БАЗИРОВАНИЕ ДЕТАЛЕЙ И УЗЛОВ В ПРИСПОСОБЛЕНИИ

Базированием называют определение положения деталей в изделие относительно друг друга или изделия относительно приспособления, рабочего инструмента, технологического сварочного оборудования (сварочной дуги, пламени горелки, электродов контактной машины). При проектировании сборочно-сварочных приспособлений чаще всего приходится иметь дело с установленными базами.

Установочной базой следует считать каждую поверхность детали, которой она соприкасается с установочными поверхностями приспособления. Благодаря контакту с этими поверхностями деталь (узел) получает строго определенное положение относительно приспособления или сварочного оборудования.

Любое твердое тело имеет шесть степеней свободы:

· перемещение трех координатных осей Х,У,Z.

· Вращение (поворот) относительно этих же осей

Для базирования любой детали требуется выполнить правило шести точек: чтобы придать детали вполне определенное положение в приспособлении, необходимо и достаточно иметь шесть опорных точек, лишающих деталь всех шести степеней свободы.

Опорные точки материализуются различными конструкциями установочных элементов. Это могут быть отдельные упоры, либо опорные пластины.

В связи с тем, что при сварке электрическая дуга, лазер, пламя горелки не вызывают каких-либо значительных сдвигающих усилий, крепить детали (изделия) во многих приспособлениях, особенно в неповоротных, не обязательно. Силовое замыкание с помощью прижимов, как правило, предусматривают для предупреждения смещения деталей в результате температурного расширения металла, от собственной массы и от случайных нагрузок и вибраций.

При установке деталей недопустимо использовать более шести опорных точек. Лишние опорные точки препятствуют правильной установке детали; при закреплении ее положение может быть нарушено.

Основные виды баз и правила их выбора

Главная базирующая поверхность (ГБ) – поверхность детали, как правило, нижняя, с тремя опорной точкой.

В качестве главной базирующей поверхности желательно выбрать поверхность, имеющее наибольшие габаритные размеры, а в качестве направляющей – поверхность наибольшей протяженности.

Установочными базами деталей могут служить поверхности как механически обработанные (отверстия, плоскости), так и необработанные, не имеющие волнистости, неопределенной кривизны. Предпочтение отдают менее шероховатым, более чистым и точно расположенным поверхностям.

Чем меньше степеней свободы требуется связать при базировании детали, тем проще конструкция приспособления и ниже его стоимость.

Однако при упрощенном базировании снижается точность сборки изделий.

Типовые схемы базирования деталей

Базирование деталей, входящих в сборочную единицу, осуществляется с применением многообразных соединений, которые можно выделить в типовые. При этом за основу следует брать форму и шероховатость поверхностей базирования, а также точность обеспечения установочных размеров.

В сварочных приспособлениях часто базирование заготовок, например листовых, ведется по плоскости. В этом заготовку достаточно опереть на три точки в плоскости ХОУ. Однако для устойчивого положения её центр тяжести (ЦТ) должен находиться внутри треугольника, вершинами которого являются эти точки.

Остальных степеней свободы заготовка может быть лишена за счет сил зажима Q.

Базирование часто встречающихся призматических заготовок и фасонного проката (уголки, швеллеры, трубы) может быть выполнена по двум по двум взаимно перпендикулярным плоскостям с приложением, или без приложения сил и .

Фиксирование заготовок типа «втулка» по цилиндрическим поверхностям производится с помощью пальцев. Деталь 1 надевается отверстием на цилиндрическую оправку – палец 2. В этом случае деталь лишается четырех степеней свободы (остается вращение и перемещение относительно оси OZ).

Для деталей с внутренней цилиндрической и конической поверхностью в качестве установочных элементов могут применятся конусные оправки или установочные конусы.

Деталь типа «вал» может устанавливаться в отверстие сплошной втулки, с помощью двух полуотверстий, а также на призму.

Часто в сборочно-сварочных приспособлениях детали устанавливаются с использованием группы установочных баз. В этих случаях ни один новый установочный элемент не должен лишать деталь тех степеней свободы, которых она уже лишена ранее другими элементами.

При разработке метода установки деталей группой установочных баз рекомендуется сначала из группы баз выбрать главную, принять метод ее установки и определить, какие степени свободы останутся после установки главной базы. Затем выбирают метод установки первой и, если необходимо, второй дополнительной базы.

отверстие является дополнительной базой

отверстие является ГБ – главной базой

Отверстие в детали – дополнительная база, ось которой параллельна плоскости главной базы. В этом случае дополнительная база (отверстие) устанавливается на средний палец. Если палей короткий (установочная длина 1,5D), то деталь лишается одной степени свободы – перемещения; если палец длинный (установочная длина >1,5D) – двух степеней свободы, т.е. перемещения по оси у и вращения относительно оси z.

При фиксировании двумя отверстиями деталь одним отверстием устанавливается на цилиндрический палец, а другими на срезанный.

, где

- допуск на диаметр базы D, мм

- гарантированный зазор, мм

- допуск на диаметр пальца Dn, мм

, где

и - зазоры между пальцами и отверстиями.

