Основные положения теории базирования

ТЕМА 5. ОСНОВЫ БАЗИРОВАНИЯ В АВТОМОБИЛЕСТРОЕНИИ

Для правильной работы каждой машины необходимо обеспечить определенное взаимное расположение ее деталей и сборочных единиц. При изготовлении деталей на станках заготовки должны быть правильно ориентированы относительно механизмов и узлов станка, которые определяют траекторию перемещения режущего инструмента относительно заготовки. Задачи взаимной ориентации деталей и сборочных единиц в машинах при их сборке и заготовок на станках при изготовлении деталей решаются посредством базирования.

Базированием называется придание изделию требуемого положения относительно выбранной системы координат. Применительно к проектированию или сборке под базированием понимают придание детали или сборочной единице требуемого положения относительно других составных частей изделия. При механической обработке на станках базированием принято считать придание заготовке требуемого положения относительно элементов станка, определяющих траекторию перемещения обрабатывающего инструмента.

Положения теории базирования, основные термины и определения приведены в ГОСТ 21495-82.

Основные положения теории базирования

Положение любого тела в пространстве (в том числе и заготовки при обработке) характеризуется шестью степенями свободы, определяющими возможность его перемещения и поворота относительно трех координатных осей (перемещения вдоль осей ОХ, ОУ, OZ и поворот вокруг этих осей). Согласно теоретической механике требуемое положение твердого тела относительно выбранной системы координат достигается наложением геометрических связей. При наложении геометрических связей тело лишается определенного количества степеней свободы и, если оно лишено 6-ти степеней свободы, тело становится неподвижным в системе ОХУZ.

Наложение геометрических связей достигается через соприкосновение поверхностей тела с поверхностями других тел, к которым оно присоединятся и через приложение сил (или пар сил) для обеспечения контакта между ними.

Поверхность или выполняющее ту же функцию сочетание поверхностей, ось, точка, принадлежащие заготовке или изделию и используемые для их базирования, называют базой или базирующей поверхностью.

В практических условиях тело может контактировать с поверхностями других тел, определяющими его положение, лишь по определенным площадкам, которые условно можно считать точками контакта. Поэтому шесть геометрических связей, лишающих тело возможности двигаться в шести направлениях, могут быть созданы контактом соединяемых тел в шести точках. Это определяет правило шести точек в технологии машиностроения. Эти точки расположены на 3х координатных плоскостях, 3х базах.

Опорная точка-точка, символизирующая одну из связей заготовки изделия с выбранной системой координат.

Рис.5.1. I … III – базы детали; 1…6 – опорные точки на базах

База может быть проектной и действительной. Проектная база - база, выбранная при проектировании изделия, технологического процесса изготовления или ремонта этого изделия. Действительная база - база фактически используемая в конструкции при изготовлении детали или узла эксплуатации или ремонте.

Схемой базирования называют расположение опорных точек на выбранных базах. Все опорные точки на схеме изображают условными знаками и нумеруют порядковыми номерами, начиная с базы, на которой располагается наибольшее число опорных точек (см.рис.).

Рис. 5.2. 1...6 - опорные точки; I, II, III - базы детали.

По ГОСТ 21495-76 опорные точки на схеме базирования обозначаются условными знаками:

- - для вида сбоку

- - для вида сверху

Невидимые опорные точки обозначаются пунктирным условным знаком. При наложении в какой-либо проекции одной опорной точки на другую изображается одна точка и около нее проставляются номера совмещенных точек.

Число проекций заготовки или детали на схеме должно быть достаточным для четкого представления о размещении опорных точек.

Классификация баз

Базирование необходимо на всех стадиях создания изделия: конструирование, изготовление и измерение. Различают базы: конструкторская, технологическая, измерительная.

Конструкторская база, база используемая для определения положения детали или сборочной единицы в изделии при конструировании. Она может быть основной и вспомогательной.

Основная база - конструкторская база, принадлежащая данной детали или сборочной единице и используемая для определения ее положения в изделии.

