Geum.ru

Лабораторно-практическая работа №1

Вид материалаПрактическая работа
Определение величины погрешности базирования рычага
Контрольные вопросы для защиты работы
Устройство лабораторной установки, модели шатуна и измерительной системы
Исследуемая модель шатуна
Измерительная система
Порядок выполнения работы
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

Определение величины погрешности базирования рычага


Рассмотрим теперь точность базирования рычага на установках рис. 5. Принято считать, что погрешность базирования не имеет места, если размер получается от базы, т.е. соблюдается принцип единства (совмещения) баз. Такой подход в некоторой степени идеализирован, так как в его основе лежат только позиционные (геометрические) связи и совершенно не учитываются явления, происходящие в зоне контакта опоры и реальной поверхности детали. И тем не менее, такой подход оправдан, так как позволяет установить сравнительную точность различных вариантов схем базирования и выбрать более предпочтительный. Практически каждая обрабатываемая деталь из партии занимает свое положение в приспособлении, несколько отличающееся от других. Поэтому в каждом случае базирования необходимо определять смещение исходной (конструкторской или измерительной) базы обрабатываемой детали в направлении выполняемого размера. Это смещение называют погрешностью базирования. Погрешность базирования – это расстояние между предельными положениями измерительной базы у разных деталей в партии при их базировании в приспособлении, измеренное в направлении выполняемого размера. Таким образом, даже по определению установление величины погрешности базирования сводится к решению чисто геометрических задач. Исходя из вышеизложенного, можно утверждать, что требование по обеспечению перпендикулярности осей обрабатываемых отверстий торцам головок шатуна выполняется без погрешности базирования на всех представленных установках (рис. 5), так как соблюдается принцип единства баз. Аналогичное заключение о том, что отсутствует погрешность базирования, можно сделать и при выполнения требования 3, связанного с обеспечением пересечения обрабатываемых отверстий с продольной осью симметрии головок шатуна для всех схем установок (рис. 5). И только вторая дополнительная база на каждой установке решает очень узкую техническую задачу, отличающуюся от других. В связи с этим на рассматриваемых схемах установок (рис. 5) одну и туже техническую задачу для второй дополнительной базы можно выполнить с некоторой погрешностью базирования.

Переходим к определению этих величин погрешностей.

Схема №1. Для левой головки выполняются требования по совмещению технологической базы с конструкторской, что исключает ошибку базирования на размер е1х. Для правой головки ошибка базирования зависит от точности межосевого расстояния и так как е1х = 0, отсюда .

Схема №2. Определение ошибки базирования производится с учетом геометрии подвижной призмы и размера D1 левой головки. Анализ схемы позволяет установить

,

где D1 – допуск на диаметр D1 левой головки;

- угол неподвижной призмы.

Схема №3. В случае шатун сместится в сторону головки с меньшим диаметром и следовательно положение условной базы т. 6 изменяется на величину

(без учета L).

Для левой головки получим

.

Для правой головки

.

Схема № 4. Ошибка базирования на положение точки оси левой и правой головок определяется

.

Контрольные вопросы для защиты работы

  1. Объясните принципиальное отличие несвободных зажимов от свободных.
  2. Как определяется число связей, налагаемых на обрабатываемую деталь при закреплении несвободным зажимом?
  3. Изложите последовательность принятия решений при разработке теоретической схемы базирования.
  4. Предложите другие возможные реализации (схемы установок) теоретических схем базирования, отличающиеся от приведенных на рис. 5.
  5. Какие исходные данные определяют выбор комплекта баз на конкретной операции?
  6. В какой последовательности осуществляется выбор баз на операцию?
  7. Объясните термин "погрешность базирования". Изобразите графически в произвольном масштабе ее величину на теоретических схемах базирования рис. 5.
  8. Можно ли утверждать, что среди предложенных вариантов схем установок (рис. 5) есть наиболее предпочтительный? Объясните свой выбор.

