Основы ТЕХНОЛОГИИ МАШИНОСТРОЕНИЯ

Исследование влияния последовательности приложения силового замыкания на точность установки

При изготовлении высокоточных изделий существенно ужесточают­ся требования к точности установки заготовки, обрабатывающего инст­румента и других сменных элементов технологической системы, а также деталей и сборочных единиц при их измерении и сборке.

В качестве примера можно привести установку резца для гонкою точения или растачивания, установку заготовки на чистовых операциях, когда припуск определяется несколькими сотыми миллиметра. В них условиях начинает заметно проявляться на погрешности установки дей­ствие такого фактора, как последовательность положения силового замы­кания. Сила зажима определяется исходя из необходимости обеспечения надежного контакта детали с другими деталями в машине и предупреж­дения ее смещения в процессе работы. В соответствии с этим к детали прикладывают одну или несколько сил, предварительно определив их значения, направление и место приложения.

В связи с этим возникает задача поиска такой последовательности приложения сил зажима, которая обеспечивала бы наименьшую погреш­ность установки. Рассмотрим эту задачу на примере установки детали в приспособление.

Погрешность установки определяется как отклонение фактического положения детали от заданного положения. При этом положение заго­товки на станке, как тела в пространстве, можно характеризовать шестью параметрами: тремя перемещениями и тремя поворотами относительно выбранной системы координат. Тогда погрешность установки: Азе, Ду, Az погрешности размеров положения детали по трем направлениям; Дф, Ду,

Д0 - погрешности относительных поворотов детали. Такой подход к оп­ределению погрешности установки позволяет однозначно определять ее по шести параметрам, представляя их как повороты и перемещения коор динатной системы детали.

Под действием сил зажима детали возникает замкнутый силовой контур, охватывающий часть деталей размерной цепи технологической системы. Силовым контуром охватываются детали, расположенные меж­ду поверхностями зажимных элементов, контактирующих с деталью, и деталями, на которые устанавливается механизм зажима. Под действием каждой из сил зажима в стыках деталей, охватываемых силовым замыка­нием, возникают нормальные силы. При последовательном приложении к закрепляемой детали сил зажима в стыках нагруженной детали возника­ют силы трения F, изменяющиеся по величине, а в ряде случаев даже и по направлению, что вызывает изменение упругих перемещений закреп­ляемой детали. Силы трения возникают, как правило, в стыках устанав­ливаемой детали с деталями, нагруженными силами зажима, и в стыках детали с зажимными элементами этих сил.

На рис. 1.9.17 показана схема зажима детали последовательно при­кладываемыми силами: сначала сила Ри потом сила Р2. Под действием силы Рі в опорных точках 1-3 возникают силы реакций R\ - При приложении силы в этих опорных точках возникают силы трения F\ - F-„ равные произведению силы реакции на коэффициенты трения в стыках детали с установочными элементами. Силы трения возникают также в стыках детали с зажимным элементом. При приложении силы Р\ возни­кает сила F |.

При последовательном приложении сил, приложение второй силы Р2 и ее фактическое воздействие на деталь окажется меньше расчетного, так как действуют силы трения от силы Р\. Результатом этого являются меньшие реакции и, следовательно, меньшие упругие перемещения в опорных точках 4, 5.

Фактическое значение силы зажима Р2 (обозначим ее Р2) можно рассчитать:

РЇ = Рг~{ /д, Я, + f, h Ri + fih Яз) - Д Ри (1.9.7)

Где Р2 - сила, фактически воздействующая на опорные точки 4, 5; Р2 сила, приложенная к заготовке; fR, fR, fR - коэффициенты трения

Детали соответственно с установочными элементами 7-і; fP - коэф

Фициент трения детали с зажимным элементом первой прикладываемом силы.

Если ввести условие равенства коэффициентов трения заготовки в стыках с установочными элементами 7-І, формула (1.9.7) примет сле­дующий вид:

Pi = Pi-P\U\+ fp, ), (1-9.8)

Где /і - коэффициент трения детали с установочными элементами, нагру­женными первой силой.

С увеличением числа прикладываемых сил для каждой последую­щей силы эта зависимость меняется. Например, при трех последователь­но прикладываемых силах зажима фактическое значение силы Р^ при­кладываемой последней, направленной на опору 6, определится из зави­симости

Рз = Рг - РМ - /л )(1 - В - Plifi + fp2 ), (1.9.9)

Где Р'і - сила, фактически воздействующая на опорные элементы приспо­собления;/!,^ - коэффициенты трения при контакте детали с установоч­ными элементами, нагруженными соответственно первой Р\ и второй Р2 прикладываемыми силами; /Р] , fp - коэффициенты трения при кон­такте детали с зажимными элементами соответственно первой и второй прикладываемыми силами.

