Особливості базування деталей в процесі обробки

Особливості базування деталей в процесі обробки

1. Загальні теоретичні відомості

Бази вибирають на початку проектування технологічного процесу одночасно зі встановленням послідовності та методів механічної обробки поверхонь.

Це — найважливіший етап розробки технологічного процесу, від якого залежать:

· фактична точність обробки;

· правильність відносного розташування поверхонь деталі;

· конструкція пристроїв, різального, допоміжного і вимірювального інструментів;

· продуктивність процесу обробки, тобто тривалість проходження оброблюваних заготовок через технологічні системи в процесі забезпечення певних параметрів заготовок.

Вихідними даними при виборі баз є: робоче креслення деталі, технічні умови на її виготовлення, вид заготовки та стан її поверхонь, бажаний ступінь автоматизації.

При виборі вирішують наступні технологічні забезпечення:

1) правильного відносного положення оброблюваних і необроблюваних поверхонь;

2) точності розмірів і відносних поворотів;

3) рівномірності припусків на тих чи інших поверхнях з метою:

· збереження щільного однорідного шару матеріалу на поверхнях деталі, які при роботі в машині інтенсивно спрацьовуються, для підвищення їх стійкості проти спрацювання;

· полегшення досягнення потрібної точності окремих поверхонь і в першу чергу отворів;

· підвищення продуктивності обробки шляхом зменшення об'єму, який підлягає видаленню в процесі обробки;

4) простоти і економічності процесу (простоти пристроїв, різального, допоміжного, вимірювального інструменту).

Необхідно пам’ятати, що такі задачі, як забезпечення точності геометричної форми поверхонь, точності діаметрів, отворів, ширини пазів, шорсткості поверхонь і тощо, практично не залежать від варіанта базування і забезпечуються відповідними технологічними системами (методами обробки). Розв’язок решти задач забезпечується як відповідними методами обробки, так і базуванням заготовки.

Вибір варіанта базування ґрунтується на орієнтації оброблюваної поверхні відносно баз, які використовуються при її обробці.

Особлива увага приділяється вибору баз на першій операції. За допомогою вибору баз на цій операції необхідно розв’язати такі задачі:

· забезпечити точність поверхонь, які підлягають обробці відносно поверхонь, що залишаються у готовій деталі необробленими;

· рівномірно розподілити припуски на обробку між поверхнями деталі, що підлягають обробці;

· підготувати чисті бази для подальшої обробки решти поверхонь.

Для розв’язання цих задач можна використати такі правила [2]:

1) чорнові бази повинні бути, за можливістю рівними і чистими, на них не повинно бути ліній розняття форм (штампів), задирів, ливників, штампувальних і ливарних нахилів. При порушенні цього правила буде спостерігатись невизначеність базування заготовки;

2) чорнові базові поверхні повинні бути найбільш відповідальними поверхнями готової деталі. В цьому випадку при їх обробці на наступних операціях забезпечуються рівномірність припусків та однорідна за якістю поверхня;

3) для деталей, що мають необроблені поверхні, за чорнові бази необхідно вибирати поверхні, які в готовій деталі залишаються необробленими, а якщо їх декілька — ту з них, яка найбільш точно розташована відносно оброблених поверхонь (тобто зв’язана безпосереднім розміром або умовами паралельності, перпендикулярності тощо);

4) після першої операції технологічні бази повинні бути замінені. Чорнові бази використовуються одноразово.

При виборі чистових баз потрібно дотримуватись правил [2]:

5) бази повинні забезпечувати можливість обробки з одного встановлення максимальної кількості поверхонь. Ця вимога дістала назву «Принцип сталості баз». Дотримання цього принципу підвищує точність обробки за рахунок зменшення похибок встановлення заготовок і підвищує продуктивність обробки за рахунок зменшення числа перевстановлень заготовки в процесі виконання технологічного процесу;

6) за технологічну базу потрібно використовувати конструкторську або вимірювальну базу. Виходячи з цього правила, базами повинні бути вибрані ті поверхні, осі, точки, від яких безпосередньо дається на кресленні розмір (умова), що визначає положення даної оброблюваної поверхні. При цьому необхідні відповідно до креслення розміри одержують безпосередньо тільки з похибкою методу обробки.

Наведене правило одержало назву «Принцип суміщення баз», оскільки рекомендується суміщати вимірювальну (конструкторську) базу з технологічною. При порушенні цього принципу виникає похибка базування.

Як приклад розглянемо базування деталі, яка зображена на рис. 1.