II. Экспериментальная часть

Устройство лабораторной установки, модели шатуна и измерительной системы


Учебная лабораторная установка (рис. 6, а) является сложным устройством, предназначенным для измерения ошибок базирования деталей типа "рычаг". В ее конструкции реализованы механизмы всех четырех схем установок, представленных на
рис. 5. Установка представляет собой многофункциональную систему с электронно-механическим управлением и измерительным устройством. С подробным описанием функционирования механической, электрической и измерительной схем можно ознакомиться в лаборатории кафедры. В настоящей лабораторной работе излагаются общие сведения об установке и техника измерения ошибок. Поверхность платформы реализует установочную базу для всех четырех рассматриваемых схем. Платформа может перемещаться в вертикальном направлении, позиционируясь в крайнем нижнем, либо в крайнем верхнем положении (уровне). Направленные зажимы перемещаются в плоскости платформы, в которой для этого выполнены пазы. Через эти пазы посредством опор призмы зажимов связаны с приводом зажима. Каждому уровню платформы соответствует фиксированный угол зажимных призм. На нижнем уровне угол составляет 90, а на верхнем 120. Это позволяет исследовать влияние угла призмы на погрешность базирования. Впереди установки смонтирован пульт управления, который выполнен в виде панели кнопок с индикационной сигнализацией, сообщающей о направлении движения ползунов с призмами-зажимами и перемещении платформы.

Исследуемая модель шатуна выполнена в виде жесткого каркаса (рис. 6, б). Форма головок шатуна у каркаса представляет собой цилиндрический палец, имеющий в основании конический поясок. Этот поясок используется для базирования на нем сменных колец, имитирующих головки шатуна. Отверстие у сменных колец имеет аналогичный конический поясок и выполнено концентрично внешнему цилиндрическому контуру, либо эксцентрично с соответствующей меткой расположения плоскости симметрии.

Сначала моделируется шатун-эталон, по которому настраивается отсчет индикаторов измерительной системы. Для этого устанавливаются на пальцы каркаса концентричные кольца одного диаметра, например D1. Их положение на пальцах стопорится гайками (на пальце имеется участок с резьбой). Предложенная конструкция модели шатуна позволяет легко трансформировать размеры его головок, выполняя их равновеликими или отличающимися в значительном диапазоне размеров. Одновременно можно моделировать изменение межцентрового расстояния осей головок. Для этого устанавливают кольца с эксцентричной расточкой, которые ориентируются вдоль продольной оси симметрии шатуна по нанесенным на них меткам. Одно эксцентрично расточенное кольцо позволяет моделировать два межцентровых расстояния осей головок путем поворота кольца вокруг оси на 180.

Цилиндрические участки пальцев выполнены с высокой точностью и моделируют положение обрабатываемых отверстий в головках. Расстояние между пальцами постоянно, что

Рис.6. Учебная лабораторная установка для моделирования схем установок шатуна:

соответствует исходному условию – обработка двухшпиндельной силовой головкой по кондуктору. Пальцы также можно рассматривать как настроенное положение режущих инструментов, установленных в шпинделях силовой головки, по отношению к головкам шатуна-эталона. Именно по этому положению настраивается база отсчета показаний индикаторов измерительной системы, а после трансформации модели-эталона в другой вариант модели с какими-то измененными ее параметрами определяется ошибка базирования этой модели на различных схемах установки.

Измерительная система (рис. 7) состоит из двух взаимно перпендикулярно расположенных штанг 1, которые могут перемещаться вдоль своей оси на расстояние до 10 мм. Это перемещение контролируется на их концах индикаторами 2 стрелочного типа с диапазоном измерения  5 мм и точностью 0.01 мм. На штангах смонтировано несколько ограничителей 3, которые выставлены в соответствии с межосевым расстоянием головок модели и строго перпендикулярно соответствующим осям индикаторов. Положение штанг в плоскости может изменяться при помощи регулятора 7 и затем стопориться фиксатором 8.

