СПОСОБ УСТАНОВКИ ЗАГОТОВКИ ПО СКРЫТОЙ БАЗЕ-ТОЧКЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2004 года по МПК B23Q3/00 

Изобретение относится к машиностроению. Может быть использовано при обработке деталей авиа- и автостроения, а также в других отраслях при установке деталей на станках по базе-точке.

Известны аналогичные способы установки заготовок (а.с. 850345, БИ, 28,81; а.с. 904978, БИ, 6, 82; а.с. 1815116, БИ, 18, 93; М.Е. Егоров и др. Технология машиностроения. - М.: Высшая школа, 1976, - 534 с. с.220, рис. 90), включающие базирование заготовки по скрытой базе-точке с последующим закреплением ее. Известные способы установки позволяют базировать по скрытой базе-точке. Однако они не позволяют решать техническую задачу, когда скрытая база-точка задана как точка пересечения оси симметрии (цилиндрической поверхности) и плоскости симметрии двух плоских поверхностей. Поэтому аналогичные способы не могут обеспечить требуемой точности и производительности.

В качестве прототипа по своей технической сущности наиболее близко к заявляемому способу установки заготовки подходит устройство (а.с. СССР 904978, B 23 Q 3/00, 15.02.1982, БИ, 6, 82), в котором реализован способ установки заготовки по скрытой базе-точке, полученной пересечением осей симметрии обрабатываемых поверхностей. Способ установки - прототип включает базирование заготовки, совмещение скрытых баз заготовки и устройства для усталости заготовки. Благодаря этому действию при установке заготовки удается “поймать” скрытую базу-точку. Однако способ установки - прототип не позволяет установить заготовку, когда скрытая база-точка должна быть реализована как точка пересечения оси симметрии цилиндрической поверхности и плоскости симметрии двух плоских поверхностей. Следовательно, он не обеспечивает требуемую точность и производительность.

Заявляемый способ установки заготовки лишен указанных недостатков. Он позволяет решить техническую задачу повышения точности расположения обрабатываемых поверхностей и производительности.

Сущность изобретения состоит в том, что (п.1) в способе установки заготовки по скрытой базе-точке, включающем базирование заготовки, совмещение скрытых баз заготовки и устройства для ее установки и закрепление заготовки, при этом используют заготовку, у которой скрытой базой-точкой является точка пересечения оси симметрии цилиндрической поверхности и плоскости симметрии двух параллельных поверхностей, базирование осуществляют сначала по основной базе посредством механизма установки по основной базе, а затем - по вспомогательной базе посредством механизма установки по вспомогательной базе с его одновременным поворотом до совмещения скрытых баз-точек заготовки и устройства с помощью механизма компенсации погрешности расположения основной и вспомогательной баз, а закрепление заготовки осуществляют по основной и вспомогательной базе с фиксацией положения упомянутого механизма компенсации относительно корпуса устройства.

Способ по п.1, при котором при базировании заготовки в качестве основной базы выбирают ось симметрии ее цилиндрической поверхности, а в качестве вспомогательной - плоскость симметрии ее двух параллельных плоских поверхностей.

Способ по п.1, при котором при базировании заготовки в качестве основной базы выбирают плоскость симметрии ее двух параллельных плоских поверхностей, а в качестве вспомогательной - ось симметрии цилиндрической поверхности заготовки.

Известны аналогичные устройства для осуществления способа установки заготовки (а.с.904978; БИ, 6, 82; М.Е. Егоров и др. Технология машиностроения. - М.: Высшая школа, 1976, с.220, рис. 90), содержащие корпус, механизмы установки по основной базе, механизм установки по вспомогательной базе, механизм компенсации погрешности расположения. Аналогичные устройства позволяют устанавливать заготовку по скрытой базе-точке. Однако аналогичные устройства имеют недостатки, а именно они не позволяют установить заготовку, когда скрытая база-точка задана точкой пересечения оси симметрии и плоскости симметрии. Таким образом, они не обеспечивают требуемой точности, а в связи с необходимостью выверки - и производительности.

