Базирование (ТКМ в электронном виде)

МВТУ, кафедра РЛ-3

РОДИОНОВ Е.М.

Конспект лекций по курсу

«ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ ОПТИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ»

Раздел 2 – «Теория базирования при технологии и конструировании»

Редакция 2008 года

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ БАЗИРОВАНИЯ

1. Операционные размеры и их классификация

Определение 1. Размеры детали, точность которых выдерживается в данной операции, называется операционными. Здесь и далее к операционным размерам относятся размеры, проставляемые конструктором на чертеже детали. Размеры, введенные в операцию технологом - технологические.

Определение 2. Операционный размер, координирующий обрабатываемую поверхность детали относительно необрабатываемой в данной операции поверхности, линии или точки самой детали или поверхности линии или точки связанной с деталью называют исходным размером.

Определение 3. Операционный размер, соединяющий обрабатываемые в данной операции поверхности, называют внутрикомплексным.

а) б) в) г) д)

Рис.1. Виды операционных размеров.

На рис. 1 представлено несколько эскизов обработки. Как вид но, обрабатываемая часть детали может быть одной поверхностью (а,б) или комплексом взаимосвязанных поверхностей (в,г,д), обработанных одним или несколькими инструментами. На этом рисунке координирующие размеры А соответствуют опред.2, а В размеры соответствуют опред. 3.

Определение 4. Размеры вида d (диаметры) называется размерами поверхности.

2. Базирование. Общее определение понятия база

При обработке на станках заготовки должны быть ориентированы относительно установленного на размер инструмента при условии, что точность операционного размера обеспечивается настройкой станка. Ориентирование необходимо в каждой операции. Для ориентирования детали обычно используют ее поверхности и по установившейся традиции ориентирование называют базированием, а поверхности детали, используемые для этой цели, называют базами.

Определение 1. Базирование - придание заготовке или изделию однозначного положения относительно выбранной системы координат.

На заготовке есть базы, используемые не только для ориентирования.

Определение 2. Базами называют поверхности, линии или точки самой заготовки и связанные с нею и используемые для базирования и координирования других поверхностей заготовки. Например, базой может служить цилиндрическая поверхность (поверхность самой заготовки) или только одна образующая этой поверхности (линия самой заготовки) или ось этой поверхности (линия связанная с заготовкой). Базой может быть и точка - точка сферической поверхности, центр сферы, вершина конуса, пересечение осей поверхностей и т.д.

3. Виды баз по назначению

Определение 1. Конструкторская база (КБ) - это поверхность, линия или точка самой детали или связанная с деталью, относительно которой на рабочем чертеже детали координировано положение другой поверхности, линии или точки. В отличие от операционного эскиза, на котором обрабатываемая поверхность изображается в совокупности необрабатываемых, рабочий чертеж изображает деталь в готовом виде и все ее поверхности в этом отношении равноправны. Например, поверхности А и В связаны (рис.2,а) размером N, они равноправны так как А может быть конструкторской базой В и наоборот В может быть КБ. В рабочих чертежах направленность некоторых размеров встречается - присутствие базы специально оговаривается. Например, при измерении непаралельности двух номинально параллельных поверхностей, имеющих разную протяженность, величина непараллельности на длине поверхности окажется зависимой от того, какая из них будет принята за базу (рис.2,б и в n1<n2).

Рис.2. К понятию конструкторская база.

Определение 2. Исходная база (ИБ) - поверхность, линия или точка самой детали или линии и точки связанные с деталью, относительно которых на операционном эскизе координировано положение обрабатываемой поверхности детали исходным размером. Примеры исходных баз показаны на рис.3. Так как исходная и технологическая базы определяются только в направлении исходного размера и для каждого из этих размеров должны быть свои базы, то на эскизах, указывая ту или иную базу, следует рядом с обозначением базы ставить номинальное значение исходного размера, например ИБ₄₀.

Рис.3. Различные исходные базы.

Определение 3 Технологическая база (ТБ) - база, используемая для ориентирования заготовки или изделия в процессе изготовления или ремонта. Т.Б. - может быть только реальная поверхность детали. Ни точки, ни линии, ни поверхности связанные с деталью в роли ТБ не могут быть никогда.

Определение 4 Измерительная база (ИзБ) - это поверхность, образующая поверхности или точки поверхности, относительно которой измерением контролирует положение обработанной поверхности. При контроле исходного размера возможность измерения его непосредственно от исходной базы наиболее проста. Однако это исключено, если последняя является элементом чисто геометрическим.

Рис.4. Выбор измерительной базы, когда ИБ не материальна.

4. Правило шести точек

Известно, что для полной ориентации твердого тела в пространстве необходимо лишить его шести степеней свободы: трех поступательных перемещений вдоль осей координат и трех вращений вокруг указанных осей. В соответствии с положениями теоретической механики для ориентировки призматического тела в пространстве необходимо соединить его нижнюю поверхность А тремя удерживающими жесткими (двусторонними) связями “а” с плоскостью ХОУ прямоугольной системы координат (см.рис.5,а). В результате этого призматическое тело лишается трех степеней свободы, в частности, оно теряет возможность перемещаться вдоль оси Z и вращаться вокруг осей Х и У. Для лишения тела еще двух степеней свободы, т.е. возможности перемещаться вдоль оси Х и вращения вокруг оси Z, необходимо связать его боковую поверхность В двумя удерживающими связями "в" с плоскостью XOY. Для полной ориентации тела в пространстве необходимо лишить его шестой степени свободы - возможности перемещения вдоль оси У для чего следует соединить поверхность С одной жесткой удерживающей связью "с" с плоскостью Х0Z. В реальных условиях ориентировки детали в приспособлении удерживающие жесткие двусторонние связи заменяется опорными точками. В соответствии с положением о шести степенях свободы и шести удерживающих связях, необходимых для ориентировки твердого тела в пространстве, конструкторы и технологи обычно руководствуются в своей работе правилом шести точек, из которого следует что, для полной ориентировки детали в приспособлении необходимо и достаточно иметь шесть опорных точек, расположенных определённым образом на поверхности данной детали (рис.5,б).

