Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Принцип совмещения баз и последовательность операций

Глава 4. ТЕОРИЯ БАЗИРОВАНИЯ

Задачи теории базирования

Под теорией базирования понимается некоторое учение о взаимосвязях поверхностей с целью использования этой информации для обеспечения точности изготовления деталей. Правила и рекомендации теории базирования позволяют управлять второй характеристикой точности–точностью взаимного расположения поверхностей.

Известно, что в рабочем чертеже детали по отношению к какой-либо поверхности нет ограничений по числу конструкторских баз (рис. 4.1, а). В то же время ранее было показано, что в операционной карте по отношению к обрабатываемой поверхности не допускается более одного исходного размера (рис. 4.1, б).

Рис. 4.1. К вопросу о выборе баз(пояснения в тексте)

При обработке поверхности 3 (рис. 4.1, б) какие поверхности (1,2 или 4) должны служить исходной и установочной базами? Такие задачи решает теория базирования.

Рис.4.2. К задачам выбора последовательности операций(пояснения в тексте)

Реальные детали содержат множество поверхностей; соответственно этому технологический процесс содержит целый ряд операций (рис. 4.2). Вопрос: в какой последовательности в технологическом процессе осуществить обработку поверхностей, указанных на рис. 4.2? Выбор последовательности операций есть задачи теории базирования.

Выше было показано, что к конструкторским и технологическим базам предъявляются принципиально различные требования. Это означает, что не всякую конструкторскую базу возможно использовать в качестве базы исходной или установочной. В связи с этим в теории базирования рассматриваются задачи о целесообразности выбора баз.

К теории базирования относятся задачи по распределению припусков и погрешностей. Оказывается возможным при правильном использовании рекомендаций теории базирования при проектировании технологического процесса осуществить равномерный съем припусков с различных сторон заготовки, достичь требуемой точности и качества деталей.

Принцип совмещения баз

В самом общем виде принцип совмещения баз по отношению к обрабатываемой поверхности состоит в том, что- бы использовать в качестве конструкторской, исходной, установочной, измерительной баз один и тот же элемент детали.

На рис. 4.3 показан чертеж детали (условно) и два варианта операционных эскизов. Из чертежа следует, что в случае обработки поверхности 3 конструкторской базой является поверхность 2, и именно она должна служить базами технологическими. Именно так и поступил технолог, изображая технологический эскиз (рис. 4.3, б). Здесь поверхность 2, являющаяся конструкторской базой, служит исходной базой ИБ (от этой поверхности указан исходный размер L _исх), установочной базой УБ (эта поверхность контактирует с установочным элементом приспособления) и измерительной базой ИзБ. На рис.4.3, в при всей аналогии выполнения операции видим некоторое отличие: за установочную базу принята поверхность 1. Несовмещение КБ и УБ сразу приводит к появлению погрешности от несовмещения. Как бы тщательно не выполнялась операция, исходный размер L _исх будет неточен настолько, насколько неточен размер М (рис.4.3, в). В этой ситуации поверхность ИБ будет колебаться в пределах D, это колебание и будет погрешностью в исходном размере L _исх.

Весьма важно, что появление погрешностей от несовмещения баз обусловлено не самим процессом обработки, установки или измерения, а исключительно выбором баз. В этом состоит их принципиальное отличие от всех других погрешностей. После выбора баз, не исключившего такую погрешность, изменить ее величину на данной операции уже невозможно. Это обязывает компенсировать такую погрешность повышением точности самого процесса. В этом смысле погрешности от несовмещения баз всегда являются вредными и поэтому особенно нежелательны.

Рис. 4.3. К принципу совмещения баз(пояснения в тексте)

Первым на пути создания детали является рабочий чертеж детали и, следовательно, все конструкторские базы. От того, каким образом будут взаимно координированы поверхности детали на чертеже (какими будут конструкторские базы), зависит возможность использования их в качестве баз технологических. Поэтому для конструктора детали принцип совмещения баз предстает в самом общем виде и форме.

Для технолога конструкторская база всегда является заданной, так как он работает по чертежу детали. Для него принцип совмещения баз состоит в том, чтобы использовать в качестве технологических баз (исходной, установочной и измерительной) конструкторскую базу.

Назначая в операционной карте установочную базу, технолог затрагивает область работы конструктора приспособлений. Для него принцип совмещения баз состоит в том, чтобы использовать в качестве установочной базы исходную базу.

