Основные положения теории базирования

База – это поверхность заготовки или сборочной единицы, с помощью которой ее ориентируют при установке для обработки на станке.

Базирование – это придаваемое заготовке (сборочной единице) положение, определяемое базами, относительно выбранной системы координат (ГОСТ 21495-76).

Основными схемами базирования являются: 1) базирование призматических деталей; 2) базирование цилиндрических деталей с длинной осью; 3) базирование цилиндрических деталей с короткой осью.

Каждая обрабатываемая заготовка призматической формы, если её рассматривать в системе трех взаимно перпендикулярных осей, имеет шесть степеней свободы: три перемещения вдоль осей Ox, Oy, Oz и три перемещения при повороте относительно этих же осей. Положение заготовки в пространстве определяются шестью координатами

Известно, что всякое твердое тело имеет в пространстве 6 степеней свободы относительно выбранной системы координат: поступательные движения по координатным осям и вращательные движения около каждой из них. Для обеспечения неподвижности заготовки в выбранной системе координат на нее необходимо наложить 6 двусторонних геометрических связей, для создания которых нужен комплект баз. Если заготовка должна иметь определенное количество степеней свободы, то соответствующее число связей снимается. Например, при обточке вала на станке его необходимо закрепить и в то же время обеспечивать вращение. Следовательно, при базировании вал будет лишен только 5 степеней свободы, а шестая степень свободы – вращение вокруг собственной оси – у него остается.

Базой может служить поверхность, сочетание поверхностей, ось, точка, принадлежащие заготовке (рис. 1).

Для придания в частности призматической заготовке соответствующего положения в выбранной системе координат x, y, z следует использовать комплект баз I, II, III , образующих систему координат x', y', z' (рис.2).

Связь заготовки с избранной системой координат символизирует опорная точка. Для лишения 6 степеней свободы заготовке требуется 6 неподвижных опорных точек, расположенных в трех перпендикулярных плоскостях (см. рис. 2).

Требование: точность базирования заготовки зависит от выбранной схемы базирования, т.е. схемы расположения опорных точек на базах заготовки. Опорные точки на схеме базирования изображают условными знаками (рис.3) и нумеруют порядковыми номерами, начиная с базы, на которой располагается наибольшее количество опорных точек, как показано для призматической заготовки (рис. 4).

А)

Б) В)

Г)

Рис. 1. Элементы заготовок, используемые в качестве баз:

а – база-поверхность; б – база-сочетание; в – база-ось; г – база-точка

Рис. 2. Комплект баз I, II, III и опорные точки 1,2,3,4,5,6 с двусторонними связями призматической заготовки: 1', 2', 3', 4', 5', 6' – проекции опорных точек на координатные плоскости.

Рис. 3. Условное обозначение опорных точек:

а – для боковых поверхностей - профиль; б – для поверхностей в плане (два варианта)

Технологические базы, о которых непосредственно идет речь в данной работе, используются для определения положения заготовки в процессе изготовления или ремонта, они бывают основные и вспомогательные. Основная технологическая база – это база, которая совпадает с конструкторской или измерительной. Например, при обработке шатунных шеек коленвала за технологическую базу принимают поверхность коренных шеек, которая является конструкторской.

Рис. 4. Пример расположения опорных точек на призматической заготовке

в проекциях с комплектом баз I, II, III

Вспомогательная технологическая база – специально созданная поверхность у заготовки для базирования при обработке, которая не участвует в выполнении служебного назначения изготовленной детали заготовки (центровочные отверстия у коленвала, например).

В связи с тем, что базирование связано с частичным или полным лишением степеней свободы заготовки в выбранной системе координат, установлена следующая разновидность баз: установочная, направляющая, двойная направляющая, опорная, двойная опорная. Приведенные примеры выбора комплектов баз с опорными точками для заготовок на рис. 4, 5, 6 позволяют сделать следующее заключение:

Установочная база – база 1 лишает заготовку трех степеней свободы: перемещения вдоль оси Z и поворота вокруг осей X иY за счет опорных точек 1, 2, 3.

Направляющая база – база II лишает заготовку двух степеней свободы: перемещения вдоль оси Y и поворота вокруг оси Z за счет опорных точек 4, 5.

Опорная база – база III лишает заготовку одной степени свободы: перемещения вдоль оси X за счет опорной точки 6.

Двойная направляющая база - база IV (поверхность цилиндра с опорными точками 1, 2, 3, 4) лишает заготовку четырех степеней свободы: перемещения вдоль осей X и Z и поворота вокруг них.

Двойная опорная база – база V лишает заготовку двух степеней свободы: перемещений вдоль двух осей X и Z (рис.5).

При базировании возможны явные и скрытые базы. Явные базы – это реальные поверхности, разметочные риски, точки пересечения рисок у заготовок. Скрытые базы – воображаемые плоскости, оси, точки у заготовок.

Выбор баз при механической обработке заготовки следует проводить с учетом трех основных принципов базирования: совмещение конструкторской, технологической и измерительной баз, постоянство технологических баз, последовательность баз. Только при этом достигается наивысшая точность обработки с минимальной погрешностью базирования и закрепления.

Рис. 5. Пример расположения опорных точек на цилиндрической заготовке с комплектом баз IV, III, III' (опорная база III' лишает заготовку возможности вращения вокруг оси У)

Рис. 6. Пример расположения опорных точек на дисковой заготовке с комплектом баз I, V, III'

На первой установке технологической операции за технологическую базу принимается необработанная поверхность заготовки, так называемая черновая база, которая должна иметь разовое использование. За черновую базу лучше принять поверхности, расположенные параллельно, перпендикулярно или концентрично технологической базе.

На последующих стадиях обработки за базу принимают обработанные поверхности заготовки.

За технологическую установочную базу принимается по возможности большая по длине и меньшая по ширине поверхность заготовки, при необходимости допускается искусственное увеличение базовых поверхностей в виде приливов, надставок.

На схемах установов, обрабатываемых заготовок, применяемых на операционных эскизах , в отличие от теоретических схем базирования для упрощения используют обозначения опор и зажимов, сокращая до минимума изображения опорных точек. Например, при базировании заготовки по плоской поверхности в качестве установочной базы достаточно указать один символ (проекцию) для опорных точек (рис.7).

Рис. 7. Схемы базирования заготовки по установочной базе – поверхность I: а) теоретическая схема базирования по поверхности I с опорными точками 1, 2, 3; б) схема базирования по поверхности I на операционном эскизе

Содержание отчета:

Задание:

- Изучить основные положения теории базирования;

- Ознакомиться с чертежами деталей, выданных преподавателем;

- Разработать теоретические схемы базирования заготовок по указанным чертежам на обработку наиболее ответственных поверхностей для одной или нескольких операций или установов;

- Разработать упрощенные схемы базирования на операционных эскизах для одной наиболее ответственной операции согласно предварительно составленным маршрутам технологических процессов изготовления деталей из персональных заданий;

- Провести анализ разработанных схем базирования согласно классификации баз: выявить, какие базы использованы по назначению, по количеству лишения степеней свободы, выдержаны ли принципы базирования и сделать выводы;

- Оформить отчет.

Методика проведения работы:

1. По предварительно выданным преподавателем чертежам детали и заготовки разработать маршрут механической обработки заготовки.

2. Определить обрабатываемые поверхности заготовки и базы, обозначив их соответствующими знаками на отдельно выполненном эскизе.

3. Для каждой технологической операции (по согласованию с преподавателем) разработать установочные эскизы со схемами базирования на бланках карт эскизов в соответствии с требованиями ГОСТ 3.1107-81.

4. Сделать пояснения к операционным эскизам, указав разновидности выбранных баз и количество лишенных степеней свободы на каждой из них.

5. Провести анализ разработанных схем базирования: выдержаны ли принципы базирования, правилен ли выбор баз по количеству лишенных степеней свободы; выявить явные, скрытые базы.

6.Оформить индивидуальный отчет с материалами, указанными выше.

Пример:

Для составления теоретической схемы базирования детали на рис.8 при растачивании отверстия d необходимо выдержать размер a , параллельность оси отверстия плоскости A , перпендикулярность оси отверстия в детали к плоскости Б в сечении Г-Г, симметричность отверстия относительно наружного контура.

Для того чтобы выдержать размер а и параллельность оси отверстия плоскости Б, надо зафиксировать положение поверхности А относительно инструмента, т.е. принять ее в качестве установочной базы.

Для того чтобы выполнить требование перпендикулярности оси отверстия к плоскости Б, необходимо эту плоскость принять в качестве направляющей базы.

Для выполнения требования симметричности отверстия относительно наружного контура следует принять плоскость симметрии заготовки в качестве скрытой опорной базы, что легко реализовать, используя в приспособлении вертикальный зажим в виде призмы.

Таким образом, задача решается при использовании комплекта из трех баз: явных установочной (I) и направляющей ( II) и скрытой опорной (III ). На рис. 9 приведена теоретическая схема базирования к рассматриваемому случаю обработки заготовки.

При выполнении схемы базирования на операционных (установочных) эскизах на бланке (в отчетах допускается на формате А4) необходимо соблюдать следующие требования ГОСТ 3.1105-84:

1. нанести контуры поверхностей обрабатываемой заготовки с небольшим количеством проекций;

2. правильно нанести символы условных обозначений на технологических базах;

3. поверхности, обрабатываемые на данном установе, изобразить жирным или цветным контуром и обозначить в окружности арабскими цифрами;

4. на предварительно обрабатываемых поверхностях заготовки достаточно указать полученные промежуточные размеры, на окончательно обработанных поверхностях указать необходимые размеры с предельными отклонениями и условными обозначениями шероховатости в соответствии с чертежами детали;

5. на последующих операционных эскизах обрабатываемые поверхности заготовки, обработанные ранее, обозначений размеров шероховатости не требуют;

6. на одном бланке операционного эскиза разрешается изображать схемы для нескольких установок одной технологической операции.

Рис. 9. Теоретическая схема базирования заготовки