Базы. Способы базирования заготовок в приспособлении

Придание заготовке или изделию требуемого положения отно­сительно выбранной системы координат называется базированием.

База — это поверхность, ось, точка, принадлежащая заготовке или изделию и используемая для базирования.

Для обеспечения неподвижности заготовки в из­бранной системе координат на нее необходимо наложить шесть двусторонних геометрических связей (т.е. лишить заготовку шести степеней свободы), для создания которых не­обходим комплект баз (рис. 4.1).

Точка, символизирующая одну из связей заготовки с избранной системой координат, называется опорной точкой. Все опорные точки на схеме изображают условными знаками и нумеруют порядковыми номерами. База, используемая для определения положения заготовки или изделия в процессе изготовления или ремонта (рис. 4.4), на­зывается технологической базой.

База, используемая для определения положения заготовки или изделия относительно средств измерения (рис. 4.5), — изме­рительная база.

База, лишающая заготовку или изделие трех степеней свобо­ды, — перемещения вдоль одной координатной оси и поворотов вокруг двух других (рис. 4.6), — установочная база. Кроме этого из рисунка видно, что есть еще направляющая и опорная базы.

Базирование заготовки - это придание ей определенного положения в приспособлении. Осуществив базиро­вание, заготовку закрепляют, чтобы при обработке она сохраняла неподвижность относительно приспособления.

Базирование и за­крепление — два разных элемента установки заготовки. Они выполняются последовательно, причем базирование достигается на­ложением на заготовку односторонних связей, а базирование сов­местно с закреплением — двусторонних, лишающих заготовку подвижности в обе стороны по рассматриваемой оси.

Базирование нельзя заменить закреплением. Если из шести опорных точек отсутствует одна или несколько, то у заготовки остается одна или несколько степеней свободы. Это значит, что в направлении отсутствующих опорных точек по­ложение заготовки не определено и заменить отсутствующие опор­ные точки закреплением с целью базирования нельзя.

Поясним сказанное примером установки заготовки плоскостью на магнитную плиту (см. рис. 4.7, а). В рассматриваемом случае заготовка при базировании плоскостью на плоскость плиты (три опорные точки) лишается трех степеней свободы. У нее остаются три степени свободы: она может быть поставлена на плите в нео­пределенном положении в направлении осей X и У и повернута относительно оси Z. Закрепление не изменит неопределенности положения заготовки в плоскости плиты, а только придаст ей не­подвижность.

Чтобы придать заготовке определен­ное положение в приспособлении, необходимо и достаточно иметь шесть опорных точек, лишающих ее всех шести степеней свободы (рис. 4.7, б). Это «правило шести точек».

Можно осуществлять базирование заго­товки с использованием только пяти, четырех и трех опор­ных точек. На практике такие случаи встречаются часто, и этого вполне достаточно для обеспечения точности.

Число опорных точек определяется операцией и в первую оче­редь числом выдерживаемых размеров и схемой их расположения по отношению к осям координат. От этого зави­сит число баз, необходимых для базирования заготовки, а, следова­тельно, и число опорных точек.

Во всех случаях, когда для базирования заготовки исполь­зуется меньше шести точек, т. е. меньше трех баз, положение за­готовки в приспособлении полностью не фиксировано.

Рассмотрим примеры (использовать по желанию!)

На рис. 4.8 приведено не­сколько эскизов операций обработки призматической и цилиндри­ческой заготовок.

Детали отличаются формой обрабатываемой поверхности и числом исходных размеров. Для обеспечения точности на каждой операции выбрано минимальное число баз для базирования заготовки:

при выдерживании одного исход­ного размера N выбрана одна база Б (см. рис. 4.8, а),

при выдержи­вании двух исходных размеров М и N — две базы А и Б (см. рис. 4.8, б и в),

при трех исходных размерах М, N, Н — три ба­зы А, Б и В (см. рис. 4.8, г).

Возможные способы базирования заготовок на этих операциях показаны на рис. 4.9, где за­готовки закреплены с си­лой Q.

