Классификация баз. Базирование

Все многообразие поверхностей деталей изделий машиностроения сводится к четырем видам: исполнительные поверхности (поверхности, с помощью которых деталь выполняет свое служебное назначение), основные базы, вспомогательные базы, свободные поверхности, определяющие в сочетании с другими поверхностями детали ее конструктивные формы и не сопрягающиеся с другими поверхностями. Обычно эти поверхности остаются необработанными.

База в общем, виде представляет собой поверхность или выполняющее ту же функцию сочетание поверхностей, ось, точку, принадлежащую заготовке или изделию и используемую для базирования. Любая база, прежде всего, характеризуется числом степеней свободы, которых она лишает заготовку.

Для обеспечения определенного положения обрабатываемой заготовки на столе станка или в приспособлении необходимо решить задачу базирования заготовки с заданной точностью. Аналогичную задачу приходится решать, когда необходимо соединить с требуемой точностью детали и сборочные единицы.

Под базированием понимается процесс придания заготовке или изделию требуемого положения относительно выбранной системы координат. Базирование необходимо на всех стадиях создания изделия: при конструировании, изготовлении, измерении, а также при рассмотрении изделия в сборе. Отсюда вытекает необходимость разделения баз по назначению на три вида: конструкторские, технологические и измерительные.

Группу конструкторских баз составляют основные и вспомогательные базы. Это подразделение конструкторских баз действительно как для изображения изделия на чертеже, так и для изготовленного (в сборе) изделия. Основными базами считают конструкторские базы, определяющие положение самой детали в изделии относительно других деталей, иначе – такие поверхности, которыми детали устанавливаются в сборочной единице. За вспомогательные базы принимают конструкторские базы, определяющие положение присоединяемой детали относительно данной. Конструкторские базы являются реальными поверхностями элементов изделия.

Таким образом, основные и вспомогательные конструкторские базы соприкасаются.

Допустим, что вал 1 требуется установить в корпусе редуктора (рис. 1.1). Цилиндрические поверхности шеек вала 2, 3 и торец вала 4 будут его основными базами, так как эти поверхности определяют положение вала относительно корпуса и этими поверхностями вал устанавливается в корпусе.

Для шкива 5 и червячной шестерни 12, устанавливаемых на вал, основными базами будут внутренние цилиндрические поверхности 6, 10 и торцы 15,16.

Вспомогательными базами корпуса являются цилиндрические поверхности расточек в корпусе 8, 7, так как на эти поверхности устанавливаются втулки 13 и 14, служащие опорами вала.

Рис. 1.1

Вспомогательными базами вала являются цилиндрические поверхности шеек вала 11 и 9, которые находятся в контакте с шестерней и шкивом, торец фланца 17 и буртик вала 18.

Технологические базы, используемые для определения положения детали или изделия в процессе их изготовления или ремонта, устанавливают связь между расположением лезвия инструмента и обрабатываемойдетали. Технологическими базами могут быть плоские поверхности, наружные и внутренние цилиндрические и конические поверхности, поверхности центровых отверстий, поверхности зубьев зубчатых колес, резьбы, разные криволинейные поверхности и др.

К измерительным базам относятся такие поверхности детали, от которых при механической обработке производится измерение размеров, расстояний или относительных поворотов. Измерительные базы связывают инструмент с деталью непосредственно. Они могут совпадать и не совладать с технологическими базами.

Базирование основывается на правиле шести точек, суть которого заключается в том, что для придания детали вполне определенного положения в пространстве необходимо лишить ее шести степеней свободы (трех поступательных и трех вращательных движении относительно трех взаимно перпендикулярных осей). Применительно к механической обработке это означает, что деталь должна иметь шесть опорных точек при установке в приспособлении или непосредственно па столе станка.

Законы базирования являются общими для всех стадий создания изделий. Поэтому независимо от назначения базы могут различаться по отнимаемым от базируемой заготовки, детали или сборочной единицы степеням свободы и по характеру проявления (по конструктивному оформлению).

По лишаемым степеням свободы различают установочную, направляющую, опорную, двойную направляющую и двойную опорную базы. В качестве установочной базы для создания большей точности положения и устойчивости детали следует выбирать поверхность наибольших габаритных размеров, а опорные точки размещать как можно дальше одну от другой. В качестве направляющей базы принимают плоскость наибольшей протяженности, а опорной - любую поверхность безотносительно к ее размерам. Двойная направляющая база лишает заготовку или изделие четырех степеней свободы – перемещений вдоль двух координатных осей и поворотов вокруг этих осей. Двойная опорная база лишает заготовку двух степеней свободы – перемещений вдоль двух координатных осей.

