МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра «Технологии машиностроения»
к выполнению лабораторной работы № 2 по разделу 10 дисциплины «Технология машиностроения» для студентов направления подготовки дипломированного специалиста 151001 «Конструкторско-технологическое обеспечение автоматизированных машиностроительных производств»
Воронеж 2010
Составитель докт. техн. наук, профессор Ю.Р. Копылов
УДК 621.9.06-529 (03)
Методические указания к выполнению лабораторной работы № 2 «Базирование и закрепление типовых заготовок. Расчет погрешностей базирования» по разделу 10 дисциплины «Технология машиностроения» для студентов направления подготовки дипломированного специалиста 151001 «Конструкторско-технологическое обеспечение автоматизированных машиностроительных производств». / Воронеж. гос. техн. ун-т. Сост. Ю.Р.Копылов. Воронеж, 2010. 32 с.
Представлены методические указания по выбору баз и закрепления заготовок различных типов деталей, расчету погрешностей и выбору оптимального варианта базирования.
Издание соответствует требованиям Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению 151001 «Конструкторско-технологическое обеспечение автоматизированных машиностроительных производств», дисциплине «Технология машиностроения». Предназначено для студентов четвертого и пятого курсов.
Методические указания подготовлены в электронном виде в текстовом редакторе MS Word XP и содержится в файле ТМС.doc.
Ил. 8. Библиогр.: 6 назв.
Рецензент доктор техн. наук, проф. И.А. Чечета.
Ответственный за выпуск зав. кафедрой «Технология машиностроеня канд. техн. наук, проф. А.И. Болдырев
Печатается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического универ-ситета.
Воронежский государственный
технический университет, 2010
Базирование это процесс ориентации заготовки (детали) в требуемом положении в координатной системе станка и последующее закрепление с целью ее обработки по требованиям чертежа. Базами являются поверхности, линии или точки, относительно которых проставляются основные размеры детали при конструировании, относительно которых заготовка ориентируется в технологической системе станка при изготовлении, изделие (узел, агрегат) собирается, монтируется при эксплуатации и ремонте. Базирование обеспечивается за счет приложения к деталям трех установочных, двух направляющих и одной упорной двух сторонних силовых связей. Для полного базирования заготовки необходимы шесть двухсторонних силовых связей. Может быть достаточным трех установочных и двух направляющих двух сторонних связей.
По функциональному назначению базы подразделяются на конструкторские, технологические, измерительные (иногда их не отделяют от технологических), эксплуатационные и ремонтные. По лишаемым степеням свободы базы делятся на установочные, направляющие и упорные. По форме взаимодействия базовых поверхностей с опорами различают явные (контактные) базы, представляющие собой реальные поверхности, и скрытые (условные) базы, представляющие собой воображаемой осевые линии, плоскости симметрии, биссектрисы углов и др. По назначению базы делятся на настроечные и проверочные. По происхождению базы делятся на основные, вспомогательные, искусственные и дополнительные.
В методических указаниях представлены методические указания по выбору баз и закрепления заготовок для обработки деталей типа валов, фланцев, корпусов и станин. Представлена методика и примеры расчета погрешностей различных вариантов базирования, выбору оптимального варианта. Предназначена для студентов четвертого и пятого курсов.
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ
Цель: приобретение практических навыков выбора баз и расчета погрешностей базирования различных типов деталей.
План проведения и задачи лабораторной работы. 1. Изучить разделы базирования в [1-6]. 2. Получить, проанализировать вариант задания и чертеж. 3. Рассчитать погрешность базирования. 5. Оформить отчет и защитить работу.
