Лекция 3. Установочные элементы приспособления

3.1. Назначение, обозначение и требования, предъявляемые к установочным элементам приспособлений.

Приспособления являются важным элементом технологиче­ской системы, от них во многом зависят точность, производитель­ность и себестоимость механической обработки, сборки и техни­ческого контроля изделий. Точность обработки (сборки), в свою очередь, зависит от точности установки в приспособление заго­товки (детали, узла). Требуемая точность обработки обеспечивается определенным положением заготовки относительно режущего инструмента. По­ложение заготовки при обработке, как и любого твердого тела в пространстве, характеризуется шестью степенями свободы, определяющими возможность перемещения и поворота заготовки относительно трех координатных осей. При полном ориентиро­вании заготовка лишается всех степеней свободы.

В единичном и мелкосерийном производстве применяют уста­новку заготовки с выверкой но рискам разметки, по обработанным или необработанным поверхностям, а массовом и крупносерийном производстве — установку с доведением базовых поверхностей заготовки до соприкосновения с установочными элементами (опо­рами) приспособлений.

В зависимости от условий обработки осуществляют полную или частичную ориентацию заготовки в пространстве относительно режущего инструмента. В первом случае заготовке придают точ­ное положение в приспособлении, во втором - точная установка в определенных направлениях не требуется, допускается произ­вольное положение (поворот) заготовки относительно какой-либо координатной оси (например, установка кольца в кулачки патрона при токарной обработке).

Установку заготовок выполняют, осуществляя плотный кон­такт базовых поверхностей с установочными элементами при­способления. Для полной ориентации заготовки число и расположение опор должно быть таким, чтобы при соблюдении условия неотрыв­ности баз от опор (т. е. при сохранении плотного и неподвижного контакта между ними) заготовка не могла сдвигаться и поворачи­ваться относительно координатных осей. При выполнении условия неотрывности заготовка лишается всех степеней свободы.

Число опор (точек), на которые устанавливают заготовку, не должно быть больше шести (правило шести точек). Для обеспече­ния устойчивого положения заготовки в приспособлении расстоя­ние между опорами следует выбирать возможно большим; при установке заготовки на опоры не должен возникать опрокидыва­ющий момент. С увеличением расстояния между опорами умень­шается влияние погрешности формы базовых поверхностей на положение заготовки в приспособлении.

На рис. 3.1 показаны примеры установки заготовок с их полной и неполной ориентацией в пространстве. Схема установки прямо­угольной заготовки с тремя взаимно перпендикулярными базо­выми плоскостями для выдерживания размеров h, l, и b при обработке прямоугольного паза показана на рис. 3.1, a..

рис. 3.1. Схемы установки заготовок с полной и неполной ориентацией

Опоры расположены на трех координатных плоскостях; стрел­ками показаны силы Q_1, Q₂ и Q₃ прижимающие заготовку к опо­рам. Закрепление заготовки осуществляют одной силой, например Q₁, вызывающей возникновение силы трения между нижней ба­зой и опорами, что препятствует смещению заготовки в остальных направлениях. Изменяя направление и точку приложения силы Q₁, можно прижать заготовку ко всем опорам одновременно. При соблюдении условия неотрывности заготовки от всех шести опор (они показаны жирными точками) она не может быть сдвинута вдоль координатных осей н повернута вокруг них, т. е. лишается всех шести степеней свободы. На рис. 3.1, б показана практическая реализация предыдущей схемы. Опоры имеют ограниченную поверхность контакта и жестко закреплены в корпусе приспо­собления. После закрепления заготовки образуется замкнутая система заготовка—опоры—корпус приспособления—зажимное устройство. Сила Q воспринимается элементами этой системы.

На рис. 3.1, в приведена схема установки с базированием па плоскую и криволинейную поверхности; при выполнении условия неотрывности заготовка и здесь лишается всех степеней свободы. На рис. 3.1, г дан пример частичной (неполной) ориентации заго­товки. Плоским торцом она опирается на три точки, а цилиндри­ческой поверхностью соприкасается с двумя остальными. По­скольку площадку (показана жирной линией) можно выполнить в произвольном месте, то для установки заготовки достаточно пяти опор. Па рис. 3.1, д показана схема установки сферической заготовки для сверления в ней сквозного отверстия. Для данных условий (сверление отверстия в произвольном месте) необходимой достаточно трех опор, к которым заготовка прижимается планкой 1.

