Базирование (ТКМ в электронном виде), страница 2

б)

Рис.7. Базирование длинного цилиндрического тела: а - теоретическая схема;
б - схема базирования на призме.

Очевидно, что для полной ориентировки детали в пространстве необходимо лишить ее еще одной степени свободы, разместив на одной из ее поверхностей шестую опорную точку. База, обеспечивающая полную ориентировку конусной детали в пространстве и лишающая ее всех шести степеней свободы, состоит из комплекта двух баз. При базировании детали по короткой конической поверхности с относительно большим углом конуса, как это имеет место при установке детали в центрах, условия базирования значительно меняются. Короткая коническая поверхность центрового отверстия не в состоянии выполнять функции направления оси детали. Её возможности ограничиваются выполнением функции центрирования. Следует заметить, что, несмотря на внешнее подобие задачи в ориентировке детали, роли, выполняемые левым и правым центровыми отверстиями, неодинаковы. Левое центровое отверстие, соприкасающееся с неподвижным в осевом направлении центром передней бабки, выполняет функции центрирования и определяет положение детали в осевом направлении. Таким образом оно лишает деталь трех степеней свободы (перемещение вдоль трех осей координат) и несет на себе три опорные точки. Функция заднего центрового отверстия соприкасающегося с подвижным в осевом направлении центром задней бабки, ограничена осуществлением центрирования.

Рис.8. Базирование на призме вала.

Рис.9. Базирование диска: а - теоретическая схема; б - схема базирования.

Эта поверхность несет на себе две опорные точки и лишает деталь двух степеней свободы (вращение вокруг двух осей координат). Следовательно, установка детали в центрах лишает ее пяти степеней свободы, сохраняя только возможность вращения детали вокруг собственной оси. Для полной ориентировки детали следует использовать одну из дополнительных поверхностей, размещая на ней шестую опорную точку, и лишая деталь шестой степени свободы. Таким образом, база детали, обеспечивающая полную ориентировку детали в пространстве при установке в центрах, состоит из комплекта трех баз.

7. Количеств баз, необходимых для базирования детали

При базировании возникает вопрос: возможны ли отступления от правила шести точек, т.е. можно ли на практике применять для ориентирования заготовки больше или меньше шести опорных точек. Для ориентировки деталей при их обработке могут быть использованы базы, состоящие из одной, двух или трех поверхностей и несущие в общей сложности три, четыре, пять или шесть опорных точек. Количество баз, необходимых для ориентирования детали, определяется требованиями чертежа и условиями выполнения операции. Необходимо выбрать столько баз, чтобы деталь при ориентировании была лишена трех степеней свободы, от которых зависит точность исходных размеров, выдерживаемых на операции. При обработке деталей на станках и их установке в приспособлениях в ряде случаев нет необходимости в полной ориентировке детали в пространстве с использованием всего комплекта из трех баз несущих шесть опорных точек. Так, например, при обработке плоскости А призматической детали (рис.10,а) ориентировка детали, в направлении горизонтальных осей координат для получения размера "а" не имеет значения. Очевидно, что в подобном случае понятие базы ограничивается одной главной базой поверхностью В, в то время как значение боковых поверхностей детали сводится к роли упоров, необходимых не для ориентировки, а только для ее закрепления. Естественно, что для получения у детали двух размеров (например "а" и "в" на рис.10,б) возникает необходимость ориентировки детали не только с помощью главной базы В, но также и с помощью) направляющей баз. В случае же, изображенном на рис.10,в, когда требуется обеспечить выполнение трех размеров "а", "в" и "с" для ориентировки детали необходимо использование всего комплекта из трех баз А, В и С. Больше шести опорных точек применять недопустимо. При числе опорных точек больше шести заготовка опирается не на все опорные точки и при закреплении она под действием усилия закрепления либо изменяет свое положение, либо деформируется.

Рис.10. Схемы базирования при различном количестве технологических баз.

8. Принцип совмещения баз

Принцип совмещения баз состоит в том, чтобы один и тот же элемент заготовки использовался в качестве технологической, исходной и конструкторской баз. Это условие обозначается так ИБ=ТБ=КБ. Для реализации принципа совмещения баз необходимо руководствоваться следующими положениями. Во-первых, в качестве исходных размеров следует выбирать только конструкционные размеры, т.е. задавать положение обрабатываемой поверхности теми же размерами, что проставлены на чертеже детали, и относительно тех же ее элементов. В этом случае исходная база будет совпадать с конструкторской. Во-вторых, в качестве технологической базы следует принимать исходную базу. Отступление от этого условия происходит в двух случаях: 1) на операционном эскизе в качестве исходного проставлен не конструктивный размер, а специально введенный технологом так называемый технологический размер. В этом случае исходная база не совпадает с конструкторской; 2) технологическая и исходная базы не совпадают. То и другое отступление сопровождается возникновением погрешностей, связанных с выбором баз. Рассмотрим более подробно второе отступление.

Технологическая и исходная базы не совпадают

Понятие о погрешности базирования. Принимая за технологическую не исходную базу, а какую-то другую поверхность детали, иногда удается упростить конструкцию приспособления и получить более удобную установку детали. Пример такого решения показан на рис.11. На детали требуется профрезеровать поверхности Д и Е (рис.11,а), которые закоординированы размерами В и А соответственно. Рассмотрим два из возможных операционных эскизов для обработки этих поверхностей. Эскиз 1 (рис.11,б). Проанализируем схему только по исходному размеру А, так как анализ схемы по размеру В аналогичен, то предоставляем это сделать самостоятельно. Исходной базой размера А является поверхность ИБА. Она не выбрана в этой схеме в качестве технологической (ТБА). В этом случае говорят, что базы совпадают, и обозначают это условие так ИБА=ТБА. Преимущества и недостатки схемы сводятся к следующему: обеспечивается точность размера А, но установка детали получается неудобной (площадь поверхности ИБА мала, деталь придется подводить под упоры приспособления снизу вверх), а приспособление сложным по конструкции.

