Вибір і обґрунтування технологічних баз

Практична робота № 2

з технології машинобудування на тему:

Вибір і обґрунтування технологічних баз

Вихідні дані

деталь — корпус (рис. 1)

Рис. 1 — Корпус підшипника Таблиця 1 — Маршрутна схема поетапної механічної обробки поверхонь (номери поверхонь вказані в табл. 2) деталі, зображеної на рис. 1

Технологічні задачі, які слід забезпечити при обробці деталі:

1. Забезпечення правильного відносного розташування оброблених і необроблених поверхонь:

1.1. Симетричність розташування отвору 50Н7 відносно зовнішнього контуру головки корпусу.

1.2. Рівномірність товщини фланця (мінімальне коливання розміру 15).

2. Забезпечення точності та взаємного розташування оброблених поверхонь:

2.1. Точність форми і розміру отвору 50Н7;

2.2. Точність відстані 400,05 мм (А₄);

2.3. Точність відстані 530,08 мм (Б₄);

2.4. Правильне положення осі отвору 50Н7 (₄, ₄);

2.5. Перпендикулярність торців до осі отвору 50Н7 ().

1. Вибір та обґрунтування технологічних баз при обробці корпусу

1. Основними конструкторськими базами корпусу є основа (поверхня 1) і отвори 10Н7.

Для корпусних деталей схема базування на площину і отвори з перпендикулярними до неї осями (тобто повна схема) дуже поширена, тому за один з варіантів ми приймаємо цю схему.

2. За такою схемою базування за принципом сталості баз можна обробити поверхні: 2, 5, 6, 9, 7, 8.

3. Залишились необроблені поверхні: 1, 3, 4, 10, 11.

Поверхню 1 треба обробити від чорнових баз, ними можуть бути поверхні 2, 5 і торці корпусу.

Поверхні 3, 4 можна обробити від чистої поверхні 1 і від чорної поверхні отвору 50Н7. Поверхні 10, 11 можна обробити від чистої поверхні 7 і отвору 50h7.

4. Поверхню 8 можна обробити від чорної поверхні 7, а поверхню 7 — від чистої поверхні 8.

5. Поверхні 5, 6 можна обробити від поверхні 8, а поверхню 5 — від поверхні 7.

Таким чином, ми маємо декілька варіантів базування, відображаємо результати вибору в таблиці 2 та аналізуємо, як забезпечується виконання основних технологічних задач.

Примітки:

1. Вибрані схеми базування забезпечують виконання основних технологічних задач. 2. Виконання деяких технологічних задач може бути забезпечене різними схемами базування, тому треба провести їх аналіз, прийняти кращу. 3. Задачі забезпечуються за рахунок базування, для задачі 2.1 крім базування, потрібно призначити відповідні методи обробки та технологічну систему.

Таблиця 2 — Варіанти базування при виготовленні деталі (корпус)

2. Аналіз варіантів базування за допомогою розмірних ланцюгів (деталь — корпус)

Задача 1. Забезпечити рівномірність припуску в отворі корпусу (_{z min}).

Розв’язання

Нерівномірність припуску в отворі корпусу може бути у вертикальній і горизонтальній площинах. Тому її визначають за формулою:

_z = ,

де , — коливання припуску відповідно у вертикальній та горизонтальній площинах.

Рис. 2 — До вибору варіанта базування корпусу

Для простоти розглянемо нерівномірність припуску у вертикальній площині.

Нерівномірність припуску проявляється на операції розточування отвору у вигляді відносного зміщення осі отвору в заготовці та осі обертання борштанги з різцем (А на рис. 2, а):

А = А₂ — А₁,

де А₁ — відстань між віссю отвору в заготовці до обробки і технологічною базою;

А₂ — відстань між віссю обробленого отвору і технологічною базою.

А = А₁ — А₂.

Точність відстані А₂ повністю залежить від розточувальної технологічної системи і дорівнює похибці методу одробки МА₂. Розмір А₁ виникає при обробці площини основи, яка виконується на першій операції. При цьому можливі два реальних варіанти базування заготовки.

За першим варіантом (рис. 2, б) відстань А₁ одержується як замикальна ланка Б триланкового розмірного ланцюга Б, де Б₂ — витримуваний розмір при обробці заготовки на налагодженому верстаті, Б₁ — розмір вихідної заготовки, одержаний при литті:

А₁ = Б = Б₁ — Б₂.

Точність розміру Б₁ досягається при литті і визначається проставлення розмірів на кресленні вихідної заготовки, яка може бути двох видів (1.1 і 1.2 на рис. 2, в).

За першим варіантом:

Б₁ = Е₂ = метЕ₂,

за другим:

Б₁ = В = В₁ + В₂.

Тоді:

А₁^1.1 = метЕ₂ + метБ₂

А₁^1.2 = метВ₁ + метВ₂ + метБ₂.

Точність розміру А₁ за другим варіантом базування одержується як замикальна ланка розмірного ланцюга технологічної системи:

А₁⁽²⁾ = метА₁.

Виходячи з цього:

₂^1.1 = А = метА₂ + метЕ₂ + метБ₂;

₂^1.2 = А = метА₂ + метВ₁ + метВ₂ + метБ₂;

₂⁽²⁾ = А = метА₂ + метГ.

Числові значення можливих похибок можуть бути знайдені за допомогою нормативів середньої економічної точності різних методів обробки і допусків на розміри відливок. Але вже й без цього видно, що:

_z⁽²⁾ _z^1.1 _z^1.2,

тобто другий варіант базування заготовки на першій операції забезпечує досить прийнятне рішення поставленої задачі.