При проектировании технологических процессов и приспособлений следует принятые опорные точки наносить на чертеж, причем все опорные точки изображаются условными знаками и нумеруются порядковыми номерами, начиная с базы, на которой располагается наибольшее количество опорных точек. При наложении в какой-либо проекции одной опорной точки на другую изображается одна точка, а около нее проставляют номера совмещенных точек. Острие условного знака опорной точки должно быть направлено на деталь или на ось детали, если при установке детали на базирующие элементы ее ось будет занимать одно и то же положение. Размеры условного знака опорной точки должны соответствовать ГОСТ 21495—76.

Распределение опорных точек на поверхностях детали зависит в конечном итоге от конструкции приспособления, т. е. от расположения установочных элементов в приспособлении. Поэтому чрезвычайно важно, чтобы на схеме базирования опорные точки были проставлены четко - это дает возможность без лишних дополнительных пояснений представить основную идею базирования детали в приспособлении, то есть представить конструктивную схему приспособления.

При сборке, обработке на станке или измерении базирование конкретных деталей и сборочных единиц осуществляется по реальным поверхностям, которое не может быть идеально точным вследствие неизбежных погрешностей формы и размеров этих поверхностей. Именно в связи с этим часто оказывается удобным рассматривать идеализированные схемы базирования, в которых базами могут являться воображаемые плоскости, оси симметрии и точки. Для таких случаев целесообразно ввести понятие об условных (скрытых) базах.

Условные (скрытые) базы - базы заготовки или изделия в виде воображаемой плоскости, оси или точки. Так, например детали типа валов и дисков удобно устанавливать по наружной цилиндрической поверхности в призму (рис. 1.2). Допустим, что при такой установке заготовки требуется обработать паз, симметрично расположенный относительно одной из плоскостей симметрии детали (следом ее на чертеже является ось У – У).

Рис. 1.2  

При установке идеально выпол-ненного по форме цилиндриче-ской поверхности вала в призму, изготовленную также идеально в части равенства углов, плоскость симметрии призмы совпадает с плоскостью симметрии заготовки. Таким образом, при плоском изображении рассматриваемой схемы базирования ось У - У является базой заготовки. Размер же, определяющий глу-бину паза, задается обычно от нижней (точка А) или верхней (точка Б) образующей цилиндри-ческой поверхности или от ее оси (точка О). Положение этих

точек в каждой конкретной детали может изменяться в соответствии с фактическим размером базы (D).

Осуществить настройку операции на глубину паза в конкретном приспособлении можно лишь относительно неподвижной точки С - геометрического центра призмы. Эта точка и будет являться условной базой.

Если продолжить далее рассмотрение типовых схем базирования цилиндрических деталей, можно убедиться, что здесь в подавляющем большинстве случаев мы также имеем дело с условными базами. Так, при использовании для установки и закрепления деталей самоцентрирующих приспособлений базой является наружная или внутренняя цилиндрическая поверхность. Условная же база представляет собою ось симметрии приспособления, относительно которой перемещаются с одинаковой скоростью центрирующие элементы приспособления.

Рис. 1. 3

При установке деталей в патронах (рис. 1.3, а), призмах (рис. 1.3, б) или цангах (рис. 1.3, в), когда не требуется точной ориентации заготовки в направлении поворота относительно своей оси или перемещения вдоль этой оси, также используют скрытые базы (точки 5 и 6). Показать реальные опорные точки не представляется возможным, так как в данных случаях заготовка лишается возможности поворота и перемещения за счет сил трения, возникающих в месте контакта ее цилиндрической поверхности и кулачков патрона, призмы или цанги после приложения силы закрепления.

При установке в центрах базами являются конические поверхности центровых отверстий. Условной же базой является ось детали, которая при установке заготовки должна совпадать с линией центров станка или приспособления.

Для установки заготовки на плоскошлифовальном станке при шлифовании плоскости необходима только установочная база, на которой расположатся три опорные точки. Этой плоскостью заготовка устанавливается на стол станка, верхнюю плоскость которого можно представить как координатную плоскость. Однако при установке заготовки на магнитную плиту под действием магнитного потока она полностью лишается всех шести степеней свободы. Условными базами в данном примере являются две координатные плоскости, проведенные перпендикулярно конструктивно оформленной базе - плоскости стола станка.

Скрытые базы, как правило, мысленно проводятся по осям симметрии заготовки, но их можно проводить и параллельно им.