С позиции конструктора специального измерительного прибора и с позиций контролера, проверяющего положение обработанной поверхности, принцип совмещения баз заключается в том, чтобы использовать в качестве измерительной базы:

а) исходную базу, если контролируются поверхности, заданные исходным размером, т.е. контроль промежуточный;

б) конструкторскую базу, если контроль окончательный и производится по чертежу детали.

Принцип совмещения баз и последовательность операций

В основе решения задач о целесообразной последовательности операций внутри этапа технологического процесса также лежит принцип совмещения баз. Оказывается, что для избежания погрешностей от несовмещения баз последовательность операций должна быть согласована со взаимной координацией поверхностей на чертеже детали. Это вытекает из следующих соображений.

1. Каждая из двух поверхностей, связанных на чертеже детали одним размером, является конструкторской базой по отношению к другой. Следовательно, при обработке одной из них роль УБ и ИБ должна выполнять другая поверхность (принцип совмещения баз).

На рис. 4.4 условно показан чертеж детали (рис. 4.4, а) и два операционных эскиза. На рис. 4.4, б эскиз выполнен в полном соответствии с вышеприведенным положением, а на рис. 4.4, в условие совмещения нарушено. Сразу же возникает погрешность в исходном размере L _исх, равная точности размера К.

Рис.4.4. К вопросу последовательности операций(пояснения в тексте)

2. Поверхность, уже обработанная, имеет точность бòльшую, чем любая из необработанных. Следовательно, именно она должна служить УБ и ИБ на следующей операции. Но согласно п.1 в этой последующей операции обязана быть обработана не любая поверхность, а та, с которой обработанная поверхность связана конструкторским размером.

Если воспользоваться данными на рис. 4.4, то в соответствии с положением 2, после обработки поверхности 3 должны быть обработаны поверхность 1 (рис. 4.5, а) или поверхность 2 (рис. 4.5, б).

На рис. 4.5, в показан операционный эскиз, на котором принцип совмещения баз полностью выполнен; однако видно, что на операции в качестве технологических баз выбрана поверхность 1, которая не обрабатывалась, а следовательно, имеет более низкую точность, чем поверхность 3, уже обработанная. Поэтому более правильным решением было бы сначала обработать поверхность 1 (рис. 4.5, а), а уже затем поверхность 4.

Рис. 4.5. К вопросу о последовательности операций(пояснения в тексте)

3. На основании п.п. 1 и 2 третьей по счету должна обрабатываться лишь та поверхность, которая связана чертежным размером с одной из двух уже обработанных и т.д.

Примечание. В случае, когда одна из поверхностей детали связана не с одной, а с несколькими другими, то нарушение принципа совмещения неизбежно.

Выход в такой ситуации заключается в следующем. В совокупности взаимосвязанных поверхностей должна быть обработана в первую очередь поверхность, с которой связано наибольшее число других.

Рис. 4.6. К вопросу о последовательности операций(пояснения в тексте)

Из рис. 4.6 видно, что в первую очередь (согласно вышеприведенному правилу) обрабатывается поверхность 3; именно с ней связано чертежными размерами большое число поверхностей (1, 2, 4).

В этой ситуации обеспечить принцип совмещения баз для такого количества поверхностей невозможно. Получив поверхность 3, от нее, как от конструкторской базы (и технологических также) в условиях совмещения баз выдерживаются технологические размеры L ₂, L ₃, L ₄. Выполняя последнюю рекомендацию и обрабатывая в первую очередь поверхность 3, делать это следует с определенной осторожностью с точки зрения величины снимаемого припуска. Если допустить, что при обработке поверхности 3 будет превышен снимаемый припуск, то поверхность 3 (рис.4.6, 6) сместится вправо, и тогда при обработке поверхностей 2 и 5 припусков может не хватить.

Таким образом, порядок обработки поверхностей (последовательность операции в этапе ТП) не может быть произвольным, а должен соответствовать координации поверхностей на чертеже детали.

Выбор установочной базы

Общие условия выбора. Установочная база – самая важная из технологических баз в том смысле, что требования к ней самые сложные. Поэтому ее выбирают раньше других – самой первой.

В общем виде можно так сформулировать условия, которыми руководствуются при выборе установочной базы.

1. Установочной базой должна служить та поверхность детали, относительно которой в чертеже детали координирована обрабатываемая поверхность (совмещение установочной базы с базой конструкторской).

