1. Обоснование точностных характеристик проектируемого приспособления

Одним из основных требований к конструкции станочных приспо­соблений является обеспечение ими заданной точности выполнения операци­онных (исходных) размеров и технических условий по расположению отдель­ных поверхностей обрабатываемой детали.

Расчеты на точность приспособления сводятся к обеспечению условия

, (19)

где - ожидаемая результирующая погрешность обработки исходного раз­мера

при использовании спроектированного приспособления;

ТА - допуск на исходный геометрический параметр (размер, форма, вза­имное

расположение поверхностей и т.п.).

Левую часть приведенного неравенства (для худшего сочетания состав­ляющих погрешностей) можно конкретизировать, принимая во внимание, что случайные погрешности складываются по квадратичной зависимости, а систе­матические - алгебраически:

(20)

где А_п – суммарное значение систематических погрешностей: настройка

(для данной обрабатываемой партии деталей), износ инструмента,

темпе­ратурные деформации и т.п.;

– i-я случайная погрешность при выполнении данной операции;

Ki – коэффициент, характеризующий форму кривой рассеивания погреш

ностей (для закона Гаусса, т.е. закона нормального распределения,

= 1);

– количество случайных погрешностей.

Среди случайных величин имеют место погрешности базирования , по­грешности установки детали в приспособлении, погрешности, вызванные деформациями системы СПИД и др.

При расчете точностных характеристик приспособления необходимо учи­тывать значения как систематических, так и некоторых случайных погрешно­стей.

Сумма случайных погрешностей на практике определяется полем рас­сеивания исходного размера в партии деталей при построении кривой распре­деления.

При расчете приспособления на точность в первую очередь учитывают влияние погрешности базирования ( ), погрешности установки ( ) детали в приспособлении, точности изготовления и износа самого приспособления , а также погрешности деформации ( ) элементов приспособления и самой заготовки от действия усилий закрепления и сил резания.

В курсовом проекте погрешности от деформации (жесткости) при­способления не учитывают ввиду сложности их расчетов, а остальные – ( рекомендуется оценить и дать заключение по их суммарному влиянию на точность обработки.

2. Методика расчета погрешности базирования

Наличие погрешности базирования или ее отсутствие в проектируемой операции определяется выбором баз (установочных и исходных), а численное

значение - точностью базисного размера, полученного на одной из предшест­вующих операций.

Н а примере рис.9, где показан эскиз операции фрезерования поверхно­стей К и L с выдерживанием размеров А^+ТА и В , дадим пояснение (опреде­ление) названных понятий.

Поверхности M и N являются установочными базами (УБ), которыми

на­зывают точку, линию или их совокуп-ность, принадлежащую к реальным поверхностям заготовки, которыми она контактирует с установочными поверх-ностями приспособ­ления при ее обра-ботке. Исходной базой (ИБ) называется поверхность, линия или точка, относительно которой в операционной карте или другом технологическом документе координируется положение обрабатываемой поверхности заготовки. На рис. 9 это поверх­ность D для обрабатываемой плоскости L и поверхность N для обрабатываемой плоскости К.

Размеры А и В являются исходными (операционными), т.е. размерами, которыми координируется положение обрабатываемых поверхностей относи­тельно исходных баз.

Базисным размером (С называется размер заготовки в операционной карте, который определяет с заданной точностью расположение исходной базы относительно установочной.

Погрешность базирования имеет чисто геометрическое понятие и зависит только от выбранной схемы установки заготовки в приспособлении. Она поро­ждается колебаниями исходной базы относительно установочной и определяет­ся допуском базисного размера, спроектированного на направление исходного размера. Базисный размер всегда получается на предшествующих операциях. При совпадении исходной и установочной баз (ИБ=УБ) базисный размер рав­няется нулю и, следовательно, погрешность базирования отсутствует ( ⁼ 0).

Так, в рассматриваемом примере (рис.9) для размера А погрешность бази­рования равняется допуску на размер С,т.е. = ТС, а для размера В погреш-

ность базирования отсутствует (А_б =0),т.к. в этом случае исходная и установоч­ная базы совпадают (ИБ=УБ).

Различают расчетную (действительную) погрешность базирования полученную из чисто геометрических схем расчета, и допустимую . , кото­рую определяют по формуле

(21) полученной из уравнения (20) выделением погрешности базирования из общей суммы случайных погрешностей.

Для ориентировочных расчетов можно принять

TA-Q, (22)

где Q - средняя экономическая точность метода обработки, используемого на данной операции (табл.6).

Таблица 6

Средняя экономическая		точность методов обработки
	Точность обработки (ориентировочная)
	Класс точ-	Квалитет	Средняя	Пределы колеба-
Методы обработки	ности	точности	экономи-	ний размера
			ческая	(50-80мм)
			точность,
1	2	3	4	5
Обточка, расточка, зен-
керование, строгание
черновые	5	IT11-IT12	0,4	0,2-0,8
чистовые	4	IT10-IT11	0,2	0,12-0,2
точные	3	IT9-IT10	0,06	0,03-0,12
Обточка и расточка
тонкие	2	IT9-IT10	0,02	0,01-0,03
Фрезерование
черновое	4	IT11,	0,2	0,12-0,4
чистовое и точное	3	IT9-IT10	0,06	0,03-0,2
Развертывание
предварительное	3	IT 10,	0,06	0,05-0,12
окончательное	2	IT8-IT9	0,03	0,01-0,05
Протягивание
чистовое	2а	IT9	0,05	0,02-0,06
отпелочное	2	ТТ8	0.03	0.01-0.03