При базировании одной базой на поверхность магнит­ной плиты (см. рис. 4.9, а) заготовка лишается трех сте­пеней свободы — перемещения по Z и поворота относительно X и Y — и во время обра­ботки удерживается силами q. Такой способ базирования может быть использован на операции по рис. 4.8, а;

при базировании двумя базами А и Б на опорные пластины 1, 2 и 3 (рис. 4.9, б) заготовка лишается пяти степеней свободы. Этот способ может быть применен на операциях по рис. 4.8, а, б;

при базировании тремя базами А, Б и В на опорные пластины 1, 2, 3 и опорный штырь 4 (рис. 4.9, в), заготовка лишается всех шести степеней свободы. Такой вид базирования может использо­ваться на операциях по рис. 4.8, а, б, г.

Базирование заготовки в приспособлении сводится, по существу, к базированию отдельных баз.

По значимости для операции выделяется основная база и вспомогательные базы.

Заготовка, уста­навливаемая основной базой в приспособление, получает почти пол­ную ориентацию, лишаясь трех или четырех степеней свободы. Для лишения заготовки остальных степеней свободы используются вспомогательные базы.

Достаточно часто для разных заготовок может быть использована одна и та же схема базирования основной базы, если в качестве нее приняты одинаковые по форме поверх­ности. Например, если у заготовок различ­ной формы в качестве основной базы принята нижняя обработанная поверхность, то при проектировании приспособле­ний для всех заготовок может быть предусмотрен один и тот же способ базирования — на две опорные пластины.

В связи с этим представляется возможным рассматривать типо­вые способы базирования основной базы определенной формы, тем более что круг поверхностей, используемых в качестве основной базы, ограничен тремя видами — плоской поверхностью, цилиндрическим отвер­стием и цилиндрической наружной поверхностью.

Основную базу выбирает конструктор приспособления или технолог при разработке технологического процесса. За основную базу предпочтительно брать поверхность, которая обеспечивает заготовке устойчивое положение в приспособлении даже при базировании только одной этой базы.

Наиболее полно такому требованию отвечает плоская поверхность заготовки, располагающаяся снизу и обладающая достаточной протяженностью. Если у заготовки такой поверх­ности нет, выбирают другую поверхность достаточной протяжен­ности — боковую плоскую поверхность, цилиндрическое отверстие либо цилиндрическую наружную поверхность.

За основную следует принимать базу, от которой за­даны наиболее точные исходные размеры. На первой операции, когда у заготовки еще нет ни одной обработанной поверхности, за основную базу приходится принимать необработанную поверх­ность, на последующих — обработанную с наименьшей шерохова­тостью.

Примеры выбора основной базы на рис. 4.16, где ОБ – основная база; А, Б - вспомогательные базы, обработанная поверхность изображена утолщенной линией.

На рис. 4.16, а - из двух баз основная база - нижняя поверхность.

На рис. 4. 16, б – из трех баз основная база – нижняя поверхность, состоящая из двух участков. Одна часть устанавливается на два опорных штыря, другая – на сблокированную опору.

1. МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАГОТОВОК

Заготовка – это предмет производства, из которого изменением формы и размеров, свойств материала и шероховатости поверхности изготавливают деталь или неразъемную сборочную единицу.

Литье

Метод литья в песчано-глинистые фор­мы применяют для всех литейных сплавов, типов производств, заготовок любых масс, конфигураций и габаритов. Им получают 80 % всех отливок. Он отличается универсальностью и дешевизной. Изменяя способы формовки, материалы моделей и составы формовочных смесей, заготовки изготавливают с заданной точностью и качеством поверхностно­го слоя. Для метода характерны большие припуски на механическую обработку, в стружку уходит 15...25 % металла от массы заготовки.

Литьем в оболочковые формы получают за­готовки сложной конфигурации: коленчатые и кулачковые валы. Часть поверхностей загото­вок не требует механической обработки. Ко времени затвердева­ния металла форма легко разрушается, не препятствуя усадке металла, остаточные напряжения в отливке незначительные. Расход формовочных материалов меньше в 10...20 раз, чем при литье в песчано-глинистые формы.

