CC BY
34
УДК 658.51-621.81
ПОГРЕШНОСТЬ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ СХЕМЫ УСТАНОВКИ
Н В, Беляков. Е.И. Махаринский, Ю.Е. Махаринский
Одним из ключевых понятий теории базирования в машиностроении является понятие погрешности базирования и погрешности установки т.к. именно базирование и установка обеспечивают заданную точность взаимного расположения компонентов детали. Это особенно важно при обработке на настроенных станках с автоматическим получением размеров.
Задача создания САПР ТП связана с необходимостью поднятия технологической науки на качественно новый уровень развития, соответствующий превращению ее в формализованную точную науку. Это положение применимо в частности и к теории базирования. Однако анализ работ по теории базирования разных авторов показывает разнообразие терминологии и различия толкования понятий базирование и установка, погрешносто базирования и погрешность установки [1-91 К сожалению упомянутые формулировки не пригодны для фопмализованного синтеза модели технологического процесса механической обработки (особенно корпусных деталей). Необходимые для формализации пооцедур синтеза схем базирования и установки заготовок при механической обработке понятия «проектного базирования» и «установки» сформулированы в работах [10, 11] авторов, однако вопросы погрешностей схем базирования и установки не рассматривались
Важной частью синтеза модели технологического процесса механической обработки является разработка модели установки. Процесс разработки модели установки при механической обработке разделяется на той стадии. 1 разработка теоретической схемы базирования', 2 разработка теоретической схемы установки, 3. разработка (или выбор) конструктивной мойели приспособления. Цель разработки теоретической схемы базирования т.е. проектного базирования -определение ооиентации обрабатываемых элементов геометрической модели заготовки (ГМЗ) относительно ее других компонентов. Ориентация обрабатываемых элементов осуществляется созданием декартовой системы координат на поверхностях ПМЗ Декартову систему координат логично назвать сооственнои или базовой (ССК). На этапе разработки теоретической схемы установки моделируется расположение точек контакта идеализированных моделей реалоных поверхностей с геоме_рическими моделями установочных элементов приспособления. Эти точки логично называть опорными Модепь расположения опорных точек описывает новую установочную систему координат (УСК). При переходе от первой стадии проектирования к последней происходит наращивание объема информации о оеальном процессе установки.
Теоретическая схема базирования должна быть спроектирована таким образом чтобы плоскости (оси) ССК совпадали с теми номинальными компонентами геометрической модели заготовки (ГМЗ), от которых заданы расстояния и относительные повороты обрабатываемых поверхностей Однако могут иметь место ситуации, когда из-за некорректной простановки размеров или по другим причинам невозможно расположить номинальные компоненты ГМЗ на плоскостях или осях ССК В таких случаях возникают условия появления погрешности схемы базирования. Под погрешностью схемы базирования будем понимать поле рассеяния отклонений положения ССК от заданного при разработке схемы базирования. Эти отклонения вызваны погрешностями размера или угла полученного на предыдущей операции.
Пример указанной ситуации приведен на рис. Т. Положение оси обрабатываемого отверстия определяется углом Д который откладывается от
плоскости Б, перпендикулярной установочной базе (плоскость С), и расстоянием Аг которое откладывается от наружного диаметра ГМЗ. Плоскость Б будет направляющей базой Провести третью плоскость ССК через точку М. для ооеспечения размеоа Ап, невозможно. Поэтому эту плоскость ССК (Е) следует провести через точку О Размер Ап зависит от фактического значения радиуса детали и колеблется в пределау допуска. Погрешность схемы базирования проявляется как случайная величина, так как причина ее порождающая ^погрешность размера О), тоже является случайной величиной. Тогда погрешность схемы базирования
Асб{Ап) = т/ 2.
Если задать размер Ап1 вместо Ап го условий для появления погрешности схемы базирования не будет
рисунок 1 - Иллюстрация условий для проявления погрешности схемы
базирования по размеру
На этапе проектирования теоретической схемы установки нужно обеспечить контакт технологических баз с моделями установочных компонентов (сформировать опорные точки) тем самым опоедепить положение УСК. Однакс это возможно далеко не всегда особенно если технологические базы являются скрытыми. Тогда возникают условия для появпения погрешности теоретической схемы установки Погрешностью теоретической схемы установки будем называть поле оассеяния отклонений положения установочной системы координат от заданного при разработке схемы установки.
