Читайте также:
|
Число параметров (координат), от которых зависит положение поверхностей объекта производства в произвольный момент времени, определяется числом степеней свободы. При осуществлении базирования более удобно оперировать не степенями свободы, а возможными перемещениями, учитывающими не только характер движения вдоль оси координат, но и направление. Число возможных перемещений вдвое больше числа степеней свободы.
Недеформируемые объекты производства имеют шесть степеней свободы. Деформируемые – бесконечно большое количество степеней свободы.
Полное исключение подвижности твердого недеформируемого объекта производства в системе координат технологического оснащения достигается лишением его шести степеней свободы (трех поступательных перемещений и трех вращений) или 12 возможных перемещений. Фиксирование положения системы достигается наложением связей. Под связями подразумеваются ограничения позиционного (геометрического) или кинематического характера, накладываемые на движение точек рассматриваемого тела. Связи могут накладываться абсолютно твердыми телами (либо их аналогами), соприкасающимися в отдельных точках с одной стороны поверхности объекта производства (односторонние точечные связи). Если в процессе произвольного перемещения твердого тела не происходит нарушения контакта поверхности тела с точечной односторонней связью, то такая связь может считаться двусторонней. В технологии машиностроения используют позиционные односторонние и двусторонние связи, ограничивающие перемещения, не зависящие от времени и называемые стационарными позиционными связями.
Налагая точечные связи на недеформируемые твердые тела можно лишить последние всех 6 степеней свободы (12 возможных перемещений). Для базирования недеформируемого тела необходимо и достаточно наложение шести точечных двусторонних позиционных идеальных связей [1], расположенных определенным образом в пространстве (правило «шести точек»).
Классическим примером базирования наложением двусторонних идеальных связей является ориентирование призмы в системе координат технологического оснащения. Нижняя поверхность призмы (рис. 3.15, а) соединена с тремя точечными двусторонними позиционными идеальными связями 1, 2, 3, не лежащими на одной прямой, левая грань – с двумя (4, 5), а задняя – с одной (6). Связи только нижней поверхности лишают призму трех степеней свободы и допускают ее перемещение в плоскости, параллельной XOZ, а также вращение вокруг оси Y. Дополнительные связи на левой грани лишают еще двух степеней свободы и допускают перемещение только вдоль оси Z. Наконец, связь на задней грани лишает призму всех степеней свободы и, следовательно, подвижности.
Правило «шести точек» справедливо для всех форм поверхностей.
На рис. 3.16, а изображено базирование длинного цилиндра, на боковую поверхность которого наложены 4 позиционные двусторонние связи (1-4). Они допускают только продольное перемещение и вращение вокруг продольной оси и лишают объект производства четырёх степеней свободы. На заднем торце наложена одна связь (5), которая лишает цилиндр одной степени свободы. На рис. 3.16, б изображено базирование диска, на наружную поверхность которого наложены 5 аналогичных связей: 3 на задний торец (1…3) и 2 на цилиндрическую поверхность (4, 5). Для исключения вращения цилиндра и диска, необходимая связь (6) наложена на шпоночный паз. Как и в случае базирования призмы потребовалось только шесть двухсторонних связей.
| а | б |
Рис. 3.15. Базирование призмы двухсторонними (а) и односторонними (б) связями
| а | б |
Рис. 3.16. Базирование длинного цилиндра (а) и диска (б) двухсторонними связями
Замена двусторонних связей односторонними неидеальными позиционными связями [2] приводит к увеличению необходимого и достаточного числа опорных точек. Если связи, приведенные на рис. 3.15, а, будут односторонними, то призма сохраняет подвижность и возможность перемещений вдоль положительных направлений осей XYZ и вокруг них в обе стороны (всего 9 возможных перемещений из 12). Для базирования призмы односторонними связями достаточно наложить еще три односторонних связи 7, 8, 9 на каждую из оставшихся граней (рис. 2.19, б). Связи 1, 2, 3, 7 лишают трех степеней свободы (6 возможных перемещений), 4, 5, 8 – еще двух (4 возможных перемещения), 6 и 9 – последней степени свободы (2 возможных перемещения). Аналогично может быть представлено базирование односторонними связями длинного и короткого цилиндров. Наложенные односторонние и двусторонние позиционные связи осуществляют геометрическое замыкание. Базирование геометрическим замыканием может быть осуществлено с помощью подвижных (регулируемых) и неподвижных опор, а также любым их сочетанием следующими способами.
Если к недеформируемому твердому телу с наложенными идеальными связями приложить посторонние (внешние) силы и моменты, то в опорных точках возникнут реакции опор, направленные по нормали к поверхности тела. Если теперь заменить любое количество связей реакциями опор, тело сохранит расположение в выбранной системе координат. Таким образом, геометрическому замыканию соответствует силовое замыкание, выполняющее ту же функцию базирования при внешних нагрузках, действующих на твердое тело.