СОДЕРЖДАНИЕ
Введение
1. Классификация и характеристика баз …………….….. 5
2. Принципы базирования заготовок…………….………. 8
3. Выбор технологических баз, способов закрепления….8
4. Выбор технологических баз и расчет погрешностей
базирования ступенчатых валов ………….…………………... 11
5. Методика выбора технологических баз валов ….…...11
6. Пример расчета погрешности базирования
ступенчатого вала …………………...………..………...……... 13
7. Выбор технологических баз, расчет
погрешностей базирования деталей типа фланцев………….. 15
8. Пример расчета погрешностей базирования
деталей типа фланцев ……………………………..…………... 17
9. Варианты задания для расчета погрешностей
базирования деталей типа фланцев ………..…………………. 17
10. Выбор технологических баз, расчет погрешностей
базирования корпусных деталей ……………………..………. 18
11. Варианты задания для расчета погрешностей
базирования корпусных деталей ………………..……………. 22
Пример расчета погрешностей базирования
корпуса электродвигателя …………………………………….. 24
Выбор технологических баз и расчет
погрешностей базирования деталей типа станин …………… 25
Методика выбора технологических баз
деталей типа станины …………………………………………. 26
Методика расчета погрешностей базирования
деталей типа станин …………………………………………... 27
Пример расчета погрешностей базирования……… 28
Варианты заданий для расчета погрешностей
базирования деталей типа станин ……………………………. 30
Библиографический список ……………………………. 31
Базирование это процесс ориентации заготовки (детали) в требуемом положении в координатной системе станка и последующее закрепление с целью ее обработки по требованиям чертежа. При сборке базирование состоит ориентации детали в определенном расположении и фиксации ее относительно базовой детали, в узле или приспособлении, для выполнения сборочной операции в соответствии с требованиями чертежа.
Базами являются поверхности, линии или точки, относительно которых проставляются основные размеры детали при конструировании, относительно которых заготовка ориентируется в технологической системе станка при изготовлении, изделие (узел, агрегат) собирается, монтируется при эксплуатации и ремонте. Базирование обеспечивается за счет лишения заготовки силовых связей, за счет приложения к деталям трех установочных, двух направляющих и одной упорной двух сторонних силовых связей. Для полной ориентации заготовки при базировании необходимо использовать все шесть двухсторонних силовых связей. В зависимости от решаемой технологической задачи может оказаться достаточным пяти (трех установочных и двух направляющих) или трех установочных двух сторонних силовых связей. Следует учитывать различную структуру силовых связей в процессе ориентации заготовки и после ее закрепления. При ориентации связи могут быть односторонние (по половине полной связи в одном направлении). При закреплении действуют за счет сил трения двух сторонние силовые связи.
По функциональному назначению базы подразделяются на конструкторские, технологические, измерительные (иногда их не отделяют от технологических), эксплуатационные и ремонтные. По лишаемым степеням свободы базы делятся на установочные, направляющие и упорные. Для размещения трех установочных силовых связей используется наибольшая по площади и размерам поверхность заготовки (детали); для двух направляющих силовых связей используется наиболее длинная поверхность; для одной упорной силовой связи - достаточно жесткая поверхность малых размеров. По форме взаимодействия базовых поверхностей с опорами различают явные (контактные) базы, представляющие собой реальные поверхности, и скрытые (условные) базы, представляющие собой воображаемой осевые линии, плоскости симметрии, биссектрисы углов и др. По назначению базы делятся на настроечные и проверочные. По происхождению базы делятся на основные, вспомогательные, искусственные и дополнительные.
Конструкторские базы - это поверхности, линии или точки, относительно которых обеспечивается требуемое положение детали или сборочной единицы в изделии, относительно которой указываются размеры на чертеже.
Технологическими базами называются поверхности, линии или точки заготовки, относительно которых ориентируются ее поверхности, обрабатываемые на станке. Технологическими базами при сборке, называются поверхности, линии или точки детали в сборочной единице, относительно которых ориентируются другие детали или сборочные единицы. По применению технологические базы подразделяются на контактные, настроечные и проверочные.
Контактные базы – это поверхности непосредственно соприкасающиеся с установочными поверхностями станка или приспособления.
Настроечные базы –поверхности заготовки, непосредственно связанные размерными связями с обрабатываемыми поверхностями, относительно которых осуществления настройка элементов технологической системы.
Проверочные базы – образуются поверхностями, линиями или точками заготовки при изготовлении (или деталями при сборке), по отношению к которым производится выверка положения заготовки на станке или установка режущего инструмента, а также выверка положения других деталей или сборочных единиц при сборке изделия.
Измерительными базами называются поверхности, линии или точки, от которых производится измерение размеров, отклонения формы и расположения поверхностей. При обработке заготовок на станках с ЧПУ настроенным на соответствующие размеры инструменты, при базировании всегда необходимо наложение шести двухсторонних силовых связей.
Явные базы представляют собой реальные поверхности, линии или точки детали или сборочной единицы, относительно которых ориентируются деталь на станке или другие детали в сборочной единице изделия.