Моменты сил, действующие на деталь при последовательном при ложении сил зажима, будут зависеть от относительного расположения сил зажима и элементов, на которые опирается деталь. Так, для рассмат риваемого примера (см. рис. 1.9.17) сумма моментов сил, действующих на деталь при приложении силы Р2, относительно оси Z3 с учетом реак ций в опорах 4, 5 будет иметь вид:

РгУрг - /і №\Уі + Rm) - fpx Р\Ур, - R*y* - Rsys = 0, (1.9.10)

Где у\- Уі~ плечи, на которых действуют соответственно силы R\ - Rs, уР], ур2 - плечи, на которых действуют силы соответственно Р\ и Р2.

Таким образом, можно сделать вывод, что на изменение положения детали при силовом ее замыкании влияют не только значения сил, их на правления и положение точек приложения, но и последовательность при ложения этих сил. В связи с этим возникает необходимость определения наилучшей последовательности приложения сил зажима.

Учитывая участие достаточно большого числа действующих факто­ров, исследование влияния на погрешность установки последовательно сти силового замыкания целесообразно проводить методом математиче ского моделирования на ЭВМ.

В процессе моделирования исследовалось влияние упругих переме щений на погрешность установки заготовки при разной последователь ности силового замыкания. Рассматривались упругие перемещения опор ных точек заготовки для одной схемы ее базирования при различном со ставе сил зажима и последовательности их приложения.

В модель были введены значения коэффициентов трения при кон такте заготовки с установочными и зажимными элементами приспособ ления. По рассчитанным значениям реакций, возникающих в опорных элементах приспособления, определялись силы трения. По силе зажима определялась сила грёния в стыке "заготовка - зажимной элемент". Эти силы представлялись как активные силы при расчете упругих перемете ний заготовки от действия последующих сил зажима.

Было проведено три серии экспериментов соответственно по четы рем схемам силового замыкания (рис. 1.9.18, а - в). В каждой серии экс­периментов проводилось изменение варианта последовательности при ложения сил зажима, их величин и коэффициентов трения, моделирую щих различные конструкции установочных элементов приспособления и состояние технологических баз заготовки. Усилия зажима изменялии, в диапазоне от 2 ■ 103 до 104 Н, что соответствует силам зажима.

Исследование влияния последовательности приложения силового замыкания на точность установки

Рис. 1.9.18. Схемы сил зажима при установке детали:

А - три параллельные силы; б - две силы; в - три силы по координатным осям

Наиболее часто применяемым при зажиме корпусных деталей. При ис­следованиях моделировалась установка заготовки на опоры со сфериче­ской головкой, исходя из чего жесткость опорных точек принималась 8 ■ 104 Н/мм.

Полученные в результате исследований данные показали следую­щее. Последовательное приложение параллельных друг другу сил зажи­ма, направленных на опоры, практически не оказывает влияние на изме­нение погрешности установки (рис. 1.9.18, а). Это видно из приведенных в табл. 1.9.4 значений погрешности установки, полученных при различ­ных вариантах последовательности приложения сил зажима, равных 6000 Н.

Картина меняется, если изменяется последовательность приложения сил, составляющие которых направлены по нормалям к разноименным плоскостям комплекта технологических баз заготовки (рис. 1.9.18, «)•

В табл. 1.9.4 приведены значения погрешности установки, соотвеї - ствующие шести вариантам последовательного приложения трех сил за­жима по схеме (рис. 1.9.18, в), показывающие влияние последних на по­грешность установки. Данные значения получены при следующих уело виях установки заготовки: силы зажима Р\ = Р2 = Р-у - 6000 Н; силы и Р2 приложены симметрично относительно опорных точек, что обеспечи­вало равенство реакций в опорных точках соответственно /, 2, .? и 4, 5, а сила />з - на точку б\ коэффициенты трения в стыках заготовки с устано­вочными элементами равны 0,2, с зажимными элементами равны 0,3 Данные коэффициенты трения соответствуют установке заготовок необ­работанными поверхностями на опоры со сферической головкой и зажи­му заготовки также по необработанным поверхностям.

Аналогичные изменения параметров погрешности установки в на правлении прикладываемых сил зажима происходят при последователь ном приложении двух сил (рис. 1.9.18, б). Это видно из табл. 1.9.4, где приведены значения параметров погрешности установки, соответствую щие двум вариантам последовательного приложения двух сил зажима Данные значения получены при указанных выше коэффициентах трения в стыках заготовки с элементами приспособления и силах зажима, рав ных 4000 Н.