Задача 2. Забезпечити рівномірність товщини полички (_к min).

Розв’язання

Задача розв’язується на першій операції при обробці підошви основи. При цьому можливі варіанти базування: на необроблену поверхню полички (рис. 3, а) і на вісь виливаного отвору (рис. 3, б):

_К = _мет;

_К⁽²⁾ = _м1 + _м2 = _м1 + _метм2.

Точність розміру М₁ досягається при литті і визначається проставленням розмірів на кресленні вихідної заготовки, яка може бути двох видів (2.1 і 2.2 на рис. 3, в). Тоді:

_к^2.1 = _метА₂ + _метМ₂;

_к^2.2 = _метН₁ + _метН₂ + _метМ₂;

_к¹ _к^2.1 _к^2.2,

тобто базування за першим варіантом забезпечує найдоцільніше розв’язання задачі 2. В той же час, цей варіант погано вирішує задачу 1, що й підтверджує висновок, що варіанта, за яким можна розв’язати всі задачі, не існує.

Рис. 3 — До вибору варіанта базування корпусу

Задача 2.5. Вибрати варіанти базування для забезпечення перпендикулярності торців до осі отвору 50Н7 (параметр) (рис. 4).

Розв’язання:

Задача остаточно розв’язується на операції чистового розточування отвору 50Н7. Оскільки параметр представляє собою перпендикулярність, необхідно розглядати її забезпечення у вертикальній та горизонтальній площинах з наступним підсумовуванням одержаних похибок.

За першим варіантом базування заготовки при розточуванні отвору і фрезеруванні торців здійснюється на площину основи К і два отвори 10Н7 (див. рис. 4).

У вертикальній площині параметр буде виступати як замикальна ланка відповідного ланцюга поворотів (див. рис. 4, а):

^В = ^В₁ + ^В₂,

де ^В₁ — похибка ланки ₁ у вертикальній площині за першим варіантом базування;

^В₁, ^В₂ — похибки ланок ₁, ₂ у вертикальній площині.

При розточуванні безпосередньо буде одержана ланка ₂, яка виступає як замикальна в ланцюзі поворотів ланок системи ВПІД. Тому похибка її виконання ₂ може бути прийнята такою, що дорівнює похибці системи, тобто похибці (за перпендикулярністю) методу обробки на операції розточування (рис. 4, а):

₂ = _Впір= _{мет.опер.розточ}.

Ланка 1 (перпендикулярність торця до площини основи) остаточно утворюється при фрезеруванні торця. Тому похибка ланки 1 буде залежати від базування на операції фрезерування (рис. 4, в):

₁ =; = _Впі = _мет.фр.; ₁ = _мет.фр.

Тоді:

₁ = _мет.фр. + _{мет.розточ}.

У горизонтальній площині параметр також буде одержаний як замикальна ланка відповідного ланцюга поворотів К (див. рис. 4, б):

е²м_Д1 = е_KД = е_K1 + е_K2,

де ²₁ — похибка ланки у горизонтальній площині за першим варіантом базування.

При розточуванні безпосередньо буде одержана ланка К₂ — перпендикулярність осі отвору 50Н7 до загальної осі отворів 10Н7, які представляють собою базу.

Рис. 4 — Технологічні ланцюги поворотів за варіантом 1 базування корпусу

Тому похибка його виконання _К2 може бути прийнята такою, що дорівнює похибці методу обробки (за перпендикулярністю) на операції розточування. У зв’язку з тим, що за базу прийняті отвори 10Н7 (встановлення на два пальці), а не їх осі, внаслідок гарантованих зазорів між отворами і установчими пальцями виникає похибка базування _б.розт., яка викликає додаткову похибку в розташуванні торця і отворів.

Рис. 5 — Технологічні ланцюги поворотів за варіантом 2 базування корпусу Тоді:

_К2 = _{мет.розт.} + _{б.розточ}.

Неперпендикулярність, викликана похибкою базування, визначається з геометричних міркувань. Ланка К₁ — паралельність торців до площини, яка проходить через осі отворів 10Н7 — утворюється на операції фрезерування і його похибка залежить від базування заготовки на цій операції.

За першим варіантом базування:

_К1 = _мет.фр. + _б.фр.

²₁ = _мет.фр. + _б.фр. + _{мет.розт.} + _б.розт.

підшипник корпус обробка базування Відхилення від перпендикулярності торців до осі отвору 50Н7 за першим варіантом базування визначається додаванням ^В₁ і ²₁ за правилом квадратного кореня:

.

Якщо одержане значення ₁ менше допустимого (Т), то варіант базування прийнятний.

Розв’язання задачі 2.5 за другим варіантом базування здійснюється аналогічно наведеному (див. рис. 5):

.

Природно, що задача 2.5 (як і будь-яка інша) розв’язується найкоротшим шляхом (і, отже, найбільш точно) при дотриманні принципу сумісності баз, тобто прийнявши за базу на операції розточування один із торців отвору 50Н7.

Похибки ланок розмірних ланцюгів встановлюють за таблицями економічної точності методів механічної обробки та точності заготовок. За відсутності на кресленні числових значень допусків розташування (відносних поворотів) треба приймати їх за довідником.

Література

1. Бондаренко С. Г. Розмірні розрахунки механоскладального виробництва. — К. 1993. — 544 с.

2. Допуски и посадки: Справочник / Мягков В. Д., Палей М. А., Романов А. Б. и др. / - Л.: Машиностроение, 1983. — 448 с.