Скрытые (условные) базы применяются когда базирование осуществляется не по поверхностям, а по воображаемой осевой линии (при обработке валов в центрах), продольной плоскость симметрии вала (при фрезеровании шпоночного паза), биссектрисе угла (при обработке призматических направляющих станка), по двум осям (при сборке зубчатых колес).
Искусственные технологические базы создаются если конструкция заготовки не позволяет удобно и надежно ориентировать и закреплять заготовку в приспособлении или на станке. К искусственным технологическим базам относятся такие поверхности, которые обрабатываются с более высокой точностью, чем это требуется по чертежу. Примером искусственных технологических баз служат центровые отверстия, которые требуются лишь для базирования при обработке.
Дополнительные опорные поверхности применяются при малой жесткости и больших размерах заготовки. При этом положении заготовка становится статически неопределенной и ее точность базирования может снижаться. Дополнительные опорные поверхности могут быть естественными, обработанными по требованиям чертежа, или искусственными, созданными на заготовке специально для ее установки (центровые отверстия, выточки под люнеты и др.).
Принцип совмещения баз состоит в том, что для повышения точности обработки заготовки в качестве технологических баз следует принимать поверхности, которые одновременно являются конструкторскими и измерительными базами, а также используются в качестве баз при сборке изделий. Если технологическая база не совпадает с конструкторской или измерительной, технолог вынужден производить замену размеров, проставленных в чертежах, на размеры более удобные для обработки, проставленными от технологических баз.
Принцип постоянства заключается в том, что при разработке технологического процесса необходимо стремиться к использованию одной и той же технологической базы для всех операциях, или для возможно большего количества операций. Стремление осуществить обработку на одном комплекте технологических баз объясняется тем, что всякая смена технологических баз увеличивает погрешность обработки; требуется дополнительное время на установку и выверку заготовки, настройки инструмента.
Схема базирования и закрепления, их практическая реализация, должны обеспечивать определенное положение заготовки относительно координатной системы станка и режущих инструментов, надежность ее закрепления и неизменность базирования в течение процесса обработки. Базовые поверхности заготовки должны обеспечивать использование простых и надежных приспособлений; удобство установки и закрепления, открепления и снятия заготовки; приложения в местах опор сил зажима и подвода режущих инструментов. Если деталь не удовлетворяет этим требованиям, необходимо предусмотреть в
конструкции детали дополнительные базовые поверхности.
Черновые технологические базы следует выбирать поверхности, относительно которых можно обработать поверхности чистовых баз. При обработке заготовок, полученных литьем и штамповкой, необработанные поверхности следует использовать в качестве баз только на первой операции.
В качестве чистовых технологических баз следует принимать поверхности, имеющие более высокую точность и малую шероховатость. Они не должны иметь литейных прибылей, литников, линий разъема, окалины и других дефектов. Для установочных баз применяются наибольшие по площади поверхности, для направляющих баз – наиболее протяженные, для упорных – наиболее жесткие поверхности малой площади.
У деталей, не подвергающихся полной o6pа6oтке, технологическими базами для первой операции рекомендуется принимать те поверхности, которые вообще не обрабатываются. Если у деталей обрабатываются все поверхности, в качестве технологических баз для первой операции целесообразно принимать поверхности с наименьшими припусками.
Базовые центровые отверстия после чернового точения и термообработки, необходимо повторно обработать перед чистовым точением. Исключением могут быть случаи обработки особо точных заготовок, полученных литьем под давлением, точным прессованием, калиброванием, когда черновая или термическая обработка отсутствует; или случаи обработки заготовок, установленных на приспособлениях-спутниках.
Если к одной из поверхностей детали предъявляются высокие требования к износостойкости, минимального и равномерного снятия припуск, то эта поверхность используется в качестве черновой базы при первой операции обработки. Для обеспечения снятия минимального припуска с направляющих станин станков, в целях сохранения высокой и равномерной их износостойкости (микротвердость и износостойкость уменьшается в глубь металла) при первой операции обработки отливки станины в качестве черновой базы применяется поверхность направляющих.
В мелкосерийном производстве равномерное распределение припуска при обработке отливок и поковок обеспечивается за счет разметки заготовок (искусственные базы) и выверкой их положения на станке при первой операции обработки.
В серийном производстве распространено применение базирования по установочным штырям, вставленным в отлитые или обработанные отверстия заготовки. После базирования по ним заготовки и закрепления ее в приспособлениях установочные штыри вынимают и производят чистовую обработку заготовки и в том числе отверстий.