Вспомогательная база - конструкторская база, принадлежащая данной детали или сборочной единице и используемая для определения положения присоединяемого к ним изделия.

Рис. 5.3. Конструкторские базы: 1, 2 - вспомогательные базы; 3, 4 - основные базы

Технологическая база - база, используемая для определения положения заготовки или изделия при их изготовлении, сборке или ремонте.

Технологической базой при сборке называется поверхность, линия или точка детали или сборочной единицы, относительно которых ориентируются другие детали или сборочные единицы.

Технологической базой при обработке заготовок на станках называется поверхность, линия или точка заготовки, относительно которых ориентируются другие ее поверхности, обрабатываемы при данной установке. Технологические базы подразделяются на контактные, настроечные, проверочные.

Контактными базами называются технологические базы, непосредственно соприкасающиеся с установочными поверхностями станка или приспособления.

Настроечная база - поверхность заготовки, по отношению к которой ориентируются другие обрабатываемые поверхности, связанные с ней непосредственно размерами.

Проверочная база - это поверхность, линия или точка заготовки или детали, относительно которой производится выверка положения заготовки на станке или установка режущего инструмента относительно заготовки, а также выверка положения деталей при сборке изделий.

По месту в техпроцессе технологические базы делятся на черновые, промежуточные, чистовые. Технологическая база используемая при первом установке заготовки, называется черновой.

Рекомендации по выбору черновых баз:

- Поверхности, которые по чертежу остаются не обработанными.

- Если по чертежу все поверхности обрабатываются, то за черновую базу берут поверхность, имеющую наименьший припуск на обработку.

- Черновые базы должны быть чистыми и ровными, без уклонов, шлака, окалины и т.д.

- Черновые базы используются только для первой установки заготовки в станке. Повторная установка заготовки должна осуществляться уже по чистовым базам. Повторная установка по черновым базам недопустима. После черновой операции обработка заготовки производится от промежуточных или чистовых баз.

Помежуточная технологическая база получается при обработке заготовки по черновой базе и служит для получения чистовой базы.

Чистовая технологическая база - служит для окончательного получения чертежных размеров и качества поверхности детали.

Рекомендации по выбору чистовых баз:

- За чистовую базу выбирают поверхности, являющиеся одновременно конструкторскими и технологическими базами (принцип единства баз).

- Принимать ту поверхность, у которой задан более точный размер.

- Принятая база должна обеспечивать простую и надежную конструкцию приспособления.

- Соблюдать принцип постоянства баз, т.к. каждая смена баз - это снижение точности обработки.

Измерительная база - база, используемая для определения относительного взаимного положения заготовки (или изделия) и средств измерения.

Независимо от назначения конструкторские, технологические и измерительные базы могут быть: установочные; направляющие; опорные; двойные направляющие; двойные опорные.

Установочная база - база, лишающая заготовку или изделие трех степеней свободы (перемещения вдоль одной координатной оси и вращения вокруг двух других осей).

Направляющая база - база, лишающая заготовку или изделие двух степеней свободы (перемещение вдоль одной координатной оси и вращения вокруг другой оси).

Опорная база - база, лишающая заготовку или изделие одной степени свободы (перемещение вдоль одной координатной оси или поворота вокруг одной оси).

Двойная направляющая база - лишает заготовку или изделие четырех степеней свободы (перемещение вдоль двух координатных осей и поворотов вокруг тех же осей.)

Двойная опорная база - лишает заготовку или изделие двух степеней свободы (перемещений в двух координатных осях).

По характеру проявления базы делятся:

- Явная база - база заготовки или детали в виде реальной поверхности, разметочной риски или точки.

- Скрытая база - база в виде воображаемой плоскости, оси или точки (например - ось вращения детали).

Вопросы теории базирования играют ведущую роль в технологии автомобилестроения. Правильный выбор баз и схем базирования определяют:

- Оптимальную последовательность обработки заготовок.

- Выбор рациональной конструкции приспособлений.

- Достижимые качество и точность обрабатываемой поверхности.

- Производительность и себестоимость мехобработки и сборки деталей машин.