Установочные элементы приспособлений
Базовым поверхностям обрабатываемой детали соответствуют установочные поверхности приспособления.
Детали приспособлений, несущие установочные поверхности, применяются в виде опорных штырей, пластин, призм, установочных и центрирующих пальцев и т. п.; в совокупности они образуют установочную систему приспособления.
Кроме установочных деталей, применяются установочно-зажимпые, или самоцентрирующие, механизмы, зажимающие и одновременно центрирующие обрабатываемую деталь в одной или двух плоскостях симметрии.
Детали и механизмы, образующие установочную систему приспособления, делятся на основные и вспомогательные.
Основные предусматриваются схемой базирования и определяют положение детали в соответствии с правилом шести точек.
Вспомогательные вводятся иногда в установочную систему не для целей базирования, а лишь для повышения устойчивости и жесткости обрабатываемой детали и противодействия силам резания.
Поверхности деталей, образующих установочную систему приспособления, должны обладать большой износоустойчивостью. Поэтому штыри, пластины и другие опоры обычно изготовляют из сталей 15 и 20 с цементацией рабочих поверхностей на глубину 0,8—1,2 мм и с последующей закалкой и отпуском до твердости НRC 55 … 60. Допускается изготовление из стали 45 с твердостью после термообработки НRC 40 … 45. Опоры должны быть оксидированы или фосфатированы.
В подавляющем большинстве случаев установочными базами обрабатываемых деталей являются плоскости и цилиндрические поверхности. Ниже рассматриваются конструкции установочных деталей под эти базы.
Опоры при базировании деталей плоскостью
Опоры делятся на жесткие, самоустанавливающиеся и регулируемые.
Жесткие опоры являются основными в установочной системе и применяются в виде штырей и пластин.
Опорные штыри (ГОСТ 4083 —57) выполняются с плоской сферической или насеченной головкой (рис. 1). Предельные диаметры стандартных штырей d = 3…24 мм; диаметры головок D =5 … 40 мм; высота низких головок Н = 2 … 20 мм; высоких—Н = 5 … 40 мм; общая длина штырей с низкими головками L = 6 … 50 мм, с высокими — L = 9 … 70 мм.
Опорные площадки в корпусе под головки штырей должны слегка выступать и обрабатываться одновременно, чем обеспечивается расположение их в одной плоскости. Штыри с плоскими головками после их запрессовки также шлифуются одновременно, в связи с чем у этих штырей по размеру Н оставляется припуск 0,2—0,3 мм па шлифование после сборки.
Иногда в отверстия корпуса под штыри запрессовывают стальные закаленные втулки (рис. 1, г). Торцы втулок одновременно шлифуют, обеспечивая необходимую плоскостность. Этим обеспечивается взаимозаменяемость штырей, при которой отпадает необходимость шлифовать их установочные поверхности при сборке и сокращается время на ремонт приспособлении.
Опорные пластины (ГОСТ 4743—57) изготовляются двух типов (рис. 2): плоские (тип а) и с косыми пазами (тип б). Размеры стандартных пластин находятся в пределах: ширина В = 12…35 мм; длина L = 40 … 210 мм; высота Н = 8…25 мм, h = 4…13 мм.
Допустимое отклонение высоты Н по посадке (—0,01 …— 0,014) допустимое отклонение расстояния между отверстиями ±0,1 мм. Пластины закрепляются двумя или тремя винтами; предельные размеры винтов от М6 до M12.
Плоские пластины целесообразно закреплять на вертикальных стенках корпуса, так как при горизонтальном их положении в углублениях над головками винтов (1—2 мм) скопляется мелкая стружка, трудно удаляемая при очистке приспособления.
Пластины с косыми пазами устанавливают на горизонтальных поверхностях корпуса. При такой конструкции пластин стружка, сдвигаемая при перемещении устанавливаемой детали, легко попадает в углубления (косые пазы) пластин и не нарушает контакта при установке.
Пластины, как и штыри, закрепляют на выступающих площадках корпуса (рис. 2, в), при наличии нескольких площадок в одной плоскости они обрабатываются совместно.