Литье по выплавляемым моделям — метод для изготовления сложных и точных заготовок из труднодеформируемых и труднообрабатываемых сплавов с высокой темпера­турой плавления. Он самый длительный и трудоем­кий ТП среди всех методов литья. Экономичность метода дос­тигается тогда, когда требования шероховатости и точности размеров могут быть обеспечены в литом состоянии и требуется механическая обработка только сопрягаемых поверхностей. Применение заготовок, полученных литьем по выплавляемым мо­делям, вместо штампованных снижает расход металла до 55...75 %, трудоемкость механической обработки до 60 % и себестоимость детали на 20 %.

Литье в металлические формы (кокиль). Сущность процесса заключается в многократном применении металлической формы. Особенностью метода в интенсив­ном теплообмене между отливкой и формой. Быстрое охлаж­дение заставляет увеличивать толщину сте­нок при литье. Для алюминиевых и магние­вых сплавов она составляет 3...4 мм, для чугуна и стали 8... 10 мм. Металл отливки имеет мелкозернистую структуру, его физико-ме­ханические свойства выше, чем у песчаных отливок. Процесс исключает трудоемкие операции формовки, сборки и выбивки форм, легче автоматизируется.

Для метода характерно наличие дефектов в отливках – это дефор­мации, трещины.

Литье под давлением. За­готовки получаются близкие по форме к готовой детали, с высокой точно­стью и шероховатостью поверхности. Этим методом производят сложные тонкостенные отливки из цветных сплавов (алюминия, магния, цинка, меди). Сочетание в процессе литья металличе­ской формы и давления на жидкий металл позволяет получать отливки с высокой прочностью. Основными преимуществами метода являются получение от­ливок с толщиной стенок менее 1 мм и возможность автомати­зации процесса. Метод требует применения очень дорогих и точных пресс-форм (6...8 квалитет).

Центробежное литье. Характерной особенностью метода является утяжеление частиц под действием центробеж­ных сил при заливке и затвердевании. Этим методом по­лучают заготовки типа тел вращения: втулки, диски, трубы из чугуна, сталей, твердых сплавов и цветных ме­таллов.

Для литья из титановых сплавов это пока единственный ме­тод получения качественных заготовок.

Преимуществами метода являются высокая плотность отливок из-за малого количества пустот. Недостаток – ярко выраженная химическая неоднородность (ликвация), засорение отливок ликвидами и неметаллическими включениями, что увеличивает припуски на механическую обработку поверхностей.

Штамповка жидкого металла — разновид­ность литья под давлением. Сущность метода состоит в том, что жидкий металл подается в металлическую форму, где под давле­нием пуансона происходит его уплотнение.

Конструкция форм аналогична закрытым штампам для горя­чей объемной штамповки.

Метод позволяет получать тонкостенные заготовки корпусов, фланцев из цветных и черных металлов. Коэффициент исполь­зования металла достигает 0,9...0,93.

Обработка давлением

Ковка является универсальным методом производства поковок на молоте или прессе. Ковкой получают заготовки для самых разнообразных деталей массой от 10 г до 350 т. Для уменьшения расхода металла при ковке заготовок партиями 30...50 шт. применяют кольца (рис. 4.20, а) и подкладные штампы (рис. 4.20, б). Это сокращает расход металла.

Преимущества. В процессе ковки улучшаются физико-механиче­ские свойства материала, особенно ударная вязкость, поэтому ответственные детали машин, такие как валки прокатных станов, коленчатые валы судовых двигателей, детали крупных штампов производят из поковок.

Горячая объемная штамповка — основной способ получения заготовок для ответственных деталей массой от 0,5 до 30 кг. Поковки массой в 100 кг для объемной штамповки считаются крупными. В зависимости от типа приме­няемого штампа различают штамповку в открытых или закры­тых штампах, а также в штампах для выдавливания (рис. 4.21). Штамповку выполняют на молотах, прессах, КГШП, ГКМ, гид­равлических прессах.