Рис.5. Ориентирование призматического тела в пространстве: а) теоретическая схема;
б) практическая реализация.

При оформлении технологической документации на операционных эскизах обрабатываемых деталей все базы рекомендуется отмечать условными знаками. По ЕСКД каждая опорная точка обозначается таким знаком - , проекция этой же точки обозначается знаком - , если точка закрыта телом заготовки, то . На проекциях чертежа обрабатываемой заготовки знаки расставляется в соответствии с правилами черчения.

Определение 1. Схема расположения опорных точек на базах заготовки или изделия называется схемой базирования (см.рис.6). Для упрощения технологических эскизов рекомендуется применять упрощенное изображение базирования деталей. При этом на базах, несущих на себе несколько опорных точек, проставляется только один знак опорной точки с цифрой, показывающей число необходимых опорных точек. Так, например, на плоскости несущей три опорные точки ставят знак 3 на плоскости, несущей две опорные точки можно ставить знак - 2 если на проекции эскиза заготовки эти точки закрывают друг друга, в противном случае точки следует ставить раздельно.

Рис.6. Схемы базирования призматического тела: а - без упрощений; б – упрощенная.

5. Виды баз по лишаемым степеням свободы

Определение 1. Установочная база (УБ) - база, лишающая заготовку или изделие трех степеней свободы - перемещения вдоль одной координатной оси и поворотов вокруг двух других осей (обычно это плоскость несущая три опорных точки).

Определение 2. Направляющая база (НБ) - база, лишающая заготовку или изделие двух степеней свободы - перемещения вдоль одной координатной оси и поворота вокруг другой оси.

Определение 3. Опорная база (ОБ) - база лишающая заготовку или изделие одной степени свободы - перемещения вдоль одной координатной оси или поворота вокруг оси. На ОБ ставится такой знак - (цифра один рядом со знаком не пишется).

Определение 4. Двойная направляющая база (ДНБ) - база, лишающая заготовку или изделие четырех степеней свободы - перемещений вдоль двух координатных осей и поворотов вокруг этих осей.

Определение 5. Двойная опорная база (ДОБ) - база лишающая заготовку или изделия двух степеней свободы - перемещений вдоль двух координатных осей.

Определение 6. Главная база (ГБ) - лишающая заготовку наибольших степеней свободы.

Определение 7. Дополнительная база (ДБ) - все базы на заготовке, кроме главной.

Определение 8. Комплект баз - совокупность баз, образующих систему координат заготовки или изделия.

6. Правило шести точек при ориентировании цилиндрических тел

Для ориентировании цилиндрического тела в пространстве необходимо соединить его цилиндрическую поверхность А двумя жесткими удерживающими связями “а” с плоскостью ХОУ и двумя связями "в" с плоскостью УОZ (рис.7), лишая этим тело четырех степеней свободы (возможности перемещения вдоль оси Х и вдоль оси Z, вращения вокруг оси Х и вокруг оси Z). Для устранения возможности перемещения тела вдоль оси У соединить его торец с жесткой удерживающей связью "с" с плоскостью XOZ. Для лишения тела шестой степени свободы - возможности вращения вокруг собственной оси У должна быть предусмотрена шестая удерживающая связь в виде шестой опорной точки, располагаемой на поверхности шпоночной канавки В. В реальных условиях ориентировки цилиндрических деталей часто бывает удобно использовать призмы, несущие на себе четыре опорные точки, с соответствующими упорами и шпонками, дающие две дополнительные опорные точки (рис.8). В случае ориентировки цилиндрической детали ее цилиндрическая поверхность А несущая на себе четыре опорные точки, называется двойной направляющей базой, поверхностью с опорной базой и поверхностью шпоночной канавки - второй опорной базой. При ориентировке в пространстве короткого цилиндрического тела (типа тонкого диска) необходимо соединить его торцовую поверхность А (рис.8) тремя жесткими удерживающими связями "а" с плоскостью Х0Z. При этом тело лишается трех степеней свободы: перемещения вдоль оси У, вращения вокруг оси Х и вращения вокруг оси Z. Для лишения тела возможности перемещения вдоль осей Х и Z следует соединить его цилиндрическую поверхность жесткими связями "в" с плоскостями ХОУ и YOZ; шестая жесткая связь, лишающая тело вращения вокруг собственной оси, параллельной оси У, создается опорной точкой на поверхности шпоночной канавки С. В этом случае торцовая поверхность А, несущая на себе три опорные точки ГБ, цилиндрическая поверхность В, несущая на себе две опорные точки - ДОБ, а поверхность шпоночной канавки С - ОБ. Также как и при ориентировке длинных цилиндрических деталей, при ориентировке дисков часто бывает удобно использовать призмы. Специфические особенности имеет ориентировка в пространстве конических деталей. При установке конической детали по длинной конической поверхности с относительно небольшой конусностью коническая поверхность лишает деталь пяти степеней свободы (перемещения вдоль всех трех осей координат и вращения вокруг двух осей системы координат), оставляя ей только одну степень свободы - возможность вращения вокруг собственной оси, которая может рассматриваться как третья ось системы координат. Таким образом, в этом случае коническая поверхность совмещает в себе функции двойной направляющей и опорной баз цилиндрической детали и несет на себе пять опорных точек.