В реальных условиях при базировании используют как точечные односторонние неидеальные позиционные связи, так и усилия закрепления, удерживающие тело в комплекте опор. Усилия закрепления передаются через сферические или точечные регулируемые опоры, называемые прижимами или зажимами.
Для базирования объекта производства необходимо использовать комплект технологических контактных баз, обездвиживающий объект производства в системе координат технологического оснащения. В зависимости от числа степеней свободы, отнимаемых наложенными односторонними связями, технологические контактные базы подразделяют на установочные, направляющие, опорные, двойные направляющие и двойные опорные.
Установочная база лишает объект производства трёх степеней свободы, направляющая – двух, опорная – одной.
Примерами перечисленных баз являются соответствующие поверхности прямоугольной призмы (см. рис. 3.15). Нижняя плоскость – установочная база, левая боковая – направляющая, задняя – упорная.
Двойная направляющая и двойная опорная базы, лишающие объект производства соответственно четырёх и двух степеней свободы, могут быть проиллюстрированы базированием объект производства с поверхностями вращения (см. рис. 3.16).
Для базирования недеформируемых объект производства помимо установочной базы необходимо и достаточно двух сборочных или координатно-фиксирующих отверстий. Одно из них выполняет функции двойной опорной базы, другое – опорной. Связи налагаются цилиндрическим и ромбическим (срезанным) пальцами (рис. 3.17). Цилиндрический палец входит в первое отверстие, препятствуя плоскопараллельному перемещению объекта производства относительно установочной базы. Этот палец выполняет функцию направляющей базы. Ромбический палец, выполняющий функцию опорной базы, входит с зазором во второе отверстие и препятствует повороту вокруг цилиндрического пальца. Срезанные части ромбического пальца не препятствуют сборке объекта производства с обоими пальцами при наличии погрешностей расположения отверстий и пальцев.
Рис. 3.17. Конструктивная схема технологической оснастки для базирования объекта производства по плоскости и двум отверстиям на установочную технологическую базу-плоскость и два пальца
Схема расположения на технологических базах односторонних позиционных связей и точек приложения усилий закрепления получила наименование теоретической схемы базирования и закрепления. Теоретическая схема базирования и закрепления оформляется на операционных эскизах условными обозначениями опор, зажимов и установочных устройств (см. рис. 3.14 и 3.17).
Для осуществления базирования необходимо сформировать комплект технологических баз объекта производства, определяющих его систему координат. Эту функцию выполняют так называемые черные базы, формируемые на объектах производства перед базированием в системе координат технологического оснащения.
Погрешность базирования системы координат объекта производства, сформированной на технологических базах, в системе координат технологического оснащения можно определить аналогично погрешности положения системы координат отображающих поверхностей в системе координат элемента конструкции вектором DRб и матрицей DAб.
Если расчетное положение системы координат объекта производства, сформированной на технологических базах, в системе координат технологического оснащения задано вектором R 0 и матрицей A 0 а фактическое положение системы координат объекта производства определяется вектором R Ф и матрицей A Ф, то погрешность базирования будет определяться соотношениями
D Rб = A Т0 
(R Ф – R 0)
D Aб = A Т0 A Ф
где A Т0 – транспонированная матрица A 0.
Проанализировав механизм формирования погрешности базирования можно сформулировать ряд общих принципов базирования объекта производства в процессе обработки.
Принцип совмещения баз заключается в том, что в целях уменьшения погрешности обработки рекомендуется совмещать конструкторские, технологические и измерительные базы.
Принцип постоянства баз – рекомендация использовать минимальное количество комплектов технологических баз при изготовлении объекта производства, что обеспечивает снижение погрешностей взаимного расположения поверхностей. Желательно, чтобы комплект баз в технологическом процессе был единственным. Выбор каждой поверхности в качестве технологической базы должен производиться из условия, что она лишит объект производства только тех степеней свободы, которых он еще не лишен другими базами. Иными словами не допускается дублирование функций технологических баз. В противном случае ориентация объекта производства в пространстве станет неопределенной.
В технологии машиностроения известен принцип использования черных баз. Он состоит в том, что при построении технологических процессов черные базы рекомендуется использовать только один раз, так как у необработанных поверхностей технологических баз составляющая, обусловленная погрешностью формы, принимает наибольшее значение. Многократное использование черных баз приводит к появлению погрешности взаимного расположения поверхностей объекта производства. Черные базы могут использоваться на протяжении всего технологического процесса, если объект производства постоянно закреплен в технологическом оснащении.
Дата добавления: 2015-07-17; просмотров: 211 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
| Исходные понятия | | | Базирование деформируемых объектов производства |