В качестве прототипа наиболее близко к заявляемому устройству по своей технической сущности подходит устройство (М.Е. Егоров и др. Технология машиностроения. - М.: Высшая школа, 1976. - 534с., с.220, рис, 90), содержащее корпус, механизм установки по основной базе, механизм установки по вспомогательной базе, механизм компенсации погрешности расположения. Устройство-прототип позволяет устанавливать заготовки по скрытой базе-точке, реализованной точкой пересечения оси симметрии и явной плоской поверхности. Однако оно имеет недостаток, состоящий в невозможности базировать заготовки в случае скрытой базы-точки, как точки пересечения скрытых баз.

Заявляемое устройство лишено указанного недостатка.

Устройство позволяет решить техническую задачу повышения точности расположения обрабатываемых поверхностей и производительности.

Сущность изобретения состоит в том, что (п.4) устройство для установки заготовки по скрытой базе-точке, содержащее корпус, механизм установки по основной базе, механизм установки по вспомогательной базе и механизм компенсации погрешности расположения основной и вспомогательной баз в виде шаровой опоры, отличается тем, что оно снабжено механизмом закрепления механизма компенсации погрешности относительно корпуса, а механизм установки по вспомогательной базе расположен на упомянутом механизме компенсации с возможностью перемещения.

Устройство по п.4 отличается тем, что механизм установки по вспомогательной базе выполнен в виде самоцентрирующих тисков при выборе в качестве основной базы оси симметрии цилиндрической поверхности заготовки, а в качестве вспомогательной - плоскости симметрии двух параллельных плоских поверхностей заготовки и установлен с возможностью перемещения в направлении и от основной базы.

Устройство по п.4 отличается тем, что механизм установки по вспомогательной базе выполнен в виде цангового механизма при выборе в качестве основной базы плоскости симметрии двух параллельных плоских поверхностей заготовки, а в качестве вспомогательной - оси симметрии цилиндрической поверхности и установлен с возможностью перемещения в направлении и от вспомогательной базы.

Отличительные признаки изобретений. В заявляемых способах установки заготовки по сравнению с прототипом появились новые действия - базирование заготовки по вспомогательной базе с одновременным поворотом механизма установки по вспомогательной базе посредством механизма компенсации погрешности расположения, фиксирование положения механизма компенсации погрешности расположения.

В заявляемом устройстве по сравнению с устройством-прототипом изменилась структура за счет введения новых механизмов и изменилась связь элементов за счет разного расположения механизма установки по вспомогательной базе на механизме компенсации погрешности расположения в зависимости от характера задания основной и вспомогательной баз.

Названных отличительных признаков не обнаружено не в способе и устройствах-прототипах, не в других известных технических решениях. Эти отличительные признаки позволяют решить новую техническую задачу установки заготовки по скрытой базе-точке, заданной точкой пересечения оси симметрии цилиндрической поверхности и плоскости симметрии двух параллельных плоскостей, без выверки, что позволяет повысить точность и производительность. Следовательно, отличительные признаки изобретения являются существенными.

Графические материалы заявки содержат.

фиг.1 - чертеж детали-заготовки, совмещенный со схемой ее базирования (основная база-ось симметрии, вспомогательная база-плоскость симметрии двух наружных плоскостей);

фиг.2 - схема устройства для установки заготовки, изображенной на фиг.1;

фиг.3 - схема погрешности расположения основной и вспомогательной баз заготовки, изображенной на фиг.1;

фиг.4 - графики действий при реализации способа установки заготовки;

фиг.5 - чертеж детали-заготовки, совмещенный со схемой ее базирования (основная база - плоскость симметрии двух наружных плоских поверхностей, вспомогательная база - ось симметрии цилиндрической поверхности);

фиг.6 - схема устройства для установки заготовки, изображенной на фиг.5.