При обработке недостаточно жестких заготовок возникает необходимость увеличения числа опорных точек сверх шести, На рис. 3.1, е показана установка прямоугольной заготовки с длинным кронштейном, у которого обрабатываются торцы бобышки. По­мимо основных шести опор, на которые ставят заготовку базовыми плоскостями, применена дополнительная индивидуально подводимая опора 1; к ней заготовка прижимается силой Q^/. Это су­щественно повышает жесткость технологической системы, позво­ляя использовать более производительные режимы резания.

Основные опоры жестко связаны с корпусом приспособления. Несмотря на наличие погрешностей формы и размеров базовых поверхностей заготовок, они всегда имеют контакт с опорами в шести точках в одних и тех же местах, поэтому установка всей партии заготовок получается одинаково устойчивой. Если, например. нижняя базовая плоскость в заготовках (см. рис, 3.1, е) имеет погрешность формы в виде выпуклости, то ее контакт с опорами приспособления у всех заготовок происходит в определенных местах.

Дополнительные опоры выполняют только регулируемыми или самоустанавливающимися. При установке заготовки опоры ин­дивидуально подводятся (самоустанавливаются) к поверхности за­готовки, а затем стопорятся, превращаясь на время выполнения данной операции в жесткие опоры. Число дополнительных опор не ограничено, однако для упрощения конструкции приспособ­ления это число следует брать минимальным.

Точечные опоры приспособлений конструктивно оформляют в виде установочных элементов с малой поверхностью контакта. К ним относятся постоянные опоры, призмы для установки цилиндрических заготовок и другие детали. Они обеспечивают доста­точную устойчивость заготовок независимо от погрешностей их размеров и формы. К недостаткам установки на точечные опоры от­носятся возможность повреждения базовых поверхностей загото­вок при большой силе закрепления и смещение (осадка) загото­вок в результате контактных деформаций в местах соприкоснове­ния опор с базами. При малой шероховатости поверхности баз несущую поверхность опор увеличивают, и малые погрешности формы баз не оказывают заметного влияния на устойчивость си­стемы установки. При установке на плоские базы используют опор­ные пластины. Чем ниже точность и больше шероховатость базо­вых поверхностей заготовок, тем в большей степени локализуют места их контакта с опорами приспособления. Возможна уста­новка заготовок одной базой на опоры с большой поверхностью контакта, а остальными базами—на точечные опоры.

Из изложенного следует, что правило шести точек наиболее полно отвечает установке заготовок на точечные опоры при их полной ориентации в пространстве.

Кроме установки заготовок с полным прижатием их базовых поверхностей к опорам приспособления применяют установку по охватывающим или охватываемым базовым поверхностям. При атом заготовку надевают на установочный элемент или вставляют в него с некоторым гарантированным зазором. Пример установки по внешнему контуру прямоугольной заготовки показан на рис. 3.2, а. Заготовка лишена всех степеней свободы, не считая ма­лых сдвигов в пределах зазоров для вхождения в контурную полость приспособления 2. Установка вала в центрах на кониче­ские поверхности центровых гнезд является примером оставления одной степени свободы — возможности установки вала в любом месте по углу его поворота. На рис 3.2, б показана схема комбини­рованной установки. Заготовку насаживают базовым отверстием с зазором на жесткий палец и плотно прижимают торцом к его борту. Для лишения заготовки всех степеней свободы применяют и другие комбинированные способы.