2. Точность, форма и размеры установочной базы должны обеспечивать хорошую устойчивость детали на установочных элементах приспособления и простоту закрепления детали.

Таким образом, выбирая установочную базу, прежде всего выясняют, пригодна ли для такой роли конструкторская база. Положительный ответ означает то, что задача решена – установочная база выбрана. Остается указать эту базу в операционной карте и проставить от нее исходный размер, т.е. совместить с ней базу исходную (рис. 4.7).

Однако такое наилучшее и простое решение возможно не всегда, так как конструкторская база не всегда пригодна для выполнения функций установочной базы. В качестве примера можно привести вариант обработки детали типа вилка (рис. 4.8).

Рис. 4.7. К вопросу выбора установочной базы(пояснения в тексте)

а – чертеж (эскиз) детали, б – операционный эскиз

Рис. 4.8. К вопросу выбора установочной базы(пояснения в тексте)

На рис. 4.8, а показан чертеж (схема) детали. Соблюдая принцип совмещения баз, технолог совмещал УБ с КБ и ИБ (рис. 4.8, б). Погрешности от несовмещения избежать удалось; однако верхний торец детали мало пригоден для роли установочной базы, тем более деталь при зажиме как бы «висит», подпирается снизу вверх, что не практикуется. Второй вариант (рис. 4.8, в) более приемлем, но УБ не совмещается с базой конструкторской, что заведомо ведет к погрешности от несовмещения баз; в нашем случае эта погрешность равна точности размера Б, равная 0,2 мм. Как видно, и этот вариант обладает недостатками.

Выбор варианта обработки при несовмещении баз. В таких условиях погрешность от несовмещения баз становится неизбежной. Выбирая базу, всегда руководствуются одной и той же целью: установить вредные последствия от несовмещения баз. Ниже приводятся некоторые правила и общие положения, относящиеся к решению таких задач.

1. Правило первоочередной обработки лучшей из двух установочных баз. Оно заключается в том, что из двух взаимных поверхностей детали (две поверхности, связанные чертежным размером) должна быть в первую очередь обработана та, которая более пригодна для роли установочной базы.

Правило основано на том, что последующая операция всегда точнее и ответственнее и нуждается в лучшей установочной базе. Иллюстрация этого правила приведена на рис. 4.9. На рис. 4.9, а и 4.9, б приведены чертеж (схема) и эскиз заготовки соответственно. По первому варианту технологии принято решение жестко следовать принципу совмещения баз (рис. 4.9, в, г). Однако на финишном этапе (рис. 4.9, г) получить достаточно точно чертежный размер А не удастся, так как известно, что отверстие – достаточно плохая (неточная) установочная база.

По второму варианту первоначально (рис. 4.9, д) не выдерживался принцип совмещения баз, но в соответствии с вышеприведенным правилом была в первую очередь обработана плоская поверхность и на последующем этапе (рис. 4.9, е) в полном соответствии с принципом совмещения баз и на хорошей установочной базе получен чертежный размер А (L _исх).

II вариант технологии

Рис. 4.9. К вопросу выбора установочной базы:

УЭП – установочный элемент приспособления (другие пояснения в тексте)

Рис. 4.10. К вопросу выбора установочной базы(пояснения в тексте)

2. Условие наименьшей погрешности от несовмещения баз. Если по обстоятельствам УБ¹КБ, то нужно использовать в качестве УБ ту из поверхностей, которая наиболее точно расположена относительно КБ. Это условие проиллюстрировано на рис. 4.10. На рис. 4.10, а, б показаны геометрические параметры заготовки: все поверхности обработаны на предыдущих этапах, и требуется получить отверстие, выдерживая размер А.

Первоначально, поскольку внутренняя поверхность К мало пригодна для роли установочной базы, технолог принимает решение за установочную базу принять поверхность N (рис. 4.10, в), т.е. УБ не совмещается с базой конструкторской. Какова же погрешность в исходном размере L _исх будет от этого несовмещения? Эта погрешность численно равна точности размера D, или по-другому можно сказать, точности расположения двух поверхностей – установочной базы и исходной базы (это размер D). Точность (допуск) на размер D находится из размерной цепи

В + D – С = 0,

где размер D есть замыкающее звено.