Способ и устройство в статике. Заготовка 1 имеет центральную ось симметрии А (фиг.1), представляющую собой ось симметрии наружной цилиндрической поверхности 1; плоскость симметрии В двух наружных плоских поверхностей 2, 3; скрытую базу-точку Б - точку пересечения оси симметрии А и плоскости симметрии В. В данной детали ось симметрии А представляет собой основную конструкторскую базу, а именно двойную направляющую базу, т.к. она лишает деталь 4-х степеней свободы 1-4 и определяет положение этой детали в сборочной единице. Плоскость симметрии В является вспомогательной конструкторской базой, т.к. определяет положение других деталей относительно данной детали (после сборки). Устройство для осуществления способа установки заготовки 1 содержит корпус 2, механизм 3 для установки по вспомогательной базе в виде самоцентрирующих тисков; механизм 5 компенсации погрешности расположения в виде шаровой опоры; механизм 6 перемещения механизма 4 установки по вспомогательной базе; механизм 7 фиксации механизма перемещения 6; механизм 8 перемещения механизма 3 установки по основной базе - симметрии; механизм (условно не показан) фиксации механизма 8 перемещения; механизм 9 фиксации механизма 5 компенсации погрешности и расположения. Заготовка 1, установленная в устройстве, имеет возможность контактировать наружной цилиндрической поверхностью 1, реализующей основную технологическую базу - ось симметрии А, с установочными элементами в виде цанги 10 механизма 3 для установки по основной базе (фиг.2). Двумя плоскостями 2 и 3, реализующими вспомогательную базу - плоскость симметрии В, заготовка 1 имеет возможность контактировать с двумя губками 11 и 12 механизма 4 для установки по вспомогательной базе В. Губки 11, 12 самоцентрирующих тисков имеют возможность синхронно перемещаться вдоль оси О_пУ от винта 13 вращением за хвостовик 14. При этом, например, губка 11, может быть выполнена откидной. Вследствие наличия погрешности расположения основной и вспомогательной баз друг относительно друга, например, в виде отклонения от перпендикулярности на величину угла α, при контакте губок 11, 12 с поверхностями 2’, 3’ механизм 4 одновременно со сферической шайбой 15 имеет возможность поворачиваться вокруг точки О_п. Имеется возможность производить закрепление губками 11, 12 и поворот вокруг точки О_п до совмещения скрытых баз точки Б заготовки и точки О_п устройства. При этом сферическая шайба 15 механизма 5 компенсации погрешности расположения лишена возможности произвольною поворота ее вокруг осей О_пХ и О_пУ благодаря наличию винта 16 и штырей 17, подпружиненных относительно корпуса 1 (пружины условно не показаны). После этого имеется возможность фиксирования механизма 5 компенсации погрешности расположения, а именно сферической шайбы 15 посредством тяги 9 механизма фиксации. Далее имеется возможность фиксирования механизма 8 перемещения механизма 3 установки по базе-оси симметрии (механизм фиксирования условно не показан) относительно корпуса 2, а также фиксирования механизма 4 на сферической шайбе 15 посредством механизма 7.

При реализации срытой базы-точки точкой пересечения Б (фиг.5) основной базы - плоскости А симметрии двух плоскостей 2, 3 со вспомогательной базой - осью симметрии А механизм 3 в виде цангового механизма расположен на механизме 15 компенсации погрешности расположения, выполненном в виде шаровой опоры (фиг.6). Шаровая опора содержит сферическую шайбу 15, которая на корпусе 2 установлена с возможностью поворота вокруг точки О_п, подпружинена относительно корпуса 2 пружинами 18, удерживаемыми гайками 19. Сферическая шайба 15 в этом случае имеет возможность быть зафиксированной относительно корпуса 2 посредством тяги 9 и рукоятки 20.