Выбор типа и размеров жестких опор зависит от размеров и состояния базовых поверхностей:
1) детали с обработанными базовыми плоскостями больших размеров устанавливают на пластины, а небольших — на штыри с плоской головкой;
2) детали с необработанными базами устанавливают на штыри со сферической или насеченной головкой. Последние обычно применяются в качестве боковых опор, закрепляемых на вертикальной стенке корпуса; в этом случае отпадают трудности, связанные с очисткой их от стружки.
Количество опор и их расположение выбираются в соответствии со схемами базирования. Во всех случаях при конструировании приспособлений необходимо обеспечивать условия для легкого удаления стружки с установочных поверхностей.
Самоустанавливающиеся основные опоры имеют две, реже три опорные точки и вводятся иногда в конструкцию взамен одной или двух жестких опор. На рис. 3 показаны двухточечные опоры, смонтированные на осях (а и б), и опора (б) с промежуточным плунжером.
амоустанавливающиеся опоры усложняют приспособление и применяются лишь в специальных случаях. Так, например, при базировании плоскостями бобышек, расположенных в виде четырехугольника, необходимо одну из основных жестких опор заменять двухточечной. Иногда такая необходимость возникает при базировании ступенчатой плоскостью и т.п.
Регулируемые винтовые опоры, изображенные на рис. 4, применяются в качестве основных или вспомогательных опор. Примеры их использования приведены на рис. 5.
Самоустанавливающиеся и подводимые вспомогательные опоры применяются дополнительно к основным и используются в случаях, когда необходимо повысить жесткость и устойчивость детали.
На рис. 6 показана одноточечная самоустанавливающаяся опора, фиксируемая винтом. В свободном состоянии плунжер 4 под действием пружины 6 несколько выступает над основными опорами, а при установке детали погружается, оставаясь с ним в контакте. Сила пружины нужна лишь для перемещения плунжера и не должна отрывать деталь от основных опор.
После установки плунжер 4 стопорится винтом действующим через цилиндрические вкладыши 2 и 3. Чтобы при зажиме плунжер не перемещался, угол скоса на нем должен обеспечивать самоторможение (угол < 10°); перед установкой очередной детали винт необходимо отвертывать.
От проворачивании плунжер удерживается шпоночным выступом вкладыша 3, вводимым в поперечный паз плунжера; уступ К ограничивает вертикальное перемещение плунжера. Для предохранения от попадания грязи предусмотрено фетровое уплотнение, прикрытое кольцом 5.
Подводимые опоры приводятся в соприкосновение с деталью после ее установки на основных опорах. Находят применение клиновые подводимые опоры, фиксируемые винтом через сегментные вкладыши.
На рис. 8 показаны характерные схемы базирования, при которых требуется применение вспомогательных опор. На рис. 8, а деталь имеет две плоскости, лежащие на разном уровне. Так как размер h у приспособления и детали может колебаться в пределах допуска, то одновременное прилегание по двум плоскостям невозможно. В этом случае основные опоры располагают под одну плоскость (большую по размерам), а под другую, ей параллельную, подводят вспомогательные опоры L. При базировании деталей в форме угольников за установочную базу иногда приходится принимать вертикальную плоскость. В этом случае свешивающуюся часть также необходимо поддерживать вспомогательной опорой. Так, например, у детали, изображенной на рис. 8, б, требуется фрезеровать плоскости К бобышек, перпендикулярные к базовой плоскости В. Если вместо вспомогательной опоры 1 использовать жесткий опорный штырь, то для всех деталей, у которых угол 90°, установка будет статически неопределенной; при полном прилегании по плоскости В не будет касания со штырем, и наоборот.
Опоры при базировании деталей наружной цилиндрической поверхностью
Опорные призмы
На рис. 13 показаны различные конструкции призм. Призма, используемая для установки коротких изделий или как элемент сборной призмы, показана на рис. 9, а. Для длинных изделий применяется призма с выемкой (рис. 9, б) или сборная призма (рис. 9, в). При установке детали но черновой базе, а также при установке ступенчатых валов рабочие поверхности призм делают узкими (рис. 9, б). Крупные изделия устанавливают на чугунные или сварные призмы со сменными стальными закаленными пластинками на наклонных плоскостях.
Рабочие поверхности и основание призмы шлифуются. В сборных конструкциях с двумя и более призмами, используемыми для установки одной детали, все призмы шлифуют совместно.