Таблица 1.9.4

Последова­

Погрешность установки

Эскиз

Тельность приложе­ния сил зажима

Размерная, мм

Угловая,

О

Дх

Ду

Hz

Дф

Д\|/

ДО

Рх, Рг, Ръ

0,012

0,123

-0,116

0,418

0,229

-0,037

А

Ри Рз, Рг

0,012

0,123

-0,116

0,418

0,229

-0,037

Рг, РиРз

0,012

0,123

-0,116

0,418

0,229

-0,037

Рг, Рз, Р\

0,012

0,123

-0,116

0,418

0,229

-0,037

S а.

Р

, Рх, Pi

0,012

0,123

-0,116

0,418

0,229

-0,037

Ръ, Ръ Рх

0,012

0,123

-0,116

0,418

0,229

-0,037

Ри Рг, Рз

0,26

0,121

0,000

0,399

0,202

-0,013

»

РиРз, Рг

0,27

0,116

0,005

0,399

0,195

-0,017

<>

Рг, Ри Рз

0,18

0,138

-0,021

0,402

0,220

-0,008

Рг, Рз, Рх

0,188

0,120

-0,031

0,414

0,223

-0,009

S си

Рз, РиРг

0,279

0,096

-0,006

0,410

0,199

-0,022

Рз, Рг, Рх

0,254

0,098

-0,026

0,414

0,220

-0,022

Максимальная разница отклонений

0,099

0,042

0,036

0,015

0,028

-0,014

Рис. 1.9.18,6

РиРг Рг, Рх

0,2 0,173

0,160 0,160

-0,007 -0,018

0,406 0,410

0,204 0,214

-0,018 -0,015

Максимальная разница отклонений

0,027

0

0,011

0,004

0,01

0,003

Таблица 1.9.5

1 Іоследователь-

Точка М (рис. 1.9.18)

Точка /V (рис. 1.9.18)

Ность приложе­ния сил зажима

Д*

Ду

Дг

Д*

Ду

Дг

РиРг, Рг

-0,168

-0,163

-0,084

-0,229

-0,162

0,029

РиРг, Рг

-0,162

-0,167

-0,084

-0,219

-0,167

0,027

Pi, Рх, Рз

-0,2

-0,157

-0,073

-0,245

-0,156

0,034

Рг, Рз, Рх

-0,198

-0,171

-0,059

-0,246

-0,170

0,033

Рз, РиРг

-0,172

-0,184

-0,070

-0,234

-0,183

0,028

Рз, Pi, Рх

-0,165

-0,185

-0,06

-0,226

-0,184

0,033

Максимальное отклонение

0,038

0,028

0,025

0,027

0,028

0,007

Шесть параметров погрешности установки характеризуют измене­ние положения заготовки в процессе ее установки. При этом в сравнении с размерными параметрами погрешности установки незначительное из­менение угловых параметров может привести к значительным изменени­ям в положении отдельных точек заготовки, удаленных от начала ее ко­ординатной системы. В табл. 1.9.5 приведены значения перемещений двух точек заготовки с координатами М (100; 200; 100) и N (100; 0; 100) (см. рис. 1.9.18, в) при различных вариантах последовательного приложе­ния сил зажима, равных 2 • 103 Н.

Из приведенного исследования влияния последовательности прило­жения силового замыкания на точность установки детали или сборочной единицы показало, что последовательное приложение сил зажима вызы­вает изменение положения заготовки, объясняемое нарушением схемы силового замыкания, которое возникает за счет появления сил трения в стыках заготовки с элементами приспособления.

Изменение последовательности приложения сил зажима может вы­звать погрешность установки, соизмеримую с допуском.

Поэтому создание сил трения нужной величины в опорах позволяет регулировать влияние прикладываемых сил зажима на перемещение за­готовки в направлении, высоких требований точности по условиям ее установки. Это возможно за счет выбора рациональной последовательно сти приложения сил зажима, их величин и коэффициентов трения. Это позволяет управлять погрешностями установки.

Основы ТЕХНОЛОГИИ МАШИНОСТРОЕНИЯ

СОСТОЯНИЕ ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ МЕХАНОСБОРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА

ЭБ - это множество связанных между собой элементов технологи­ческих процессов, обрабатывающих и сборочных технологических систем. Связи между элементами возникают из обслуживания изделий тех­нологическими процессами, а последних - технологическими системами. В …

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО МАРШРУТА И ОПЕРАЦИЙ СБОРКИ ИЗДЕЛИЯ

Разработка технологического маршрута сборки изделия начинается с установления последовательности сборочного процесса. В соответствии с делением изделия на сборочные единицы различают общую сборку из­делия и сборку его сборочных единиц. Разработку последовательности …

Разработка технологической операции

Исходными данными для разработки операции являются изготавли­ваемые на операции МП, МПИ, их МТИ, а также МТБ, заготовительные модули, тип станка, такт выпуска, общее количество изготавливаемых деталей и др. В результате …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.