Способ установки заготовки и устройство для его осуществления в динамике. Для обработки партии деталей выбирают то устройство, которое соответствует основной и вспомогательной базам, т.е. их соотношению: толи ось симметрии, толи плоскость симметрии - основная база? В первом случае выбирают устройство, аналогичное изображенному на фиг.2, во втором - на фиг.5. Настраивают устройство, выбирая типоразмер установочных элементов, конструкции самоцентрирующих тисков с или без откидной губки 11. Настраивают размеры расположения самоцентрирующих тисков 4 на механизме 5 компенсации погрешности расположения и механизм 3 цанговый на механизме 8 его перемещения. Устанавливают заготовку 1 хвостовой частью в цанговый механизм. Приводят в действие механизм 3 установки по основной базе-оси симметрии. При этом цангу 10 перемещают вдоль оси О_пУ от точки О_п до состояния наименьшего зазора между поверхностью заготовки 1 и отверстием цанги 10. Заготовку 1 поворачивают вокруг оси О_пУ и одновременно опускают ее в отверстие цанги 10, так чтобы она могла расположиться между губками 11, 12. Приводят в действие механизм 4 установки по вспомогательной базе, т.е. самоцентрирующие тиски. Поворотом хвостовика 14 сводят губки 11, 12, пока они не коснутся заготовки 1. В связи с наличием погрешности расположения α система механизма 4 вместе с заготовкой 1 поворачивается вокруг точки О_п и одновременно перемещается вдоль оси О_пУ, пока не совместятся точки О_п и Б. Механизм 4 фиксируют на механизме 5 компенсации погрешности расположения, а именно на сферической шайбе 15, посредством механизма 7, а сферическую шайбу 15 относительно корпуса 2 посредством тяги 9. В этом положении скрытые базы-точки заготовки Б и устройства О_п совмещены друг с другом. Механизмом 5 установки по основной базе заготовку окончательно закрепляют, втягивая цангу 10 во внутрь механизма 3 с требуемым усилием закрепления. Обрабатывают поверхности, заданные размерами от измерительной скрытой базы-точки Б. По окончании операции заготовку 1 снимают с устройства, выполняя все указанные ранее действия в обратном порядке. Таким образом, на установку заготовки 1 затрачивают время t_y (фиг.4). Последовательность всех перемещений и поворотов заготовки и основных механизмов показана на циклограмме (фиг.4). На фиг. 4 введены следующие обозначения: МУОБ - механизм установки по основной базе; МУВБ - механизм установки по вспомогательной базе; МКПР - механизм компенсации погрешности расположения; У, Х - перемещения по осям О_пУ, О_пХ; ϕО_п - поворот вокруг точки О_п. Фиг.4 содержит следующие графики: а - перемещения заготовки по оси О_пУ; б - поворота заготовки около точки О_п; в - перемещения заготовки по оси О_пХ; г - перемещения МУОБ по оси О_пХ; д - перемещения МУВБ по оси О_пУ; е - поворот МКПР около точки О_п. Время соответствует: t₁ - перемещению заготовки при ее вставлении в цангу; t₂ - поворочу заготовки при ее установке; t₃ - перемещению заготовки вдоль оси О_пХ; t₄ -- перемещению МУВБ по оси О_пУ; t₅ - повороту МКПР при сдвиге губок МУВБ; t₆ - повороту МКПР при его фиксации; t₇ - перемещению МУВБ при его фиксации; t₈ - перемещению МУОБ и заготовки при закреплении заготовки.

Пример реализации изобретения. Необходимо обработать деталь “вилка” от шасси самолета. Деталь во многом аналогична изображенной на фиг.1. Отверстия и пазы, которые необходимо создать и обработать, заданы размерами от скрытой базы-точки, являющейся точкой пересечения оси симметрии двух наружных плоских поверхностей вильчатой части детали. Заготовку устанавливают в устройство, аналогичное изображенному на фиг.2. Для этого заготовку хвостовиком базируют в цанговом зажимном механизме и дальнейшие действия выполняют согласно последовательности, изложенной выше. После окончания установки обрабатывают упомянутые выше отверстия и пазы. Затем заготовку снимают из устройства, выполняя действия в обратном порядке.

Таким образом, заявляемые способ установки заготовки и устройство для его осуществления позволяют повысить точность и производительность.

Способ установки заготовки и устройство можно использовать и для обработки других деталей, в которых ось симметрии является осью отверстий, т.е. внутренней цилиндрической и конической поверхностей, а плоскостью симметрии является плоскость, относящаяся к внутренним или комбинации внутренних и наружных поверхностей.