Штамповку классифицируют по типу применяемого штампа.

При штамповке в открытых штампах исходными служат ка­таные и кованые заготовки (см. рис. 4.21, а).

При штамповке на молотах или в закрытых штампах используют штучную заготовку, равную объему металла штампуемой заготовки с учетом отхода на угар при нагреве. Формообразование металла происходит в за­крытом пространстве (см. рис. 4.21, б). Качество штамповок очень высокое. Сложностью штамповки в закрытых штампах является низкая их стойкость, которая объясняется очень тяже­лыми условиями работы в закрытых штампах. В ре­зультате часто происходят поломки штампов, а не выход штампа из строя из-за износа.

Штамповка выдавливанием является прогрессивным процес­сом объемной штамповки (см. рис. 4.21, в, г). Ее применяют для получения поковок в виде стержней, клапанов, по­лых стаканов и др. Метод обеспечивает точность размеров, соответствующую 12-му квалитету, плотную структуру, высокое качество поверхност­ного слоя, низкую шероховатость. Штамповку выдавливанием часто ведут на ГКМ как в горячем, так ив холодном состоянии материала заготовок. Недостатком способа можно считать высо­кую энергоемкость и низкую стойкость штампов.

Холодной объемной штамповкой получа­ют заготовки с высокими физико-механическими свойствами благодаря холодному течению металла в штампе. Точность раз­меров соответствует 12-му... 15-му квалитетам и выше, шерохо­ватость Ra = 5... 10 мкм достигается высадкой на прессах - автома­тах производительностью сотни заготовок в час.

Этим способом получают заго­товки деталей, работающих в тяжелых условиях абразивного из­носа, при ударных и знакопеременных нагрузках, тепловых и других вредных факторах. Это, например, шаровые пальцы ру­левой тяги, поршневые пальцы и др. Холодной объемной штамповке принадлежит будущее, но этот метод очень энергоемок.

Прокаткой получают заготовки, которые непосредст­венно применяют для изготовления деталей на металлорежущих станках. Штучные заготовки из проката используют для произ­водства поковок и штамповок.

Товарные заготовки, сортовые и фасонные профили общего, отраслевого и специального назначения, трубный и листовой прокат, гнутые и периодические профили, специальный прокат представляют собой широкий выбор исходных заготовок, обес­печивая экономию металлов и энергии на этапе заготовитель­ных процессов.

Блюмсы квадратные применяют в качестве исходных загото­вок под ковку крупных валов энергетических, металлургических и транспортных машин.

Сортовые профили круглые, квадратные и шестигранные ис­пользуют для изготовления валов, дис­ков, втулок.

Трубный прокат стальной, бесшовный, горячекатаный, хо­лоднотянутый, холоднокатаный применяют для изготовления цилиндров, барабанов, роликов, стаканов, шпинделей, пустоте­лых валов.

Гнутые профили разной формы используют для изготовле­ния деталей несущих конструкций: кронштейнов, опор, ребер жесткости.

Специаль­ные виды проката используют в массовом и крупносерийном производствах, когда обработка резанием практически отсутст­вует и требуется только отрезка, сверление отверстий и зачистка кромок.

Методом.порошковой металлургии изго­тавливают заготовки различных составов со специальными свойствами. Применение метода для производства заготовок конструкционного назначения оправдано лишь значительным эффектом.

Достоинством порошковой металлургии является возмож­ность изготовления заготовок из тугоплавких материалов, псев­досплавов (медь — вольфрам, железо — графит), пористых мате­риалов для подшипников скольжения.

Метод порошковой металлургии позволяет изготавливать за­готовки, требующие только отделочной механической обработ­ки. Типовыми деталями из по­рошков являются зубчатые колеса, кулачки, звездочки, храповики, втулки и др.

Экономичность метода порошковой металлургии проявляется при достаточно больших объемах производства из-за высокой стои­мости технологической оснастки и исходных материалов.

(3д) стр. 307-322 том 1

Дата добавления: 2015-07-20