Призмы при сборке необходимо точно устанавливать в заданном положении, так как даже небольшое смещение их вбок приводит к погрешностям. Поэтому в дополнение к крепежным винтам 1 (рис. 9, а) предусматриваются два контрольных штифта 2, которые точно, без зазора, пригоняются как по отверстиям призмы, так и по отверстиям корпуса, на котором она устанавливается. На рабочем чертеже призмы, кроме размера С, необходимо указывать размер И от основания призмы до центра устанавливаемой детали с номинальным диаметром D. Размер С необходим для разметки и предварительной обработки призмы; размер Н — при контроле после окончательной обработки.
Зависимость между размерами С, Н и D выражается следующими формулами:
для призм с углом 90е Н = h + 0,707D – 0,5С;
для призм с углом 120° Н = h + 0,578D — 0,289С.
Установочные пальцы при базировании деталей плоскостью и отверстиями
Установку заготовок с базированием по отверстиям производят на пальцы или оправки. Упорными базами служат торцевая поверхность заготовки, определяющая ее положение по длине, и различные элементы (шпоночная канавка, отверстие и др.), определяющие угловое положение обрабатываемой заготовки относительно оси основной базы.
В схемах базирования рассматривались примеры применения низких и высоких, а также цилиндрических и срезанных установочных пальцев.
Пальцы запрессовываются в корпус или с дополнительным креплением при необходимости их смены. В тяжелых корпусах целесообразно пальцы закреплять винтами сверху (рис. 10, б, в), чтобы при замене пальцев не переворачивать приспособление.
Вместо буртиков, изготовляемых за одно целое с пальцами (рис. 10, а, б), целесообразно применять опорные шайбы и планки к пальцам. При вынутых пальцах установочную плоскость шайб и планок шлифуют заодно с другими опорами, чем обеспечивается необходимая плоскостность.
При установке детали плоскостью и двумя отверстиями под базовую плоскость следует предусматривать самостоятельные опоры (пластины, штыри).
При установке тяжелых деталей, когда неподвижные пальцы мешают загрузке, их делают выдвижными. Съемный палец 1 установлен в плунжере 2 (рис. 13, а), управляемом рычагом 3. Иногда для выдвижения пальца используют реечный механизм. Конусные подпружиненные пальцы 1.
При обработке заготовок плит, рам, станин, корпусных и других деталей применяют установку на два отверстия с параллельными осями и перпендикулярную им плоскость. Она обеспечивает простую конструкцию приспособления, принцип постоянства баз и фиксацию заготовок при обработке на станках и автоматических линиях. Базовую плоскость заготовки обрабатывают начисто, а отверстия развертывают по 7-му квалитету точности. Установочными элементами служат два пальца (жестких или выдвижных) и опорные планки.
Примеры жестких оправок приведены на рис. 14. На рис. 14, а показана коническая оправка (конусность 1/1500... 1/2000), на которую обрабатываемую заготовку наколачивают легкими ударами. Благодаря расклинивающему действию оправки заготовка удерживается от проскальзывания при обработке. Недостаток этой оправки — отсутствие точной ориентации заготовки по длине. На рис. 14, б показана конструкция оправки, на которую обрабатываемую заготовку насаживают с натягом. Используя при запрессовке упорные кольца (на рисунке не показаны), точно ориентируют заготовку по длине оправки. При наличии канавки 1 можно подрезать оба торца заготовки. Шейка 2 (направляющая) обеспечивает свободное надевание заготовки вручную. На рис. 14, в показана оправка, на которую заготовку насаживают с зазором. Положение заготовки по длине определяется буртом 1 оправки, ее провертывание предупреждается затяжкой гайки 3 или шпонкой 2 (если в заготовке имеется шпоночная канавка). При использовании этих оправок базовые отверстия заготовок рекомендуется обрабатывать по 7-му квалитету точности.
Оправки рекомендуется выполнять из закаленной стали и тщательно шлифовать. В центровых гнездах целесообразно предусматривать защитные фаски, чтобы предохранить их от случайных повреждений. Чтобы оправку приводить во вращение, на ее конце делают квадрат, лыски или запрессовывают поводковый палец.