На операції виконується обробка поверхонь 1 і 2. Необхідно витримати розмір Б з допуском Т_Б та розмір Г з допуском Т_Г, паралельність поверхні 2 відносно вимірювальної бази ВБ₂ в межах допуску Т_Б (поворот), паралельність поверхні 1 відносно вимірювальної бази ВБ₁ в межах допуску Т_Г (поворот).

За установчу базу приймаємо поверхню, яка має максимальні габаритні розміри, тобто поверхню 3, за напрямну — поверхню 4. Такий вибір диктується простотою пристрою, стійкістю та жорсткістю заготовки в процесі обробки, що забезпечує роботу на оптимальних режимах.

Рис. 1. Похибка базування

З рисунка видно, що поверхня 1 координована відносно системи координат ZOY, поверхня 2 — відносно Z₁O₁Y₁, тобто має місце порушення принципу суміщення баз. Вимірювальна база не збігається з технологічною установчою.

Заготовка поступає на операцію з розміром А, який може коливатись в межах допуску від Аmin до Аmax, фреза настроюється на розмір С = соnst.

При обробці маємо плаваючу вимірювальну базу. Похибка при отриманні розміру Б дорівнює:

_бБ = Бmax — Бmin.

Ця похибка повинна бути менша за допуск на розмір Б, тобто:

_бБ Т_Б.

Якщо _бБ Т_Б, то будемо мати брак, який не залежить від методу обробки і точності настроювання.

Таким чином, похибка базування — це різниця граничних відстаней від вимірювальної бази до різальних кромок встановленого на розмір інструменту:

_бБ = Т_А.

Похибка базування чисельно дорівнює допуску розміру, який безпосередньо зв’язує технологічну та вимірювальну бази. Тому:

_бГ = 0.

У загальному випадку:

_б = Т_Аcos,

де Т_А — допуск на розмір, що безпосередньо з'єднує вимірювальну і технологічну бази;

— кут між технологічною та вимірювальною базами.

7) Коли з будь-яких причин неможливо встановити заготовку (деталь) на вимірювальну базу, за технологічну базу можна прийняти будь-яку іншу поверхню, але з обов’язковим дотриманням двох умов.

Умова 1. Допуск безпосередньо не витримуваного конструкторського розміру повинен бути більший за суму похибок базування та обробки. В нашому прикладі (рис. 1):

Т_{Б бБ} + _мет = Т_А + _мет;

Т_{Г бГ} + _мет = _мет.

Ця умова застосовується для перевірки можливості використання поверхонь 3 і 4 як технологічних баз. Якщо умова 1 не дотримується, то поверхні 3 і 4 не можна використовувати як технологічні бази.

В цьому випадку необхідно:

· підвищити точність методу на операції, де отримують розмір, А (зменшити Т_А);

· підвищити точність методу даної операції (зменшити _мет);

· змінити технологічний процес таким чином, щоб виключити похибку базування, тобто працювати за конструкторським розмірним ланцюгом. Цю умову можна виконати двома способами: виготовити спеціальний пристрій, або обробити поверхні 1, 2, 5 набором інструментів з одного встановлення.

Умова 2. Необхідно виявити і розв’язати технологічний розмірний ланцюг з метою визначення номіналу і відхилення розміру С, що допускаються. Якщо в результаті розрахунку виявиться, що Т_{С мет}, то метод може забезпечити потрібну точність, якщо ні - необхідно підвищити точність методу (зменшити _мет).

Якщо обидві ці умови виконані, то використання як технологічних баз поверхонь 3 і 4 можливе.

8) у першу чергу потрібно вибирати технологічні бази для досягнення потрібної точності відносних поворотів поверхонь деталей, а потім — для досягнення точності розмірів, які зв’язують поверхні. Ця необхідність викликана тим, що точність ланок-розмірів досягається простіше — методом регулювання (за лімбом), у той час як точність відносних поворотів (паралельність, перпендикулярність) залежить від верстата і досягається методом повної або неповної взаємозамінності;

9) чим точніший розмір, який зв’язує технологічну базу з оброблюваною поверхнею, тим більшого числа ступенів вільності повинна база позбавляти заготовку;

10) бази потрібно вибирати так, щоб забезпечити найменші деформації заготовок від сил різання та закріплення. Для виконання цього правила бази повинні мати достатню протяжність та бути розташованими якнайближче до оброблюваних поверхонь. Необхідно домагатись, щоб сили різання та затискання спричиняли виникнення в матеріалі заготовки тільки напруг стискання, для чого силам протиставити реакції опор;

11) якщо потрібно обробити дві або декілька поверхонь, які відрізняються габаритами, використовуючи їх по черзі як бази, то спочатку потрібно базувати заготовку на поверхні, які мають більші розміри; виконання цього правила веде до зменшення об'єму знятого матеріалу, що в результаті, впливає на продуктивність та економічність обробки;

12) для підвищення точності встановлення за бази потрібно приймати поверхні простішої форми (площини, циліндри), які завжди мають вищу точність;

13) за відсутності у заготовки надійних технологічних баз можна створювати штучні бази, наприклад, у вигляді бобишок, технологічних і центрових отворів тощо.