Рис. 3.2. Схемы установки заготовок: а) по внешнему контуру;

б) комбинированной

Для схем установки по охватывающим или охватываемым по­верхностям с полной ориентацией заготовки в пространстве параллельными осями и перпендикулярную им пло­скость.также применимо правило шести точек. Для схемы установки, показан­ной на рис. 3.2, б, поверхность базового отверстия может быть представлена че­тырьмя точками, две из которых (1 и 2) лежат на левой верхней образующей, а две (3 и 4) — на правой. Точка 7 (палец имеет вырезы, уменьшающие поверхность сопряжения) не является ус­тановочной, она ограничивает перемещение заготовки пределами посадочного зазора. Точка 5 ориентирует заготовку в осевом направлении, а точка 6 (конец рычага) определяет ее угловое положение. Правило шести точек наглядно прослеживается при использовании опор с ограниченной поверхностью кон­такта.

Для устранения влияния зазора на положение заготовки в приспособлении применяют разжимные или самоцентрирующие установочные (установочно-зажимные) устройства. К ним отно­сятся самоцентрирующие патроны, цанги, разжимные оправки,.гидропластовые втулки, центры и др.

Если в качестве одной из баз служит поверхность, подлежа­щая обработке на данной операции, и при этом необходимо обеспе­чить съем симметричного припуска, то используются схемы ус­тановки, показанные на рис. 3.3. Пружинные центрирующие паль­цы 1 (рис. 3.3, а), которые опускаются борштангами 2, используют в при­способлении для растачивания головок шатуна. Направляющую скалку 4 (рис. 3.3, б) применяют в приспособлении для растачивания отверстий в бобышках поршня 5. После выравнивания и закрепления поршня силой Q скалку удаляют и отверстия рас­тачивают (нижняя проекция).

Рис. 3.3. Схемы установки заготовок по обрабатываемым поверхностям

Правильное положение заготовки в приспособлении обеспечи­вается несколькими способами. В простейшем случае базовые поверхности заготовки вручную доводят до соприкосновения с опорами приспособления. Одновременное прижатие заготовки ко всем опорам обеспечивается зажимными устройствами. В автома­тических приспособлениях применяют вспомогательные зажимными досылатели, обеспечивающие гарантированное прижатие заготовки к опорам. В отдельных конструкциях приспособлений для конт­роля положения заготовки используют электроконтактные дат­чики и светофорные устройства.

Учитывая рассмотренные общие принципы установки загото­вок, к установочным элементам можно предъявить следующие требования:

1.Число и расположение элементов должно обеспечить ориентацию заготовки согласно принятой в технологическом процессе схеме базирования и достаточную ее устойчивость в при­способлении. При использовании необходимых баз с параметром шероховатости поверхности Ra > 20 мкм установочные элементы следует выполнять с ограниченной опорной поверхностью для уменьшения влияния неровностей этих баз на устойчивость за­готовки.

2.Установочные элементы не должны портить базовые поверхности, особенно те, которые не подвергаются повторной обработке.

3.Установочные элементы должны быть жесткими. Их жесткость повышают, улучшая качество сопряжения элементов с корпусом приспособления, применяя шабрение или шлифование поверхностей стыков, а также сильно прижимая элементы к кор­пусу приспособления крепежными деталями.

4. Рабочие поверхности установочных элементов должны обладать высокой износостойкостью. Износостойкость опор повышают, изготовляя их из сталей (У8А, 45, 20, 20Х) с последующей термической обработкой до твердости НRC 55—60. Изнашивание опор можно уменьшить хромированием их несущих поверхностей и наплавкой твердым сплавом, а также шлифованием поверхностей до получения -Ra = 0,63—0,32 мкм.

5.Конструкции установочных элементов должны обеспечивать быструю их замену при износе или повреждения.

При оформлении рабочей технологической документации (операционные карты) для опрощения и сокращения работы технолога рекомендуется вместо теоретических схем базирования наносить на операционные эскизы условные обозначения опор, зажимов и установочных устройств, соответствующих ГОСТ 5.1107-81, которые материализуют в реальных приспособлениях идеальные опорные точки.

3.2 Классификация установочных элементов приспособлений.

 

Установочные элементы, применяемые в станочных приспособлениях и называемые опорами, делят на основные и вспомогательные.

Основными опорами называют установочные элементы, лишающие заготовку при установке всех или нескольких степеней свободы. Основные опоры определяют положение заготовки в пространстве и как правило, неподвижны.