В практике, чтобы сократить время на установку заготовки, скрытые базы часто материализуют, то есть в приспособлении или на столе станка предусматривается устройство таких установочных элементов, которые бы придавали заготовке при ее базировании вполне определенное положение. В отдельных случаях подобная материализация может быть выполнена путем проведения рисок и нанесения точек, ориентируясь на которые можно было бы быстро придать заготовке требуемое положение.

Материализация скрытых баз преследует иногда цель воспринять силы резания и закрепления. Наглядно это можно видеть на примере фрезерования плоскости А (рис. 1.4).

Для получения размера а достаточно иметь одну установочную базу (точки 1, 2, 3). Прежде чем приступить к обработке, заготовка должна быть закреплена, для этого нужно приложить силу к одной из боковых поверхностей заготовки так, чтобы другая противоположная поверхность прилегала к каким - то опорным точкам (установочным элементам). В данном случае, учитывая направление движения инструмента, целесообразно, чтобы поверхность С опиралась на опорную точку 6,а, тогда сила закрепления Q и сила резания P будут восприниматься этой опорной точкой. Таким образом, скрытая база, на которой расположена точка 6, материализуется опорной точкой 6,а.

Для полного базирования заготовки необходимо, чтобы вторая скрытая база (на которой расположены точки 4 и 5) была бы также материализована.

Рис. 1.4

Это достигается созданием двух опорных точек 4а и 5а, на которые будет опираться заготовка поверхностью Е. Материализация скрытых баз приводит, по существу, к появлению всех трех базирующих поверхностей.

Из приведенных примеров следует, что условные базы в системе заготовка - приспособление материализуются с помощью установочных элементов приспособления.

Выбор баз имеет важное значение при проектировании технологических процессов и технологической оснастки.

Приступая к базированию детали, необходимо прежде всего выяснить, какие технические требования предъявляются к ее изготовлению, какие параметры и от каких поверхностей должны быть выдержаны, чтобы обеспечить требуемую точность обработки. Затем следует выбрать технологические базы, учитывая при этом следующие основные положения:

1) Использовать принцип совмещения баз, по возможности совмещать технологические базы с измерительной базой. Наилучшие результаты достигаются при совмещении технологической, измерительной и конструкторской баз. Возможность совмещения технологической, измерительной и конструкторской баз при обработке детали должна учитываться конструктором в процессе проектирования и технологом при разработке технологии.

2) Соблюдать принцип постоянства (единства) баз, используя одни и те же базы на возможно большем числе технологических операций.

Целесообразность соблюдения этого принципа особенно необходима, если измерительные базы при выполнении различных операций переменны и в связи с этим трудно осуществить принцип совмещения баз. Для соблюдения принципа постоянства баз в ряде случаев на деталях создают вспомогательные технологические базы, не имеющие конструктивного назначения. Это - центровые отверстия валов, специально обработанные отверстия в корпусных деталях и др. Если по условиям обработки не удается выдержать принцип постоянства баз, то в качестве новой базы принимают обработанную поверхность, по возможности наиболее точную и обеспечивающую жесткость установки заготовки. Если вновь принятая база не является измерительной, то производят расчет допуска на размер, получаемый с учетом появляющейся погрешности базирования и, если необходимо, ужесточают допуск на размер, определяющий положение новой технологической базы относительно измерительной.

3) Обеспечить необходимую ориентацию заготовки в приспособлении и вполне определенное положение относительно принятой системы координат, чтобы лишить заготовку всех шести степеней свободы. На заготовку нужно наложить шесть связей, для размещения которых необходим комплект из трех баз.

4) Обеспечить достаточную устойчивость и постоянство положения детали за счет соответствующих размеров базовых поверхностей и их взаимного расположения.

5) Принимать в качестве технологических баз поверхности детали, связанные точными параметрами (размерами, относительными поворотами) с поверхностью, подлежащей обработке на данной операции, то есть принятые базы не должны по возможности давать погрешностей базирования.

При наличии погрешностей базирования расчетом проверяется их влияние на точность получаемого размера.

Конкретно при выборе технологических баз следует учитывать целый ряд факторов, которые в каждой конкретной задаче могут иметь различную значимость. К таким факторам относятся:

а) точность и состояние базирующих поверхностей;

б) размерные связи между поверхностями детали;

в) удобство и быстрота установки и закрепления заготовки в приспособлении, то есть обеспечение высоких эксплуатационных характеристик приспособления при осуществлении его в металле.

Дата добавления: 2015-07-17