Рис.11. Схемы, поясняющие понятие погрешности базирования.

Эскиз 2 (рис.11,в). Исходный размер выбран тот же - А. Но в качестве технологической базы назначена поверхность ТБА, т.е. исходная и технологическая базы не совпадают. Это условие обозначают так ИБАТБА. В данном варианте несомненно проще и удобнее установка детали. Но на точность размера А оказывает влияние погрешность от несовмещения баз. В самом деле, положение исходной базы размера А меняется для каждой детали в пределах допуска с на размер С, т.е. точность размера А зависит от допуска на размер, соединяющий исходную и технологическую базы.

Определение 1. Размер, соединяющий исходную и технологическую базы, называют базисным. Если на чертеже заготовки размер между исходной и технологической базами не проставлен, то его надо вычислить как замыкающий размер.

Определение 2. Погрешность операционного размера, вызванную не совмещением исходной и технологической баз называют погрешностью базирования и обозначают знаком pN - расчетная погрешность базирования размера N, где N - номинальный размер.

Определение 3. Мерой погрешности базирования является допуск на базисный размер, т.е. pN=с.

Погрешность базирования может быть только у исходных размеров. Размеры поверхностей (диаметры) и внутрикомплексные размеры погрешности базирования не имеют никогда.

Алгоритм вычисления погрешности базирования:

1. Выделить операционные размеры.

2. Дать классификацию операционных размеров, выделить исходные.

3. Для каждого исходного размера найти ИБ, ТБ и КБ.

4. Если КБ=ТБ, то pN=О, а если КБТБ, то размер, соединяющий КБ с ТБ - базисный, а его допуск и есть pN.

Ниже приводится решения трех примеров с общим условием: по указанной схеме базирования вычислить погрешность базирования. Обрабатываемые поверхности выделены жирной линией.

Пример 1.

1. Операционных размеров один, это А.

2. Размер А исходный.

3. ИБАТБА, тогда С - базисный размер, следовательно pN=2.

Пример 2.

1. Операционные размеры: d1, d2, B1, B2, и А

2. Из них только А - исходный

З. ИБА=ТБА  pА=0.

То что другие размеры погрешности базирования не имеют будем записывать так: pd1 - нет, d2 - нет, d3 - нет, pB2 - нет.

Пример 3.

1.0днн операционный размер - А

2. Размер А исходный

3. ИБАТБА

- базисный размер и

Понятие о допустимой погрешности базирования. Анализируя схему примера 1 можно сказать, что если допуск , т.е. pА будет больше допуска А, то размер А с заданной точностью не выполняется никогда. По-видимому для оценки схемы необходимо определить максимальную величину pА, при которой с учетом всех других погрешностей - приспособления и метода обработки, исходный размер был бы выполнен с заданной точностью.

Оптимальным следует считать такую операцию, при которой сумма всех погрешностей -  и погрешность базирования - p будут равны полю допуска выдерживаемого размера , т.е. +р  р-. Значит нельзя допускать погрешность базирования больше чем -, обозначим ее д - допустимая погрешность базирования. Размер будет выдерживаться с заданной точностью, если рд. Если р>д то следует: или

1) Ужесточить допуск на базисный размер; или

2) Изменить схему базирования, или

3) Выбрать более точный метод обработки.

4) Звонить конструктору и просить увеличить допуск на исходный размер.

9. Методы ориентации деталей по главной базе (ГБ)

Выше было дано понятие ГБ. За ГБ предпочтительно брать ту поверхность, которая обеспечивает детали устойчивое положение при установке ее в приспособление даже одной этой поверхностью. Этим требованиям наиболее полно отвечает плоская поверхность детали, располагающаяся на операции снизу и обладающая достаточной протяженностью. Если у детали нет такой поверхности, тогда в качестве ГБ выбирают другую поверхность достаточной протяженности: либо боковую плоскость, либо цилиндрические отверстия, либо цилиндрическую наружную поверхность. ГБ необходимо выделять и отличать от НБ и ОБ (дальше будем называть эти базы дополнительными), потому что методы их установки принципиально отличаются. Например, если в качестве базы на операции используются два отверстия, причем одно из них принято за главную базу, то метод его установки будет принципиально отличаться от метода установки второго отверстия, играющего роль НБ или ОБ. Вместе с тем для разных деталей может быть использован один и тот же метод установки ГБ, если в качестве ее у всех деталей приняты одинаковые по форме поверхности. Таким образом, метод установки ГБ определяется в основном ее формой. В связи с этим представляется возможным рассматривать типовые методы установки ГБ определенной формы безотносительно к форме и размерам детали. А так как круг поверхностей, используемых в качестве ГБ, ограничен по существу тремя видами поверхностей - плоскость, цилиндрическое отверстие и цилиндрическая наружная поверхность, то задача значительно упрощается. Типовые методы базирования детали с ГБ в виде цилиндрической наружной поверхности и отверстия.

9.1. Базирование заготовки с ГБ, имеющей форму наружной цилиндрической поверхности

Забазировать цилиндрическую поверхность - это значит совместить ее ось с какой-то заданной линией в приспособлении. Известно несколько методов базирования такой поверхности, различающихся по точности, эксплуатационным удобствам и области применения. Наиболее распространены следующие методы базирования: в отверстие, на призму, в самоцентрирующее устройство.