Рис. 3.4. Схема расположения основных опор

На рис. 3.4, а) показана схема установки в приспособлении прямоугольную плиту 4, в которой должно быть просверлено отверстие на расстояниях l и l₁ от боковых поверхностей. Ось отверстия должна быть перпендикулярна нижнему основанию плиты.

На рис. 3.4, б) показана схема установки заготовки для фрезерования шпоночного паза.

Вспомогательными опорами называют детали или механизмы приспособления, предназначены лишь для придания заготовке дополнительной жесткости или устойчивости в процессе обработки.

Вспомогательная опора не должна нарушать положение заготовки, которое достигается в процессе установки, поэтому она должна бить подвижной и жестко фиксироваться только после установки заготовки на основные опоры. Иногда наличие в схеме шести опорных точек не обеспечивает правильное и устойчивое положение заготовки в процессе обработки: она может опрокинуться или, в случае малой жесткости заготовки, деформироваться. Для устранения этих недостатков, предусматривается вводит в схему дополнительную опору которая воспринимает силу подачи при сверлении.

Основные постоянные опоры выполняют с плоской, сферической и насеченной головками. Конструкции таких опор стандартизированы, и выбираются исходя из вида обработки (рис. 3.5)

Рис. 3.5. Конструкция постоянных опор

Выбирая постоянные опоры, их размеры и расположение, учитывают влияние на точность обработки отклонений от плоскостности технологических баз заготовок. При изготовлений корпусных деталей (блока цилиндров, картера, и т.п.) отклонения формы технологических баз, обработанных чистовым фрезерованием на агрегатных станках, достигают 0,05-0,1 мм. При установке такими базами на постоянные опоры с плоской, насеченной или сферической головками (Рис. 3.5) погрешность базирования составляет 50 – 70 % допуска плоскостности базы, при установке на опорные пластины (Рис. 3.6) – до 30 %. Последнем случае, наряду с погрешностью базирования, возникает увеличенная погрешность закрепления.

Это объясняется наличием зазоров в стыке между опорными пластинами и технологической базой заготовки, форма которой характеризуется отклонением от плоскостности. Величина таких зазоров достигает до 0,05-0,1 мм. Их наличие дает возможность отдельным участкам базы заготовки перемешаться под действием сил закрепления, причем эти перемещения много больше контактных. С учетом сказанного выгодно применять опорные пластины с увеличенными размерами в плане. Это позволяет уменьшить погрешность обработки на 20–30%.

Рис. 3.6. Конструкция опорных пластин

Регулируемые опоры бывают винтовые и клиноплунжерные. Их применяют в качестве вспомогательных, но иногда, при установке заготовок по необработанными поверхностями, когда колебание снимаемого припуска большое, они могут быть применены в качестве основных.

Зачастую возникает необходимость установить регулируемую опору в неудобном месте. В этих случаях применяют плунжерные регулируемые опоры без корпуса. Если одновременно применяют несколько регулируемых опор, их приводят в действие не последовательно, а перекрестном порядке.

В станочных приспособлениях применяют два типа вспомогательных опор – самоустанавливающиеся и подводимые. На рис.3.7 показаны конструкции самоустанавливающихся опор по ГОСТ 13159 –81.

Штырь 2 опоры устанавливают выше основных опор. При установке заготовка давит на штырь, сжимая пружину 9 до тех пор, пока не ляжет на основные опоры. После этого штырь жестко фиксируется через палец 3 и винт 5. Вся опора смонтирована в корпусе 1. Для предохранения направляющих штырей от попадания стружки, в конструкции имеется защитный колпачок 4. Угол скоса пальца меньше угла самоторможения (5-6⁰). Штырь от проворота относительно своей оси удерживается с помощью шпоночного выступа штифта. Пружину 9 выбирают так, чтобы она не могла приподнять заготовку над основными опорами.

 

Рис. 3.7. Конструкция самоустанавливающиеся опор

Достоинства самоустанавливающихся опор: быстродействие (штырь 2 автоматически входит в соприкосновение с заготовкой), возможность одновременного управления несколькими опорами от одного привода (например, через клиновую систему). Недостаток – не применяют при установке тяжелых заготовок и больших значениях сил, действующих вдоль оси штыря 2.

На рис. 3.8 приведена нормализованная конструкция клиновой подводимой опоры. Если в приспособлений нет заготовки, то штырь 3 опоры располагается ниже основных опор. После установки заготовки на основные опоры, вручную, движением клина 1 влево, выдвигают штырь 2 до соприкосновения с поверхностью заготовки. Вращая рукоятку, винт 5 нажимает на шарики 10, которые при сближении выдвигают в радиальных пазах сегментные шпонки 8 до упора их в корпус. Опора стопорится за счет сил трения на поверхностях соприкосновения шпонок с корпусом приспособления. Кольцевая пружина 9 обеспечивает возврат шпонок при раскреплении опоры. Колпачок 12 и направляющая втулка 4 предохраняют систему от попадания стружки.

Рис. 3.8. Конструкция дополнительных опор

Дополнительная опора, показанная на рис. 3.8.б приводится в действие пружиной. Эта опора стандартизована (ГОСТ 13159—67). Здесь штырь 1 вместе с защитным колпаком 2 поднимается вверх (до соприкосновения с базой) с помощью пружины 8. В этом поло­жении штырь 1 фиксируется поворотом звездочки 7 с винтом 6. вследствие чего опора 5 вместе с клином 4 перемещается влево и стопорит штырь 1. Клин 4 не только стопорит штырь 1, но и, входя в паз штыря 1, препятствует его повороту. Для предохранения кор­пуса приспособления от износа предусмотрена втулка 3.

При всех рассмотренных способах базирования плоской главной базы погрешность должна определяться в направлении, перпенди­кулярном плоскости. Величина погрешности базирования зависит от состояния базы (обработана, не обработана). Для обработанных баз ее можно принимать равной нулю. Это допустимо, если обра­ботанная база имеет малую неплоскостность, так как в этом случае плоскость базы всех заготовок будет совмещаться практически без погрешности с заданной плоскостью приспособления. При базирова­нии необработанных баз возможна погрешность, возникающая вследствие того, что плоскость базы по отношению к заданной пло­скости приспособления будет устанавливаться с перекосом из-за неровностей базы. Величина этого перекоса (угла отклонения пло­скости базы от заданной плоскости приспособления) будет зависеть от высоты неровностей и расстояния между опорными точками. Зная величину неровности базы и расстояние между опорами, мож­но для любой точки базы определить погрешность ее базирования. Достоинством подводимой опоры по сравнению с самоустанавливающейся является способность выдержать значительно большие силы Р, действующие вдоль оси штыря 3.

К недостаткам подводимой опоры следует отнести: низкую производительность, связанную с ручным подводом опоры; невозможность одновременного управления несколькими опорами; неприменимость при обработке легких и маложестких деталей, т.к. при подводе опоры вручную можно нарушить положение детали, определяемое основными опорами.

3.3. Основные опоры для заготовок деталей, устанавливаемых плоскими поверхностями

 

Для установки деталей плоскими поверхностями в приспособлениях чаще используют цилиндрические (рис. 3.9, а, б, в,) и пластинчатые опоры. Цилиндрические опоры называют штырями, а пластинчатые – пластинками (рис. 3.9, д).

Рис. 3.9. Опоры для установки на плоские поверхности

Штыри применяют с гладкой плоской или насеченной и сферическими головками. Штыри с гладкой головкой предназначены для деталей с обработанными установочными плоскостями, с насеченной и сферической – для деталей с необработанными плоскостями. Штыри со сферической головкой, как более изнашивающиеся, применяются в случаях особой необходимости, например при установке узких заготовок необработанной поверхностью, чтобы получить максимальное расстояние между опорными точками. Штыри насеченной головкой применяется для установки заготовок по необработанными боковым поверхностям вследствие того, что они обеспечивают более устойчивое положение обрабатываемой детали и поэтому в некоторых случаях позволяют затрачивать меньше сил для ее закрепления. При использовании таких опор в качестве горизонтальных следует учитывать трудность очистки их от стружки. Отверстия под штыри в корпусе приспособления выполняют сквозными, сопряжение штырей с отверстиями- по посадке или . Опорные площадки в корпусе под головки штырей должны слегка выступать, их обрабатывают с одного рабочего хода. При частой смене изношенных штырей их устанавливают в переходную стальную каленую втулку по посадкам или , а втулка в корпус приспособления по посадке или .