Рис. 7. Схема измерительного устройства:

Таблица. Результаты измерений ошибок базирования моделей шатуна

Угол призмы  = 90

Диаметр, мм
D1 – D1
D2 – D1
D3 – D1

Эксцентриситет, мм
е1х
е2х
е1х экс
е1х расч
е2х экс
е2х расч
е1х экс
е1х расч
е2х экс
е2х расч

Номер схемы
1


































































еср


















2


































































еср


















3


































































еср


















4


































































еср


















Угол призмы  = 120

Диаметр, мм
D1 – D1
D2 – D1
D3 – D1

Эксцентриситет, мм
е1х
е2х
е1х экс
е1х расч
е2х экс
е2х расч
е1х экс
е1х расч
е2х экс
е2х расч

Номер схемы
1


































































еср


















2


































































еср


















3


































































еср


















4


































































еср



















Измерения можно выполнять в плоскости платформы установки, которая реализует главную базу модели шатуна. Перпендикулярно этой базе расположены пальцы 4 головок шатуна 5. Измерение положения пальцев будет регистрироваться индикаторами посредством направляющей линейки 6, которая служит связующим звеном между пальцами модели и ограничителями штанг. Обратите внимание, что пальцы, моделирующие обрабатываемые отверстия (или расположение шпинделей силовой головки), перемещаются вместе с каркасом модели шатуна в случае наличия ошибки базирования на какой-либо схеме установки. Хотя в действительности шпиндели силовой головки в главной плоскости шатуна стационарны, а перемещение может сообщаться шатуну в связи с ошибкой базирования. Поэтому при оценке величины погрешности базирования модели необходимо учитывать знак ошибки, а на ее величину эта техническая условность, упростившая конструкцию установки, не повлияет.

Порядок выполнения работы

  1. Изучить теоретическую часть работы и ответить на контрольные вопросы.
  2. Ознакомиться с конструкцией лабораторной установки, методикой работы на ней.
  3. Ознакомиться с моделью шатуна. Подобрать сменные кольца для моделирования трансформирующихся моделей.
  4. Установить геометрические параметры исследуемых моделей и рассчитать величину ошибок базирования по формулам, приведенным в теоретической части работы для всех схем установок.
  5. Выполнить экспериментальные исследования:

а) – собрать модель эталонного шатуна и настроить измерительную систему по этой модели;

б) – смоделировать шатун с геометрическими параметрами, выбранными в п.4;

в) – установить новые (трансформированные) модели последовательно в зоны схем установок и снять действительные показания отклонений индикаторов от показаний настройки по эталонной модели. Каждое измерение выполнять три раза. Экспериментальные данные занести в таблицу и сравнить их средние значения с расчетными. Сделать выводы. Представленный вариант таблицы лишь частично отражает диапазон моделируемых и решаемых задач на учебной лабораторной установке. В связи с этим исполнитель может трансформировать предложенный вариант таблицы в зависимости от поставленной преподавателем задачи. Например, в таблице не приводятся варианты моделей с изменяющимся размером L и некоторые другие варианты.
  1. Познакомиться с программой расчета и анализа ошибок базирования шатуна. Сопоставить результаты экспериментальных и расчетных данных (см. Приложение 1 и 2 к лабораторной работе №5). Этот пункт работы выполняется по согласованию с преподавателем.

Литература
  1. Маталин А.А. Технология машиностроения: Учебник для машиностроительных вузов. – Л.: Машиностроение, Ленинградское отд-ние, 1985. – 496 с., ил.
  2. Сборник задач и упражнений по технологии машиностроения: Учебное пособие для машиностроит. Вузов. Под общ. ред. О.А. Горленко. – М.: Машиностроение, 1988. – 192 с.; ил.
  3. Зборовский С.А. Исследование точности базирования детали типа рычага. Диссертация на соискание степени магистра технических наук. Москва – 1999.


Перечень практических (лабораторных) занятий.
  1. Назначение технологических баз.
  2. Выбор главной операционной базы при базировании втулко и дискообразных заготовок комплектом баз, состоящим из отверстия и торца.
  3. Исследование точности базирования по плоскости и двум отверстиям.
  4. Исследование точности базирования деталей при установке на центровые отверстия.
  5. Настройка фрезерного станка на обработку партии деталей с учетом погрешности базирования.
  6. Решение задач с учетом износа опор и ошибок закрепления.
  7. Методика расчета оснастки на точность.
  8. Расчет гидропластмассовых оправок с тонкостенной гильзой.
  9. Методика расчета и конструирования приспособления.




1 Данный раздел может изучаться факультативно. При защите лабораторной работы знакомство с ним учитываться не будет. Однако при сдаче экзамена по дисциплине подобный вопрос может содержаться в билетах или быть задан как дополнительный.