вызывающих общую погрешность обработки Ео, которая не должна превышать допуск δ выполняемого размера при обработке заготовки, т.е. Ео<δ. [3]

Для выражения допуска δ, выполняемого при обработке размера, можно воспользоваться формулой:

 . 

где: Δ_у  - погрешность вследствие упругих отжатий технологической системы под влиянием сил резания;

Δ_H - погрешность настройки станка;

Е  - погрешность установки заготовки в приспособлении;

Δ_И - погрешность от размерного изнашивания инструмента;

Δ_Т - погрешность вызываемая тепловыми деформациями технологической системы;

ΣΔ_Ф - суммарная погрешность формы обрабатываемой поверхности, обусловленная        геометрическими погрешностями станка и деформацией заготовки при обработке.

Погрешность    установки    заготовки    в    приспособлении    определяется    из выражения:

.  

где:Е_б - погрешность базирования заготовки в приспособлении;

Е_з  - погрешность закрепления заготовки, возникающая в результате действия сил зажима;

Δ_пр - погрешность положения заготовки, зависящая от приспособления.

.  

где:Е_ПР - погрешность изготовления приспособления по выбранному параметру;

Е_У -  погрешность установки приспособления на станке;

E_И – погрешность положения заготовки, возникающая в результате изнашивания элементов приспособления.

Если в приспособлении предусмотрены элементы для направления и определения положения или траектории движения обрабатывающего инструмента, то в общей погрешности обработки заготовки может появиться еще одна составляющая – погрешность от перекоса инструмента E_П.

Общая погрешность обработки, приравненная допуску выполняемого размера, определяется зависимостью [3]

 ,  

Отсюда погрешность изготовления приспособления

  .

В связи со сложностью нахождения значений ряда величин, входящих в формулу (5) для определения Епр, погрешность изготовления приспособления можно рассчитать по упрощенной формуле (6). Расчет Епр при этом сводится к вычитанию из допуска выполняемого размера всех других составляющих общей погрешности обработки.

 .  

где: δ   - допуск выполняемого при обработке размера заготовки;

Кт - коэффициент, учитывающий отклонение рассеяния значений составляющих величин от закона нормального распределения: Кт=1...1,2 (в зависимости от количества значимых слагаемых; чем их больше, тем Кт ближе к единице);

Кт1 - коэффициент, учитывающий уменьшение предельного значения погрешности базирования при работе на настроенных станках: Кт1=0,8...0,85;

Кт2 - коэффициент, учитывающий долю погрешности обработки в суммарной погрешности, вызываемой факторами, не зависящими от приспособления (Δу, Δн, Δи, Δт, ΣΔф ); Кт2=0.6... 0.8 (большее значение коэффициента принимается при меньшем количестве значимых величин, зависящих от приспособления);

W - экономическая точность обработки (принимается по таблицам).

Для расчета допустимой погрешности изготовления приспособления предварительно определяем значения всех составляющих входящих в формулу.

Допуск δ берется с чертежа детали (при окончательной обработке поверхности) или с операционного эскиза технологического процесса обработки заготовки (при предварительной обработке).

Погрешность базирования Eδ - рассчитывается в каждом конкретном случае. В таблице 1, представлены схемы базирование и формулы, по которым следует определять погрешность базирования для типовых случаев.

Принятые обозначения:

ε₁ – смещение (эксцентриситет) оси отверстия относительно оси наружной цилиндрической поверхности;

δ_d – допуск диаметра наружной поверхности;

S_min – односторонний минимальный гарантированный зазор;

δ_А – допуск размера базового отверстия;

δ_В – допуск размера оправки;

Δ_Ц – просадка центров.

Погрешность закрепления Е_з - определяется аналитически в случае, когда рассчитывают весьма малые смещения заготовок в прецизионных приспособлениях. В остальных случаях при расчете приспособлений на точность значения Е_з принимают по таблицам 2...5.

Рисунок 3 - Схема обра­зования погрешности ус­тановки приспособления на станке.

Погрешность уста­новки приспособления на станке Е_у возникает из-за зазоров между направляющими шпонками или установочными пальцами приспособления и Т-образными пазами или отверстиями стола станка, что характерно для фрезерных, расточных и других приспособлений (рисунок 3). Для уменьшения этих погрешностей рекомендуется точнее изготавливать посадочные места, а элементы для базирования приспособлений как можно дальше друг от друга [5]. Погрешность установки вращающихся приспособлений на токарные, зубофрезерные и другие станки зависит от точности их базирования в гнёздах станка (конусное отверстие шпинделя, центральное отверстие поворотного стола, центрирующий поясок планшайбы станка и др.).

Расчет Еу в каждом конкретном случае следует вести по схеме установки приспособления на станке (таблица 6).

Погрешность положения отверстий En, связанная с перескоком и смещением обрабатывающего инструмента возникает из-за неточности изготовления направляющих элементов приспособления (рисунок 4). Для уменьшения износа направляющей втулки между ее нижним торцом и поверхностью заготовки предусматривается зазор m (при обработке чугуна и других хрупких материалов m=(0.3...0.5)d, при обработке стали и вязких материалов m=d; при зенкеровании m<=0,3d).

При m>0,3d         .   

При m<0,3d         .

где S - односторонний максимальный радиальный зазор между втулкой и инструментом; d – диаметр инструмента; L – длина направляющей втулки.

Рисунок 4 – Схема образования погрешности, связанной с перекосом инструмента.

Погрешность положения заготовки, возникающая в результате изнашивания элементов приспособления Е_И характеризует изменение положения рабочих поверхностей установочных элементов в результате их изнашивания в процессе эксплуатации приспособления. На интенсивность изнашивания установочных элементов влияют их размеры, конструкция, материал и масса обрабатываемой заготовки, состояние ее базовых поверхностей.

Износ установочных элементов определяется:

Содержание - лекция, которая пользуется популярностью у тех, кто читал эту лекцию.

- для опор с малой поверхностью контакта

. 

- для опор с развитой поверхностью контакта

.  

где  β₁,  β₂ – постоянные, зависящие от вида установочных элементов, определяемые по таблице 7; N - количество контактов заготовки с опорой за 1 год.

Последним расчетным факторам при расчете приспособления на точность является экономическая точность обработки ω (определяется по таблицам 8…18).