Одночасно реалізувати всі перелічені рекомендації неможливо, тому розробляється декілька варіантів базування і проводиться аналіз кожного з них. На основі аналізу цих варіантів вибирається найдоцільніший.

Обґрунтовано вибирати той чи інший варіант базування можна на основі кількісних, а не якісних показників.

2. Алгоритм вибору варіанту базування [1]

1. Виходячи зі службового призначення деталі, за кресленням виявляють розмірні зв’язки поверхонь, встановлюють точнісні параметри цих зв’язків.

2. Визначають задачі, які необхідно розв’язати при обробці та розв’язання яких залежить від базування, а також склад задач, чітко їх формулюють.

3. Вибравши для розв’язання одну із задач, знаходять місце в технологічному процесі, де задача одержує свій кінцевий розв’язок.

4. Йдучи від цього місця до початку обробки, до першої операції, а якщо потрібно, то й до технологічного процесу одержання вихідної заготовки (її креслення), виявляють розмірні зв’язки, які виникають при цьому. Розвиток розмірних зв’язків завершується на операції, де невідомий операційний розмір одержується як замикальна ланка розмірного ланцюга технологічної системи, або ливарної чи ковальської системи одержання вихідної заготовки.

Креслять теоретичні схеми базування заготовки за наміченими варіантами. На наведених ескізах для кожного наміченого варіанта базування виявляють і будують розмірні ланцюги, в яких вихідними ланками є необхідні параметри.

5. Розраховуючи виявлені технологічні розмірні ланцюги, визначають кількісне значення похибки параметра за різних варіантів базування.

6. Вибирають оптимальний варіант базування. Критеріями вибору одного з декількох варіантів є:

· більша точність обробки;

· більш рівномірний розподіл припусків між оброблюваними поверхнями;

· більша простота реалізації теоретичної схеми базування за допомогою пристрою;

· придатність тієї чи іншої поверхні для використання за базу.

Розраховані похибки параметрів, які відповідають різним схемам базування, потрібно звести у таблицю. Аналізуючи наведені в таблиці відхилення всіх параметрів, вибирають прийнятні варіанти базування. Аналізують також вплив цих відхилень на якість деталі. Мета аналізу — перевірка забезпеченості заданої точності деталі при обробці від вибраних баз.

Якщо всі варіанти забезпечують задану точність, то з них вибирають такий, при якому технологічний процес виготовлення деталі буде простішим і дешевшим (простіше оснащення, дешевий верстат тощо).

технологічний база обробка деталь

3. Послідовність вибору технологічних баз

Можна рекомендувати таку послідовність вибору технологічних баз:

· за результатами аналізу креслення деталі розглянути основні конструкторські (вимірювальні) бази як технологічні. У першу чергу розглянути ті бази, від яких проставлено найбільшу кількість розмірів;

· виявити які поверхні деталі можна обробити від цих баз (як технологічних), за принципом сталості баз, за принципом суміщення баз;

· розглянути інші конструкторські бази і виявити, які поверхні можна обробити від них за тими ж принципами;

· якщо ще залишились необроблені поверхні, то вибрати для них бази не дотримуючись вищезгаданих принципів, але при цьому треба зробити перевірку за двома умовами (правило 7), чи можна їх використовувати як технологічні бази;

· після того, як вибрані чистові бази, відшукати ті поверхні, які можуть бути чорновими базами для обробки чистових.

В результаті виконання цієї роботи буде отримано декілька варіантів технологічних баз.

Далі потрібно:

· проаналізувати, які технологічні задачі забезпечує кожен з варіантів базування;

· результати попереднього вибору технологічних баз занести в табл. форми 7;

· для найвідповідальніших технологічних задач за допомогою розмірних ланцюгів з намічених декількох варіантів відібрати кращий.

ВИКОРИСТАНА ЛІТЕРАТУРА

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

2. Руденко П. О. Проектування технологічних процесів. — К.: Вища школа, 1993. — 414 с.