Известно, что допуск замыкающего звена TD равен сумме допусков составляющих звеньев, тогда

ТD = ТВ + ТС = 0,2 + 0,2 = 0,4 мм.

Как видим, при выбранной схеме базирования (рис. 4.10, в) погрешность от несовмещения баз D₁ составит 0,4 мм.

Вместе с тем, если обратиться к условию о наименьшей погрешности от несовмещения баз, проанализировать конструкцию заготовки, то возможно обнаружение другой поверхности, более пригодной (с точки зрения величины погрешности) для роли установочной базы. Такой вариант приведен на рис. 4.10, г. Видно, что УБ (поверхность М) более точно расположена по отношению к ИБ. Погрешность в исходном размере L _исх от несовмещения баз (УБ ¹КБ) составит 0,2 мм (D₂); это точность размера В. Таким образом, не меняя каких-либо технологических условий, во втором случае погрешность от несовмещения баз в два раза меньше, чем в первом. Обусловлено это тем, что поверхность М в два раза точнее расположена по отношению к исходной (конструкторской) базе, чем поверхность N.

3. Правило единой установочной базы. Оно состоит в том, что две поверхности, «связанные» конструкторским размером, обрабатывают, пользуясь единой (третьей) поверхностью, используемой в качестве установочной базы. Правило учитывает одну из общих закономерностей образования погрешностей в условиях несовмещения баз. Особенность состоит в том, что в случае обработки двух любых поверхностей детали на разных установочных базах погрешность взаимного положения обработанных поверхностей получится бóльшей, чем после обработки их при одной базе, на величину погрешности взаимного расположения установочных баз. Отсюда следует, что для получения наименьшей погрешности от несовмещения баз в размере, связывающем поверхности, необходимо их обрабатывать относительно единой базы (третьей поверхности). Сказанное отражено на рис. 4.11. На рис. 4.11, а показан эскиз детали; предполагается в технологии выдержать размер А – т.е. получить отверстие и обработать плоскость 4. Учитывая последнее правило, технолог решил обе эти поверхности получить, базируя деталь третьей поверхностью (1). Таким образом, не совмещая конструкторскую и установочную базы, при получении отверстия (рис. 4.11, б) и при обработке поверхности 4 используется одна и та же установочная база – поверхность 1 (рис. 4.11, в). В обоих случаях, и при обработке отверстия и обработке плоскости, будут иметь место погрешности методов – D₁ и D₂. На контрольной операции (рис. 4.11, г) точность размера А ₁ и будет определяться суммой этих погрешностей. Как таковые погрешности от несовмещения баз отсутствуют.

Если бы не последняя рекомендация (правило), технолог мог бы поступить иначе. Например, отверстие получить, как это показано на рис. 4.11, б, а поверхность 4 обработать, используя в качестве установочной базы поверхность 5; таким образом, две поверхности были бы получены от двух установочных баз. Естественно, на контрольной операции в размере А ₁ появилась бы погрешность от «непостоянства» установочной базы. Величина этой погрешности численно равна точности расположения этих двух установочных баз. Из рис. 4.11, а видно, что это точность размера В, равная 0,2 мм.

Рис. 4.11. К вопросу выбора установочных баз(пояснения в тексте)

4. Принцип постоянства УБ. Он состоит в том, обработку «всех» поверхностей детали выполняют, пользуясь на всех операциях одной и той же УБ (поверхностью детали).

Принцип эффективен, если УБ обеспечивает высокую точность установки. Практически этот принцип применяют для нескольких отдельных групп поверхностей. Выше было показано, что погрешность установки состоит из двух составляющих: погрешности от несовмещения баз и погрешности, зависящей от точности и качества самой базы. Так вот принцип постоянства установочной базы уменьшает лишь первую составляющую, вторая же составляющая определяется качеством постоянной базы. В этой связи принцип эффективен при высоком качестве выбранной постоянной базы.

Рис. 4.12. К вопросу о постоянстве установочной базы(пояснения в тексте)

На рис. 4.12 условно показана деталь, имеющая поверхности 1 ¸ 4, между которыми обозначены размеры. В соответствии с принципом постоянства установочной базы поверхности 2, 3 и 4 обрабатывают от постоянной УБ – поверхности 1. Итоговый результат будет такой, что точность чертежных размеров А_i будет зависеть от применяемых методов (точности операционных размеров L), но никак не от погрешностей, связанных с несовмещением баз.

Воспользуйтесь поиском по сайту: