Базирование в машиностроении

Базирование - придание заготовке или изделию требуемого положения относительно вы­бранной системы координат.

При механической обработке заготовок на станках базирование - придание заготовке тре­буемого положения относительно элементов станка, определяющих траектории движения пода­чи обрабатывающего инструмента.

Базы - поверхности, линии и точки заготовок, используемые при базировании.

Погрешности, связанные с траекторией относительно движения инструмента, зависят от рас­положения системы координат относительно приспособления, связанного с элементами станка, а также заготовки в системе координат «заготовка - приспособление». И в том и в другом случае ориентировка осуществляется базированием и созданием неподвижности. Эта задача расширяется наложением определенных ограничений (связей) на возможные перемещения заготовки в перенос­ном и относительном движениях.

Возможное перемещение - всякое воображаемое бесконечно малое перемещение точек меха­нической системы, допускаемое наложенными на систему связями, т.е. перемещение, которое воз­можно без нарушения связей.

Под связями подразумевают ограничения позиционного (геометрического) или кинематиче­ского характера, накладываемые на движение точек рассматриваемого тела (заготовки). Практиче­ски это тело, с которым соприкасается система при своем движении. Математическое выражение связей в виде уравнений содержит координаты точек механической системы, время и скорости то­чек данной системы. Связи подразделяются на стационарные и нестационарные, удерживающие и неудерживающие, голономные и неголономные. В технологии машиностроения рассматриваются все виды связей.

Нестационарный механизм, выходное звено которого меняется во времени, положен в основу горячей и холодной прокатки цилиндрических заготовок. Типичным представлением неголономности является метод обкатки при обработке шариков.

Соединение между двумя твердыми телами происходит в точке, по линии или по поверхности. В теории кинематические пары с замыканием по точке или по линии принято называть высшими парами. Кинематическая пара, которая может быть выполнена соприкосновением элементов ее звеньев по поверхности, называется низшей.

Таким образом, соединение двух звеньев, допускающих их относительную подвижность, есть кинематическая пара. Заготовка - звено, входящее в кинематическую пару. Соприкосновение эле­ментов заготовки обеспечивается геометрическим или силовым замыканием.

КЛАССИФИКАЦИЯ БАЗ

ПРИНЦИП СОВМЕЩЕНИЯ (ЕДИНСТВА) БАЗ

При назначении технологических баз для точной обработки заготовки в качестве технологиче­ских баз следует принимать поверхности, которые одновременно являются конструкторскими и измерительными базами детали, а также используются в качестве баз при сборке изделий.

При совмещении технологических, конструкторских и измерительных баз обработка заготов­ки осуществляется по размерам, проставленным в рабочем чертеже, с использованием всего поля допуска на размер, предусмотренного конструктором.

Если технологическая база не совпадает с конструкторской или измерительной базами, техно­лог вынужден производить замену размеров, проставленных в рабочих чертежах от конструктор­ских и измерительных баз, более удобными для обработки технологическими размерами, простав-

ленными непосредственно от технологических баз. При этом происходит удлинение соответст­вующих размерных цепей заготовки, и поля допусков на исходные размеры, проставленные от конструкторских баз, распределяются между вновь введенными промежуточными размерами, свя­зывающими технологические базы с конструкторскими базами и с обрабатываемыми поверхностя­ми. Это приводит к ужесточению допусков на размеры, выдерживаемые при обработке заготовок, к удорожанию процесса обработки и понижению его производительности.

При обработке паза на глубину 10HI4 (рис. 56.1, а) для упрощения конструкции приспособле­ния удобно установить заготовку на нижнюю поверхность В (рис. 56.1, г). Так как дно паза С свя­зано размером 10^+0,36 с верхней плоскостью А, эта плоскость является для паза конструкторской и измерительной базами. В данном случае технологическая база - поверхность В не совпадает с кон­структорской и измерительной базами и не связана с ними ни размером, ни условием правильного взаимного расположения.