Для обеспечения требуемой точности стержня штыря под его головкой делается выточка (канавка) шириной b=0,8 – 2,5 мм с углублениями h=0,25 –0,5 мм. Для облегчения передвижения обрабатываемой детали по штырям с плоской головкой и для безопасного удаления стружки на головке штырей делают фаску под углом . Такая же фаска должна быть на нижнем торце, чтобы облегчить посадку его в отверстие корпуса.

Пластинка закрепляется на корпусе приспособ­ления двумя или тремя винтами Мб, М8, М10 или MI2 в зависи­мости от размера поперечного сечения ее. Для облегчения пере­движения обрабатываемой детали, а также для безопасной очистки приспособлении от стружки вручную на рабочей поверхности пластины делают фаску под углом .

Головки винтов, крепящих пластину, обычно утопают на 1-2 мм относительно рабочей плоскости пластины, образуя углуб­ления, в которых, так же как и в промежутках между головками и отверстиями для них, скопляется мелкая стружка. Это создает трудности при очистке приспособления. Поэтому такие пластины целесообразно применять только в качестве вертикальных или верхних опор. Эти пластины можно использовать также в качестве предварительных горизонтальных направляющих для загрузки обрабатываемых деталей в приспособление.

Стремление получить наиболее компактную конструкцию при­вело к созданию пластин с косыми углублениями для отверстий под винты. Косое расположение пазов позволяет непре­рывно направлять обрабатываемую деталь при перемещении ее по пластинам (если такое перемещение необходимо) и способствует более эффективной очистке установочной поверхности детали.

Установочные детали укрепляются на узких выступах корпуса приспособления, чем обеспечивается легкость и удобство очистки их от стружки, так как между этими выступами накапливающаяся стружка не мешает правильной установке детали и может быть удалена не после обработки каждой детали. Смещение пластин при сборке приспособления за счет зазора между крепежными винтами и отверстиями для них не влияет на положение поставленной на пластины обрабатываемой заготовки. Однако в случаях, когда силы, действующие на заготовку создают такую угрозу в процессе обработки, пластины изготовляют с усиленным поперечным сечением и пригоняют без зазора в пазы корпуса приспособления.

Площадки на корпусе приспособления для пластин (как и для штырей) целесообразно шлифовать или, в крайнем случае, шабрить, что позволяет дольше сохранить одинаковый уровень установочных поверхностей всех опор.

Если на установочной поверхности обрабатываемой детали имеется припуск, который удаляется при выполнении последу­ющих операций и который для различных партий деталей может быть неодинаковым, или форма установочной поверхности дета­лей может оказаться также неодинаковой, то применяются, так называемые, регулируемые опоры (рис. 3.9, г) также стандарти­зованные.

Регулируемыми часто делают боковые опоры. Регулируется одна опора в любой установочной плоскости. Однако в мелкосерийном производстве, где производится обра­ботка деталей разных размеров при использовании одного и того же приспособления, иногда делают все опоры регулируемыми. Регулирование опор обычно выполняет наладчик.

 

3.4. Вспомогательные опоры для заготовок деталей, устанавливаемых плоскими поверхностями.

 

В практике в станочных приспособлениях в основном используют два типа вспомогательных опор: самоустанавливающиеся и подводимые. Конструкции и принцип работы некоторых этих опор показаны выше.

Если требуется применить одновременно нескольких вспомогательных опор, необходимо поджимать деталь к ним вручную до момента стопорения опор. При этом в целях экономии времени и устранения возможности оставить отдельные опоры не зажатыми при обработке детали или зажатыми при ее установке рекомендуется все опоры стопорить одним зажимом.