Точность установки деталей в приспособлении

Точность собираемого и свариваемого изделия определяется двумя методами: расчетным (теоретическим), который осуществляется заблаговременно, и экспериментальным, проводимым после изготовления изделия.

Теоретический метод может быть расчетно-аналитическим и вероятностным. Расчетно-аналитический метод применяют для определения погрешностей единичного изделия. Вероятностный метод может использоваться для анализа точности партии изделий, то есть охватывает различные комбинации условий реального технологического процесса.

Погрешности установки определяется суммарным значением погрешностей базирования и закрепления :

.

Погрешности базирования возникают, когда технологическая (исходная) база не совпадает с конструкторской, погрешность закрепления характеризуется смещением детали от базирующих поверхностей приспособления при закреплении.

Для обеспечения заданий точности приспособления необходимо проанализировать все сборочные размерные цепи.

Для пространственных изделий размерная цепь приводится к трем плоскостным размерным цепям.

Обеспечение точности сборки сводится к получению заданной точности замыкающего звена размерной цепи, соответствующей чертежу.

Заданную точность установки деталей обеспечивают фиксирующие элементы приспособления, точность расположения которых зависит от допусков на линейные размеры изделия, диаметры фиксирующих пальцев, размеры плоских упоров и т.п.

Допуски на линейные размеры приспособлений, например на расстояние между осями пальцев, принимают в пределах 0,5…0,75 допусков соответствующих размеров в детали устанавливаемой в приспособление.

Боковое перемещение цилиндрического пальца в отверстии детали принимают равным половине максимального зазора между цилиндрическим пальцем и отверстием детали

где - допуск на диаметр базы – отверстия D, мм; - гарантированный зазор, мм; - допуск на диаметр пальца Dn, мм.

Угловое смещение α или перенос детали при установке на цилиндрический и срезанный пальцы определяется по формуле

где - максимальный зазор между отверстием и цилиндрической ленточкой срезанного пальца, L – расстояние между осями пальцев.

Возникновение погрешностей закрепления связано с возможными деформациями деталей и приспособления, а также смятием их контактных поверхностей под действием зажимного усилия. В связи с этим жесткость приспособления повышают постановкой соответствующих ребер жесткости или другими средствами.

Для повышения точности изготовления некоторых сварных конструкций их подвергают при сборке предварительным упругим деформациям, обратным по направлению остаточным. С этой целью приспособления имеют соответствующие расположения фиксаторов и прижимов. Предельные отклонения формы и расположения поверхностей приспособления назначаются при наличии особых требований, содержащихся в технических условиях и чертежах изделий. В остальных случаях отклонения формы и расположения базовых поверхностей приспособлений ограничиваются полем допуска на размер.

Следует уделять внимание установке сварочного приспособления относительно сварочного инструмента, оборудования.

Разработка принципиальной схемы приспособления

Проектирование приспособления должно начинаться с разработки его принципиальной схемы, которая оформляется в виде простейшего чертежа выражающего основную идею приспособления.

Принципиальная схема сборочно-сварочного приспособления представляет собой чертеж сварного изделия, на котором в виде условных графических обозначений, согласно ГОСТ 3.1107-81 указаны места, способы фиксирования и закрепления всех деталей, а также способы и устройства (упрощенно) для установки, поворота, подъема, съема деталей и изделий, другие механизмы.

При изготовлении принципиальной схемы наносить на нее все детали будущего приспособления подробно не следует. Детали и механизмы приспособления изображаются на ней условными графическими обозначениями, как правило, карандашом или чернилами другого цвета. При необходимости отдельные механизмы приспособления могут быть выполнены довольно подробно.

Условные обозначения опор и зажимов по ГОСТ 3.1107-81

На схеме указываются те размеры, которые конструктор должен соблюдать при проектировании приспособления с особой точностью. В качестве установочных баз предпочтительно использовать механически обработанные поверхности и отверстия.

Для установки деталей из прокатных профилей упоры (фиксаторы) необходимо ставить к обушку, а не к полке. Размещение упоров не должно вызывать защемления в приспособлении собранного и прихваченного или сваренного изделия. Упоры должны исключать сдвиг изделия в сторону установочных элементов и обеспечивать свободный его съем. Неподвижные упоры располагаются не по всему периметру, а лишь по двум смежным сторонам; по остальным сторонам ставят отводные, откидные или съемные упоры. В последнем случае точность сборки несколько снижается.

Установочные в приспособлении детали или узлы должны сохранять свое положение в процессе сборки , прихватки, сварки или наплавки, поэтому их закрепляют с помощью тех или других зажимных устройств. Чтобы не сместить детали в приспособлении в процессе их зажатия, необходимо правильно выбрать схему расположения опор, а также места приложения сил зажима.

Как правило, на выбранной схеме все приложенные к детали силы, стремящиеся нарушить положение детали в приспособлении, а также силы стремящиеся сохранить это положение (силы трения, реакция опор), отличают стрелками. Прижимы располагают против упоров, вблизи них. В одном приспособлении должно быть не более не более двух типов прижимов (как правило, один). На схеме приспособления следует указать величину необходимого усилия зажатия, способы определения которого будут изложены далее.