Окончание табл, 6

1	2	3	4	5
Шлифование зубьев	За	IT9	0,12	0,06-0,2
Шлифование точное тонкое	2 точнее 1-го	IT8-IT9 IT7-IT8	0,02 0,01	0,01-0,03 0,003-0,013
Хонингование предварительное окончательное	2 1	IT8-IT9 IT6	0,03 0,02	0,02-0,05 0,01-0,03
Притирка	Точнее 1-го	IT5-IT6	0,01	0,002-0,013

Расчетные зависимости действительной погрешности базирования для некоторых схем установки заготовок приводятся в табл.7. В конечном итоге необходимо сравнить допустимую погрешность базирования с расчетной и, ес­ли окажется, что > , то брак деталей неизбежен. В этом случае нужно принимать какие-то изменения в выполняемой операции: уменьшить допуск базисного размера, или увеличить допуск исходного размера, или изменить схему установки детали так, чтобы уменьшить расчетную погрешность базиро­вания, например, совместить исходную и установочную базы.

Таблица 7

Значения действительных погрешностей базирования для различных схем установки детали

Характер операции обработки	Схема установки детали в приспо­соблении	Требование к опе­рации	Значение расчет­ной погрешности базирования
1	2	3	4
Обработка цилинд­рической детали на базе призмы Схема 1 Схема 2		Выдержать размер m
		То же

1	2	3	4
Схема3		То же
Сверление отверстия в круглой детали на базе призмы: Схема 1		Выдержать концентричность просверливаемого отверстия с наружной поверхностью
Схема 2		То же
Схема 3		Выдержать конструктивный размер m
Фрезерование паза на базе отверстия		Выдержать размер m
Снятие лыски с цилиндрической детали на базе плоскости		То же
Фрезерование паза на базе конического отверстия с конусностью V Схема 1		Выдержать размер m	V- конусность оправки
Схема 2		То же
Подрезка торца детали в 3-кулачковом патроне		Выдержать размер А

На основании изложенного можно рекомендовать методику расчета по­грешности базирования, которая состоит из следующих этапов:

1. Определить значение допустимой погрешности базирования из

условия выполнения средней экономической точности обработки.

2. Проанализировать принципиальную схему приспособления, пред на- значенного для установки заготовки на данной операции, т.е. определить ус­ тановочные базы.

3. Для каждого из выдерживаемых операционных размеров и выполня­ емых технических условий установить элемент заготовки, являющийся исходной базой.

4. В случае несовпадения исходной и установочной баз выяснить, какие размеры заготовки обусловливают колебания исходной базы, т.е. установить базисные размеры.

5. Определить расчетное (действительное) значение погрешности базиро­ вания ( ), т.е. вычислить величину колебания исходной базы в направлении операционного размера как функцию от допуска на базисный размер.

6. Сравнить полученные значения расчетной и допустимой погрешностей базирования и сделать соответствующие выводы.

Пример расчета погрешности базирования при установке заготовки по цилиндрической поверхности. На рис. 10 представлены две схемы установки детали в призму кондуктора для сверления отверстия ØА. При этом требуется выдерживать размер В с заданной точностью (±ТВ).

Согласно рекомендуемой методике расчета допустимая погрешность ба­зирования для обоих вариантов одинакова и согласно выражению (22) равна

=2TB-Q-

Расчетная же погрешность базирования для принятых схем установки, очевидно, будет различной.

Как видно из рис. 10 при выполнении размера В установочными базами яв­ляются образующие М, которые принадлежат цилиндрической поверхности ØD, а исходной базой - образующая N. Установочная и исходная базы в обеих

схемах не совпадают, следовательно .

Рис.10

Определим значение расчетной (действительной) погрешности базирова­ния для схемы установки заготовки по рис.10, а. Базисным размером, опреде­ляющим положение исходной базы, является диаметр ØD. Именно от колебания этого размера в пределах допуска TD и будет зависеть положение образующей N для различных деталей обрабатываемой партии относительно неподвижной точки С , принадлежащей кондуктору. Из рисунка следует, что для принятой схемы установки необходимо найти величину изменения размера Н как функ­цию от допуска на размер ØD т.е. = f(TD).

Запишем, что H=OC-D/2. Из ОСМ имеем ОС= . Тогда

H= а .

Следовательно, для схемы установки детали в приспособление расчетная погрешность базирования

Рассматривая с аналогичных позиций рис. 10,б, получим

.

Если принять ØD = 50 мм, Q = 0,1 мм, В = 35±0,1 мм, то при =45° для схемы рис.10, а получим = 0,05 мм, а для схемы рис. 10,6 мм.

Сравнивая с допустимой погрешностью базирования, равной 0,1 мм, делаем вывод, что в первом случае (рис.10,а) размер В возможно выполнить без брака, а во втором случае рис. 10,6) брак будет неизбежным.

Чтобы уменьшить погрешность базирования, а в случае рис. 10,6 исклю­чить возможность появления брака рекомендуется:

1. Увеличить допуск на исходный (операционный) размер В .

2. Ужесточить допуск на базисный размер ØD .

1. Изменить конструкционные элементы приспособления (для рис.10 уве­- личить угол ).

2. По возможности выбрать такую схему установки детали, когда устано­ вочные и исходные базы совпадают. Например, для схемы рис.10,а принять = 90°.

Для наиболее часто применяемых схем установки заготовок в приспособ­лениях в табл.7 приведены формулы вычисления расчетной (действительной) погрешности базирования.