Одновременное управление системой опор может быть осу­ществлено с помощью одной или нескольких планок 10 (рис. 3.10, а ) и одного резьбового зажима 8. При освобожденном зажиме каждый из плунжеров под действием своей пружины 10 самостоятельно входит в соприкосновение с обрабатываемой деталью, что является исходным требованием при конструировании узлов с одновре­менным управлением группой опор.

Рис. 3.10. Схема одновременного управления двумя самоустанавливающимися опорами

Для группового зажима опор иногда используют гидропласт­массу, сжимаемую ручным или механическим приводом. Пример одной из таких конструкций приведен на рис. 3.10, б. Под действием гидропластмассы 3 обрабатываемая деталь 2 при помощи при­хвата 4, опускающегося вследствие перемещения втулки 7 вниз, прижимается к опоре 1. Вспомогательные опоры 6 при этом фик­сируются с помощью стержней 5, перемещающихся также под действием гидропластмассы.

Конструкция подводимой опоры, также допускающая группо­вое управление опорами, показана на рис. 3.11, а. Опора 4 входит в соприкосновение с обрабатываемой деталью 5, так же как рас­смотренная самоустанавливающаяся опора, при помощи легкой пружины 2, действующей на клин 8 с углом = 8—10°. Выключение опоры осуществляется поворотом валика 3 в положение 1. Это положение фиксируется винтом 6, который находится на внешнем конце валика 3 и штыря 7. Клин 1 при этом находится в рабочем положении до тех пор, пока валик 3 не будет повернут в обратную сторону.

Рис. 3.11. Схемы подводимых опор

Пример группового управления подводимыми опорами показан на рис. 3.11, б. Обрабатываемую деталь 11 устанавливают на три основные опоры 13 и закрепляют реечным штоком 10 пневмоцилиндра 8. При рабочем движении штока поворачивается зубчатый валик 9, который перемещает реечный стержень 16 так, что клинья 15 под действием пружин 14 входят свободно в пазы стержня 16 и подводят опоры 12 к обрабатываемой детали 11 до момента окончательного закрепления детали. При раскреплении заготовки стержень 16 наклонными стенками пазов выталкивает клинья 15 вправо, преодолевая сопротивление пружин 14. Опоры 12 при этом опускаются так, что их рабочие поверхности становятся ниже рабочих поверхностей основных опор 13 и не мешают установке очередной детали на эти опори.

Лекция 4. Элементы приспособлений для установки заготовок по наружным и внутренним цилиндрическим поверхностям.

 

3.5. Установка заготовок на внешнюю цилиндрическую поверхность и перпендикулярную к ее оси плоскость производится в опорные призмы и самоцентрирующие патроны с упором в торец или уступ ступени. Для заготовок диаметром 5-150 мм с обработанной поверхностью применяют широкие опорные призмы (ГОСТ 12195-66 – ГОСТ 1297 –66), (рис.3.12,а), а для заготовок с необработанной поверхностью узкие призмы (рис.3.12, б). В данном случае в результате локализации контакта уменьшается влияние макрогеометрических погрешностей баз заготовок на их устойчивость в призме. Иногда рассматривается другой способ локализации контакта (рис. 3.12, в). Заготовку 1 устанавливают на четыре опоры 2, запрессованные в боковые поверхности призмы 3. В таких призмах заготовки занимают устойчивое положение даже при наличии искривленности, бочкообразности и других погрешностей формы. Если базовые шейки заготовки выполнены по 7-9-му квалитетам точности, применяют установку во втулку. Пример установки корпусной детали 4 во втулку 5 с базированием по цилиндрическому пояску и торцу фланца показан на рис. 3.12, г.

Рис. 3.12. Типы призм и схема установки заготовки во втулку

В приспособлениях находят применение, главным образом призмы с углом . При обработке консольных частей заго­товки используют подводимые и самоустанавливающиеся опори в виде плоских или призматических элементов. Призмы и втулки изготовляют из стали 20Х, применяя цементацию на глубину 0,8 — 1,2 мм и закалку рабочих поверхностен (HRC 55—60). Призмы больших размеров выполняют из серого чугуна с привернутыми стальными калеными щеками. Недостаток такой конструкции — пониженная жесткость из-за наличия дополнительных стыков. Призмы крепят к корпусу приспособления винтами и фиксируют контрольными штифтами. Нижнюю и боковые (рабочие) поверх­ности призм шлифуют до Rа -- 0,63-0,32 мкм.

