Выбор конструкции установочного пальца и втулки. Расчет исполнительных размеров на диаметры пальцев и втулок.

Для выполнения операций обработки резанием на металлорежущих станках часто применяют схему установки заготовок, когда комплект технологических баз состоит из плоской поверхности (поверхностей) и отверстия или плоской и наружной цилиндрической поверхностей. При этом базирование заготовок производится на опорные пластины, установочные пальцы (цилиндрические и срезанные), центрирующие втулки с гарантированным зазором.

Установочные пальцы (оправки) при установке заготовок с гарантированным зазором изготовляют с полями допусков, g5, g6, f6, f7, e7,

центрирующие втулки – G5, G6, F7. Однако для каждого конкретного случая поле допуска на исполнительные размеры установочных элементов определяется расчетом из условия обеспечения возможности установки заготовок и обеспечения заданной точности размеров.

При установке заготовок на отверстие с гарантированным зазором погрешность базирования является основной составляющей погрешности установки и обусловливается величиной зазора между технологической базой и установочным элементом. Максимально возможное значение зазора определяют по уравнению

S_max=N_D+S_min+T_d

где T_D–допуск базового отверстия заготовки (или центрирующей втулки),

S_min– минимальный зазор в сопряжении (принимается не менее 0,01мм);

T_d – допуск на размер установочного элемента (или базовой поверхности заготовки).

Примеры расчета

Задача 1

Рисунок 1. Схема фрезерования втулки.

Для фрезерования поверхностей и выполнения размеров A₁ и A₂ втулку устанавливают торцовой поверхностью на пластину и отверстием на цилиндрический палец (см. рис. 1).

Требуется определить исполнительный размер установочного пальца, если известно, что требуемая точность размеров A₁=A₂=8C±0,1 мм; размер базового отверстия D=60H8(+0,046) мм. Средняя экономическая точность принятого метода обработки ω=0,120 мм.

Анализ схемы установки втулки показывает, что погрешность базирования по отношению к размеру А₂ε_бА2 = 0, так как технологическая и измерительная базы совмещены, а погрешность базирования для размера А₁ будет равна зазору в сопряжении отверстия заготовки D с установочным пальцем d. Поэтому исполнительный размер диаметра установочного пальца определяется из условия обеспечения заданной точности выполнения размера А₁

Т_А1=ε_{у А1}+ω.

Принимая погрешности закрепления ε_з и положения заготовки ε_п.з по отношению к размеру А₁ равными нулю, ε_з=ε_п.з=0, точность выполняемого размера определится равенством: Т_А1 =ε_бА1+ω, где ε_бА1 - погрешность базирования для размера А₁ равна максимальному зазору в сопряжении отверстия заготовки с установочным пальцем: ε_{б А1}=S_max=T_D+S_min+T_d.

Таким образом: Т_А1=Т_D+S_min+T_d+ ,

Откуда S_min+T_d =T_A1-(T_D+ω) = 0,2 - (0,046 + 0,120) = 0,034 мм.

Из таблиц ГОСТ 25347 - 82 подбираем поле допуска вала так, чтобы соблюдалось условие S_min+T_d ≥ ei. Для валов диаметром 50...80 мм, отклонения, мкм, приведены ниже:

Очевидно, что указанному условию удовлетворяют поля допусков валов g5 и g6; поля допусков валов f6, f7 и e7 не удовлетворяют принятому условию, так как абсолютная величина ei больше полученной расчетной (S_min + T_d) = 0,034.

Таким образом, в качестве исполнительных размеров установочных пальцев могут быть приняты d = 60g5 мм или d = 60g6 мм. Приняв поле допуска на изготовление установочного пальца в соответствии с точностью по 5-му квалитету g5, выполним проверочный расчет и определим ожидаемую точность размера А₁:

Т _{А1 расч} = Т_D + S_min + T_d +ω = 0,046 + 0,01+0,013+0,120 = 0,189 мм

Рисунок 2. Схема расположения полей допусков отверстия заготовки и установочного пальца.

При заданном допуске на размер А₁, Т_А1 = 0,200 мм принятое поле допуска установочного пальца d = 60g5 мм обеспечивает некоторый запас точности 0,011 мм (рис. 2).

Задача 2

Рисунок 3. Схема установки заготовки при фрезеровании паза

Определить исполнительный размер центрирующей втулки (кольца) при установке заготовки плоской поверхностью и наружной цилиндрической поверхностью (см. рис. 3) при обработке паза и выполнении размеров А₂=50 0,095 мм и А₅=75_{-0,190 мм}. Наружная цилиндрическая поверхность, являющаяся технологической базой, обработана в размер d = 100h8_(0,054) мм. Погрешность положения заготовки _пр, вызываемая износом центрирующей втулки ε_и и погрешностью установки приспособления на станке ε_с, принять равной ε_п.з = 0,040 мм [8, с. 19 - 21]. Точность чернового фрезерования =0,060 мм.

Анализ схемы установки показывает, что точность диаметра отверстия центрирующей втулки D оказывает влияние на точность выполнения размера А₂, заданного от оси заготовки до обрабатываемой поверхности. Из схемы установки видно, что погрешность закрепления (ε_з) для размера А₂ равна нулю. Исходя из этого в качестве исходного принимаем, что точность выполнения размера А₂Т_А2=ε_бА2+ε_п.з+ω, где ε_бА2=T_D + S_mon + T_d - погрешность базирования размера А₂. Составляющие S_min и T_d являются неизвестными (искомыми) величинами в приведенной зависимости. Решая равенство относительно этих неизвестных, получим

(S_min + T_D) = T_A2 - (T_d +ε_п.з + ω) = 0,190 - (0,054 + 0,040 + 0,060) = 0,036 мм.

Из таблиц ГОСТ 25347 - 82 выбираем поле допуска отверстия так, чтобы соблюдалось условие S_min + T_D ≥ ES.

Для данного случая из таблиц ГОСТ 25347 - 82 для размеров отверстий в интервале (80 ... 120) мм находим:

Сравнивая расчетную величину (S_min + T_D) = 0,034 с табличным значением верхнего отклонения (ES), видим, что условию (S_min + T_D) ES удовлетворяют поля допусков отверстий G5 мм и G6 мм, которые могут быть приняты в качестве исполнительных размеров центрирующей втулки: D = 100G5 или D = 100G6

Если базовая наружная цилиндрическая поверхность заготовки (d) выполнена с отклонениями поля допуска размера не основного вала, то предельные размеры центрирующей втулки (кольца) определяются (после выбора поля допуска отверстия) зависимостями

D_max = D_ном + (es + ES),

D_min = D_ном + (es + EI).

Схема расположения полей допусков приведена на рис. 4.

Рисунок 4. Схема расположения полей допусков отверстия центрирующей втулки и наружной цилиндрической поверхности заготовки.