Напримео, на операции Фрезерования (рис. 2) выполняются размеры Ал и Вд, для чего режущие кромки фрезы устанавливаются относительно компонентов УСК на расстояния, соответствующие размерам настройки Ан и Вн. Другие погрешности обработки, возникающие по разным причинам, в данной задаче не учитываются. При выполнении размеоа А2 (ларалпельно оси X) ось Уу УСК не совпадает с осью У0 ССК. Следовательно, условия для возникновения погрешности схемы установки по этому размеру имеются До рассматриваемой операции в направлении оси X выполнен размер сУ с допуском Тс1. Поскольку размер настройки Ан остается постоянным для всей обрабатываемой партии деталей и другие погрешности в данной задаче не учитываются, то Ад может изменяться только в зависимости от размера с! в пределах допуска 1 с1, а также допуска на изготовление пальца.
Погрешность схемы установки проявляется как случайная величина Принято считать что погрешность схемы установки также симметричная случайная величина, которая подчиняется нормальному закону распределения с математическим ожиданием, равным нулю Тогда ее характеристикой будет максимально возможное поле рассеяния, в рассматриваемом случае 7'сУ и верхнее отклонение пальца. Следовательно, можно записать
Ху Хо
Рисунок 2 ■ Схема обработки
где 7 1 - допуск диаметра отверстия: ВО{с1п) - верхнее отклонение диаметра ромбического пальца.
6 N ' О |0| / с/ /у
/
у «г
/ р. -с
о.
ч / X/
К/
о.
11.')
х.
о
/ щ
1
м
м
Рисунок 3 - Схема установки, расчетная схема и размерные цепи для определения погрешности схемы установки
/
При выполнении размера Вй параллельно оси У оси Х0 (ССК) и Ху (УСК) совпадают Следовательно, условий для возникновения погрешности схемы установки нет. Действительно случайные погрешности размеров В и 61 не влияют на оазмер Вй
При обработке нескольких поверхностей с одной установки только по отношению к одной определяется погрешность схемы установки и эта поверхность далее служит для настроечной базой и по размеру АД1 погрешности схемы установки не будет
Очень часто погрешность схемы установки зависит не от одного, а от нескольких размеров В таком случае для линейнои размерной цепи:
Ьеу(Ап) = Я,
lEifjír /Л,у
где Я, для нормального закона распределения равен 3 а для закона равной вероятности - 1 732.
Последним выражением предлагается пользоваться при п > 3 (если погрешности составляющих звеньев распределены по нормальному закону) и пои п > 6 (если погрешности составляющих звеньев распределены по закону равной вероятности).
Погрешность схемы установки для плоской размерной цепи определяется так же как и для многозвенной линейной цепи. Отличие состоит только в том, что все звенья плоской размерной цепи необходимо спроектировать на направление вектора замыкающего звена.
Рассмотрим установку по наружной цилиндрической поверхности при помощи призмы для обработки отверстия диаметром d. Кроме того, должны быть выдержаны оазмер Ап1 и угол /? (Pi,c. 3). До рассматриваемой операции были обработаны наружный диаметр О с допуском TD, шпоночный паз шириной Ь с допуском ТЬ. Схема базирования изображена на рис 1 Соответствующая схема установки расчетная схема и размерные цепи для расчета погрешности схемы установки показаны на рис 3.
Уравнение первой плоской размерной цепи, показанной на оис. 3: имеет вид
AH]únj3+AH cos/?= Ап] + OA/suiД
где ОМ- D / (2-i'ma).
тогда
Д(| = Aii[s\nl6 + г. 2cos/?-Dsín/?/2s ча,
Дифференцированием по D получаем
d(AnX) = dD- sin /?/(2мп«)
Размеры Ан1 Ан2 и ¡3 от размера D не зависят Поэтому заменив дифференциал малыми погрешностями, погрешность схемы установки по размеру Ап1 можно определить с помощью модели
А( „(Апi) = TD ■ ?in В / (2 sin а).
Из второй размерной цепи получаем
АИ | sin/?+ Ан 2 eos/? = Ап - D / 2 -ь ОМ sin/?.
Погрешность схемы установки по размеру Ап можно определить с помощью медели
Асу{Ап)= ТШ 2+ ТО-$т(31
В этом случае погрешность схемы установки включает в себя соответствующую погрешность схемы базирования.
Уравнение третьей размерной цепи, показанной на рис, 3, имеет вид
Ви + Ь / 2 = е + ОМ = е + й 12$та
Рисунок 4 • Расчетная схема для определения погрешности схемы установки по углу а при установке на цилиндрический и ромбический пальцы
где е - смещение оси цилиндра, вызванное погрешностью размеров О и Ь. Тогда дополнительный поворот заготовки (погрешность схемы установки по углу ¡5) будет.