Предельно допустимую нагрузку (Н) на призму из условий контактной прочности можно определить по формуле (заготовки из стали или чугуна, .

где b— длина линии контакта заготовки с призмой, мм; D — диаметр заготовки, мм.

Порядок определения погрешности базирования при установке по цилиндрическим поверхностям рассмотрены выше.

Теперь рассмотрим влияние погрешности формы базовой поверхности заготовки на погрешность ее положения в призме. При погрешности геометрической формы в виде конусности ось заготовки располагается наклонно. (Рис. 3.13, а). При угле призмы и конусности заготовки i, искомый угол наклона ее оси можно найти приближенно. В сечении 2-2 диаметр заготовки . Следовательно, .

Где D₁ – диаметр заготовки в сечении 1-1. L –расстояние между сечениями 1-1 и 2-2.

Расстояние между положениями оси заготовки в сечениях 2-2 и 1-1 (отрезок mm) находится по формуле

.

Угол находится из равенства . Подставляя значение mm, получим

.

При .

Рис.3.13. Схемы влияния погрешности формы базовой поверхности заготовки на погрешность ее положения в призме

Если поперечное сечение заготовки имеет погрешность формы в виде эллиптичности, то её ось занимает разное положение по высоте и в горизонтальном направлении для различных угловых положений заготовки. На рис. 3.13, б жирной линией показана траектория движения осы заготовки, если последнюю вращать в призме с углом . Для двух показанных положений ось заготовки лежит в точке О. Перемещение оси в горизонтальном направлении , где a и b - большая и малая полуоси эллипса. Смещение по вертикали в несколько раз меньше величины y.

У заготовок, полученных штамповкой на молотах, могут быть погрешности формы, вызванные сдвигом штампов на величину (рис. 3.14, а) Если плоскость разъема штампов у заготовки в призме расположена горизонтально, то её ось О имеет боковое смещение на величину /2 (заготовка показана сплошной линией). При вертикальном положении этой плоскости ось заготовки

О₁, сохраняя прежнее положение по высоте, смещается в сторону от плоскости симметрии призмы (заготовка показана штриховой линией) на величину . Приняв допустимую величину смещения штампов 0,4Т, где Т - допуск на диаметр заготовки, получим при вертикальное и боковое смещение оси заготовки .

Рис. 3.14. Влияние погрешности формы штампованных заготовок на их положение в призме

При недоштамповке, которая вызывает увеличение размеров, заготовка смещается по оси симметрии призмы (рис. 3.14, б) в вертикальном направлении. Смещение ее оси О₁ равно половине величины недоштамповки x.

При закреплении цилиндрической заготовки в самоцентрирующих патронах возможно смещение ее оси из-за наличия погрешности формы базовой поверхности. При установке заготовки во втулку (см. рис. 3.12, г) она закрепляется приложением осевой или поперечной силы. Радиальный зазор определяет возможность смещения заготовки от ее среднего положения. Наибольшее радиальное смещение

где T, T₁, Т_и - допуски соответственно на диаметр базирующей поверхности заготовки, на диаметр отверстия установочной втулки и на износ втулки по диаметру; у_min - минимальный радиальный зазор.

При закреплении заготовки в призме имеют место контактные деформации, смещающие ось заготовки. Смещение (осадку) заготовки (мкм) в плоскости

симметрии призмы с углом 90⁰ можно определить по эмпирической формуле

,

где D-диаметр заготовки, мм; Р – сила закрепления заготовки, Н; Rz – параметр шероховатость поверхности заготовки, мкм; НВ – твердость по Бринеллю материала заготовки. Следует подчеркнуть, что данная формула имеет определенного условия своего применения. (D=15 – 100, Rz=5 – 0,32 мкм,

НВ 120 – 250).

При за