Наряду с жесткими применяют и разжимные оправки. На рис. 15, а показана центровая оправка с разжимной цангой. Затягивая гайку 5, перемещают цангу 3 влево по конической части оправки 4, последняя раздвигает цангу 3 (имеющую продольные разрезы), которая зажимает заготовку 2 по внутренней поверхности. Гайка 1 ограничивает перемещение цанги влево. На рис. 15, б приведена конструкция консольной разжимной оправки. Заготовку закрепляют затяжкой внутреннего конуса 2. Разжимные оправки по сравнению с жесткими обеспечивают меньшую концентричность обработки. На рис. 15, в приведена конструкция консольной оправки стремя сухарями 1, раздвигаемыми внутренним конусом 2. Эту оправку применяют для установки толстостенных заготовок. Оправка с упругой гильзой, разжимаемой изнутри гидропластом, показана на рис. 15, г. Затягивая винт 3, сжимают гидропласт 1, который, разжимая тонкостенную гильзу 2, прочно закрепляет заготовку. Оправки с гидропластом обеспечивают высокую степень концентричности (биение 0,005...0,01 мм).
При обработке валов и некоторых других заготовок, имеющих базовые поверхности в виде центровых гнезд (или конических фасок), в качестве установочных элементов используют центры. Различные конструктивные формы центров показаны на рис. 16. Схема установки на обычный жесткий центр показана на рис. 16, а; на рис. 16, б показана установка заготовки конической фаской на срезанный центр; на рис. 16, в — конструкция вращающегося центра для токарных работ; на рис. 16, г — установка заготовки на специальный, срезанный центр с зубьями и на рис. 16, д — конструкция поводкового центра для передачи момента благодаря внедрению рифлений в базовую поверхность гнезда заготовки. Этот центр обеспечивает передачу большого момента, но портит поверхность гнезда. Для точной установки заготовок по длине применяют плавающий передний центр (рис. 16, е). в этом случае погрешность диаметра центрового гнезда не влияет на осевое смещение заготовки, так как торец последней упирается в неподвижную плоскость корпуса плавающего центра.
При установке на два центра заготовка сохраняет одну степень свободы — возможность вращения вокруг оси центров. В ряде случаев (фрезерование шпоночных пазов, фрезерование квадратов) необходима дополнительная база для угловой координации заготовки. На рис. 17 показана (установка заготовки с поджимом к дополнительной боковой базе.
Полную ориентацию заготовки в пространстве обеспечивают установкой на три центра (рис. 18, а), из которых два жестких, а один выдвижной, выполняющий роль установочного и зажимающего элемента. Преимуществами этой схемы являются хорошая устойчивость и постоянство баз, так как после подготовки центровых гнезд все операции можно выполнить при одном базировании. К недостаткам схемы относится необходимость выдерживать точное значение диаметра центровых гнезд.
Схема базирования может осуществляться также установкой на четыре центра (рис. 18, б), из которых два жестких и два выдвижных. Эта схема менее чувствительна к изменению диаметра центровых гнезд, так как зазор можно выбирать, а ось детали может при этом смещаться.
При шлифовании осевых отверстий зубчатых колес применяют базирование по рабочим поверхностям зубьев, обеспечивая этим высокую концентричность отверстия зубчатого колеса. На рис. 19 показаны различные схемы установки зубчатых колес. В качестве установочных элементов применяют рейки рис. 19, а), ролики (рис. 19, б),зубчатые секторы (рис. 19, в) и качающиеся рычаги (рис. 19, г) в специальных патронах (для цилиндрических колес).
При использовании роликов применяют патроны (рис. 20) установочные элементы, в данном случае ролики, крепят в обойме 4, допускающей возможность их самоустанавливания по впадинам колеса 5. Точное центрирование обеспечивают кулачки 3, которые скользят по наклонным пазам корпуса патрона. Осевую ориентацию заготовки осуществляют по упорам 6. При закреплении заготовки усилие от штока 1 передается через гибкие пластинки 2 на кулачки.
Конические зубчатые колеса устанавливают по сферическим элементам, применяя специальные прижимные устройства (рис. 21).
В отдельных случаях в качестве установочных баз можно применять наружные и внутренние сферические поверхности, наружные и внутренние резьбовые и шлицевые поверхности, фасонные поверхности, а также различные их сочетания.
|