Экономический эффект использования заявляемых способа установки и устройства может быть определен исходя из двух посылок. Первая посылка учитывает экономию времени на установку заготовок без выверки. Вторая посылка учитывает повышение эксплуатационных свойств изделий. В конечном счете уменьшаются эксплуатационные расходы и количество необходимых машин для выполнения одного и того же объема работ.

Изобретения относятся к машиностроению и могут быть использованы при обработке деталей авиа- и автостроения и в других отраслях при установке заготовок по скрытой базе-точке. Способ включает базирование заготовки, совмещение скрытых баз заготовки и устройства для ее установки и закрепление заготовки, у которой скрытой базой-точкой является точка пересечения оси симметрии цилиндрической поверхности и плоскости симметрии двух параллельных плоских поверхностей. Базирование осуществляют сначала по основной базе посредством механизма установки по основной базе, а затем - по вспомогательной базе посредством механизма установки по вспомогательной базе с его одновременным поворотом до совмещения скрытых баз-точек заготовки и устройства с помощью механизма компенсации погрешности расположения основной и вспомогательной баз, а закрепление заготовки осуществляют по основной и вспомогательной базам с фиксацией положения упомянутого механизма компенсации относительно корпуса устройства. Устройство содержит корпус, механизм установки по основной базе, механизм установки по вспомогательной базе и механизм компенсации погрешности расположения основной и вспомогательной баз в виде шаровой опоры. При этом оно снабжено механизмом закрепления механизма компенсации погрешности относительно корпуса, а механизм установки по вспомогательной базе расположен на упомянутом механизме компенсации с возможностью перемещения. Использование изобретений ведет к повышению точности расположения обрабатываемых поверхностей и производительности обработки. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ установки заготовки по скрытой базе-точке, включающий базирование заготовки, совмещение скрытых баз заготовки и устройства для ее установки и закрепление заготовки, при этом используют заготовку, у которой скрытой базой-точкой является точка пересечения оси симметрии цилиндрической поверхности и плоскости симметрии двух параллельных плоских поверхностей, отличающийся тем, что базирование осуществляют сначала по основной базе посредством механизма установки по основной базе, а затем - по вспомогательной базе посредством механизма установки по вспомогательной базе с его одновременным поворотом до совмещения скрытых баз-точек заготовки и устройства с помощью механизма компенсации погрешности расположения основной и вспомогательной баз, а закрепление заготовки осуществляют по основной и вспомогательной базам с фиксацией положения упомянутого механизма компенсации относительно корпуса устройства.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при базировании заготовки в качестве основной базы выбирают ось симметрии ее цилиндрической поверхности, а в качестве вспомогательной - плоскость симметрии ее двух параллельных плоских поверхностей.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при базировании заготовки в качестве основной базы выбирают плоскость симметрии ее двух параллельных плоских поверхностей, а в качестве вспомогательной - ось симметрии цилиндрической поверхности заготовки.4. Устройство для установки заготовки по скрытой базе-точке, содержащее корпус, механизм установки по основной базе, механизм установки по вспомогательной базе и механизм компенсации погрешности расположения основной и вспомогательной баз в виде шаровой опоры, отличающееся тем, что оно снабжено механизмом закрепления механизма компенсации погрешности относительно корпуса, а механизм установки по вспомогательной базе расположен на упомянутом механизме компенсации с возможностью перемещения.5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что механизм установки по вспомогательной базе выполнен в виде самоцентрирующих тисков при выборе в качестве основной базы оси симметрии цилиндрической поверхности заготовки, а в качестве вспомогательной - плоскости симметрии двух параллельных плоских поверхностей заготовки и установлен с перемещением в направлении и от основной базы.6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что механизм установки по вспомогательной базе выполнен в виде цангового механизма при выборе в качестве основной базы плоскости симметрии двух параллельных плоских поверхностей заготовки, а в качестве вспомогательной - оси симметрии цилиндрической поверхности и установлен с перемещением в направлении и от вспомогательной базы.