Щ (/3) = е/(П/2) = {ТО/5'та + ТЬ) / И
При установке заготовки на два пальца расчетная схема для определения погрешности схемы установки по углу а будет иметь вид поедсгавленный на рис. 4.
На этой схеме 01, 02 - оси отверстий, П1 ось симметрии ромбического пальца, П2 - ось цилиндрического пальца.
е\ + ¿>2
Д1 (ос) = — тах
В
(■ТВ1 + ВО(Ы)) + (ТР2 + ВО(с1 В
где ТП1, Т02 - допуски диаметров соответствующих отверстий: ВО(Ы), ВО[б2)~ верхние отклонения соответствующих пальцев. Погрешностью размера В можно пренебречь. Таким образом, погрешность модели установки заготовки необходимо определять по формуле
д = Х+д2.+д
пр
где
погрешность схемы установки;
А,-
погрешность закрепления
заготовки возникающая в результате действия сил зажима, Апр~
погрешность положения заготовки, зависящая от приспособления. Указанный вариант модернизации положений теории базирования хорошо согласуется с требованиями к формализации процедур синтеза схем базирования и установки [12-131
Список использованных источников
1. Байор Б.Н. О развитии методологии базирования // СТИН; 2С00. № 3, С.24-26.
2. Емельянов В.Н О разрабстке теоретических схем базирования // СТИН 2002, № 1, С.32-34.
3. ГОСТ 21495-76. Базирование и базы в машиностроении. Термины и определена -М Изд-во стандартов, 1976.-35с.
4. Клевцов В.А., Муцянко В.И., Бородянский В.И., Сероюдская H Я. Базирование в проолеме разработки АСТПП // Технологические исследования и оазработки в системах автоматизированного пооектирования - Владивосток, 198( - С 3243
5. Технологические основы гибких производственных систем Учеб. для машинсстроит. спец. вузов/ В.А. Медведев, В.П. Вороненко. Б.И. Брюханов и др., Под. ред Ю.М. Ссломенцева - 2-е изд., испр - М.: Высш. Шк., 2000.-255с
6. Балакшин Б.С. Основы технологии машиностроения. М.: Машиностроение, 1966,-556с.
7. Базров Б.М. Выбор баз для установки сменных элементов системы СПИД // СТИН 1982 №5 С 24
8. Премирование технологии: Учебн. для вузов/И.М. Баранчукова А.А. Гусев Ю.Б. Коамаренко и др. Под ред. Ю.Б. Соломенцева,- М.. Машиностроение 1990 -416с.
9. Проектирование техноло1 ических процессов в машиностроении: Учебное посибие для вузов/ И П Филонов Г.Я. Беляее Л М. Кожуро и др Под общ. ред. И.П. Филонова,-Мн.. УП «Технопринт» 2003 -510с.
10. Махаринский Е.И Махаринский Ю.Е Беляков Н.В. О теории базирозания при механической обработке // СТИН, 2005, № 4 С. 29-32.
11 Беляков H В., Махаринский Е И. Понятие теории базирования при механической обработке // Машиностроение: Сб. научн трудов Вып 19. Под ред. И П. Филонов - Мн.: УП «технопринт», 2003 -с. 7-12.
12. Беляков Н.В., Махаринский Е.И Махаринский Ю.Е. Методика формализованного проектирования схем базирования схем установки и маршрута обработки заготовок корпусных деталей машин: Научное издание -Витебск: УО «ВГТУ», 2004 -39с.
13. Махаринский Е.И., Беляков Н.В. Методика синтеза индивидуальных технологических процессов изготовления коопусных деталей машин // ВЕСТНИК МАШИНОСТРОЕНИЯ 2005, № 2, С 57 65.
SUMMARY
Are expiaineo to a fundamentals of a technique of definition of a lapse of the theoretical с cuit of referencing, the theoretical circuit ot installation and model of installation of preforms at projection of operations of machining job Conditions of origin of lapses are explained. Defines concepts of a lapse of the circuit of referencing and the circuit of installation. Instances or forrnu!at:on of calculated circuits and models for calculations are resulted.
УДК 687.05.С02.56
СПОСОБ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДАТЧИКА КОНТРОЛЯ НАЛИЧИЯ ЧЕЛНОЧНОЙ НИТИ ШВЕЙНОГО ПОЛУАВТОМАТА
А.П. Давылько, Б.С Сункуев
В результате анализа существующих систем динамического контроля нити швейных полуавтоматов к данным устройствам можно предъявить следующие требования^ ,2]
Наиболее предпочтителен бесконтактный датчик который позволяет контролировать обрыв или окончание обоих нитей,