Рис. 56.1. Фрезерование паза от опорной технологической базы В, не совпадающей с конструкторской (а-г)

Поскольку при работе на настроенном станке расстояние от оси фрезы до плоскости стола со­храняется неизменным (к = const), а следовательно, постоянен и размер с, отсутствующий на чер­теже, то размер глубины паза а = 10⁺⁰’³⁶ мм не может быть выдержан, так как на его колебание не­посредственно влияет погрешность размера мм, выдерживаемого на предыдущей опера­ции (рис. 56.1, б). Очевидно, что на операционном эскизе фрезерования паза в таком случае следует поставить технологический размер с, точность которого не зависит от предыдущей операции, а конструкторский размер а = 10⁺⁰’³⁶ мм целесообразно с эскиза снять.

Допуск размера с определяется из той же размерной цепи, в которой исходным размером является конструкторский размер а = 10⁺⁰’³⁶, так как весь расчет производится на основании пред­посылки, что размер а должен быть автоматически получен в пределах заданного конструктором допуска при выполнении составляющих размеров цепи b и с в пределах установленных для них допусков:

откуда

;

.

Подставляя соответствующие значения, получаем .

Так как допуск - величина существенно положительная и отрицательной быть не может, по­лученное уравнение не может быть решено без увеличения уменьшаемого или без уменьшения вы­читаемого. Допуск размера задан конструктором и не может быть увеличен, поэтому единствен­ным способом решения поставленной задачи является уменьшение вычитаемого, т.е. ужесточение допуска на размер . Уменьшение следует произвести таким образом, чтобы на размер и на технологический размер с были установлены технологически выполнимые допуски. Так как с тех­нологической точки зрения сложность выполнения размеров и одинакова (оба размера лежат в одном интервале размеров и получаются на горизонтально-фрезерном станке от опорной техноло­гической базы), допуск размера ужесточается до величины - 0,18 мм, равной половине допуска исходного размера . В этом случае на технологический размер с можно назначить допуск, близкий установленному допуску размера

Окончательно размер назначается с допуском, равным ближайшему стандартному с со­хранением установленного чертежом минусового отклонения поля допуска от номинала, т.е .

Тогда расчетный допуск технологического размера

Тс = 0,36 — 0,16 — 0,20 мм.

Предельные значения технологического размера с определяются из той же размерной цепи на рис. 56.1, в, т.е. а = - с:

; мм ;

; мм.

Расчетная величина размера - Окончательно принимается ближайшее стандарт­ное значение этого размера соответствующее значению .

Проверочный расчет на максимум и минимум: ; показывает, что предельные значения исходного конструкторского размера а находятся в границах предельных размеров, установленных чертежом, и пересчет размеров сделан правильно.

В случаях, когда стандартный размер, ближайший к расчетному технологическому размеру с, значительно отличается по величине своего поля допуска от расчетного, окончательно может быть принят расчетный размер с.

На основании проведенного расчета в операционных эскизах заготовки вместо чертежных размеров и должны быть проставлены новые размеры: и Таким образом, в связи с несовпадением технологической и конструкторской (измерительной) баз рабо­чему фактически приходится выдерживать заметно более жесткие допуски по сравнению с допус­ками, установленными конструктором. В рассмотренном случае вместо допусков по H14, установ­ленных чертежом, должны быть выдержаны допуски по h11 и b 1 1.

Если столь значительное повышение требуемой точности обработки приведет к чрезмерному снижению производительности и возрастанию себестоимости продукции, то может оказаться целе­сообразным использовать специальное приспособление, позволяющее осуществить фрезерование паза непосредственно от конструкторской базы А.

ПРИНЦИП ПОСТОЯНСТВА БАЗ

Принцип заключается в том, что при разработке технологического процесса необходимо стре­миться к использованию одной и той же технологической базы (не считая смены черновой базы), поскольку смена технологических баз увеличивает погрешность взаимного расположения поверх­ностей.

Пример. Требуется обеспечить совмещение оси четырех малых отверстий с осью централь­ного отверстия в пределах .Расточка центрального отверстия предусматривается на

Рис. 57.1. Применение принципа постоянства баз при расточке и сверлении

токарном станке, а сверление четырех малых отверстий в кондукторе (рис. 57.1). При использова­нии плоскостей A и В допуск не выполняется.

;

.

При использовании обеих операций от неизменной базы колебание величины укладывается в допуск .

При выполнении обеих операций от неизменной базы (от плоскости А), колебания величины смещений осей уменьшится, так как оно определяется из более короткой технологической размер­ной цепи.