 |
Выбор технологических баз при изготовлении деталей
|
|
|
|
Теоретические положения.
Для обеспечения точности обработки методом автоматического получения размера на предварительно настроенных станках необходимо обеспечить определенное положение заготовки относительно режущих кромок инструмента или координат станка.
Аналогичную задачу приходиться решать при сборке машин, когда необходимо соединить с требуемой точностью детали и сборочные элементы.
Придание заготовке или изделию требуемого положения относительно выбранной системы координат называется базированием. (ГОСТ 21495-76).
Из теоретической механики известно, что для полного исключения подвижности твердого тела в пространстве необходимо лишить его шести степеней свободы: трех поступательных перемещений вдоль осей координат и трех вращений вокруг указанных осей. Положение такого тела относительно выбранной системы координат определяется шестью координатами, а исключение подвижности достигается наложением связей.
Под связями подразумеваются ограничения позиционного (геометрического) характера, накладываемые на движения точек рассматриваемого тела (заготовки или детали). Как правило, связи реализуются опорными точками.
Под «опорной точкой» подразумевается идеальная точка контакта поверхностей (т.е. без трения) заготовки и приспособления, лишающая заготовку одной степени свободы, делая невозможным ее перемещение в направлении перпендикулярном опорной (базовой) поверхности.
Правило шести точек. Для полного базирования заготовки в приспособлении необходимо и достаточно создать в нем шесть опорных точек, расположенных определенным образом относительно базовых поверхностей заготовки.
|
|
|
Поверхности заготовки, а также оси, плоскости симметрии, используемые при базировании, называются базами.
В зависимости от числа отнимаемых степеней свободы базы подразделяются на установочную, направляющую, опорную, двойную опорную, двойную направляющую.
Рассмотрим на примерах, как реализуется правило шести точек, и дадим определение баз. (Рис.4.1.)
В случае призматической детали задание трех координат, связывающих нижнюю плоскость детали с координатной плоскостью XOZ лишает заготовку трех степеней свободы – возможности перемещаться в направлении оси Z и вращаться вокруг осей параллельных осям X и Y.
Две другие точки 4 и 5 лишают ее возможности перемещаться в направлении оси Z и вращаться вокруг оси, параллельной оси Z, т.е. лишают деталь двух степеней свободы.
Шестая точка 6, лишая ее последней оставшейся степени свободы – перемещения вдоль оси Y.
Исходя из числа лишаемых степеней свободы у призматического тела различают следующие базы:
- установочная – поверхность, определяющая положение детали тремя опорными точками № (1,2,3), лишающих трех степеней свободы – одного перемещения и двух поворотов..
- направляющая – поверхность, определяющая положение детали двумя опорными точками (4,5) лишающих двух степеней свободы,.
- опорная – поверхность, определяющая положение детали одной опорной точкой (6)
Положение длинного цилиндрического тела (l>d) в пространстве также определяется шестью координатами (Рис. 4.8).
Точки 1,2, 3,4 лишают заготовку 4-х степеней свободы и цилиндрическая поверхность называется двойной направляющей базой.
Точка 5, лишает деталь возможности перемещаться в направлении оси Z. Точка 6 – возможности вращения вокруг собственной оси, параллельной оси Z.
Таким образом, положение длинного цилиндрического тела определяется комплектом из следующих баз: двойная направляющая и две опорные базы.
С уменьшением длины тела вращения и превращения его в диск (l/d ≤0.8), расположение координат несколько меняется (рис. 4.8) и комплект баз для диска складывается из установочной(точки 1,2,3. – торцевая поверхность), направляющей (точка 4,5 –цилиндрическая поверхность диска) и опорная точка 6 (например, шпоночный паз)
|
|
|
Количество баз, необходимых для
Базирования и их обозначения
Выше были рассмотрены примеры полной ориентировки детали при помощи комплекта баз, обеспечивающих лишение тела всех шести степеней свободы.
Это бывает необходимо только в неподвижных соединениях деталей сборочных единиц машин. В случае подвижных соединений, детали или сборочные единицы должны сохранять определенные степени свободы. Например, шпиндели станков должны быть лишены пяти степеней свободы при сохранении возможности вращения вокруг своей оси.
При обработке заготовок на станках и их установке в приспособлениях во многих случаях также нет необходимости в полной ориентации заготовок.
Например, при обработке плоскости призматической заготовки (Рис.1.7.), ориентировка заготовки на станке в направлении горизонтальных осей координат для получения требуемого размера не имеет значения, поэтому боковые поверхности заготовки теряют значения баз, т.е. требуемая ориентировка заготовки осуществляется одной установочной базой «Б» (Рис.4.2.). При обработке в размеры «N и M» необходимо задать комплект двух баз – Б (установочная) и А (направляющая). При обработке в размеры «N, M и H» (Рис.4.2. г) необходимо задать комплект 3-х баз – установочную, направляющую и опорную (В)
Таким образом, в зависимости от технологической задачи, решаемой при обработке заготовки, при ее базировании в приспособлении или на станке могут быть одна, две и три несущие на себе в общей сложности три, четыре, пять или шесть опорных точек.
При проектировании технологических операций (после уточнения технологической задачи и количества необходимых для ее выполнения баз) на операционном эскизе изображается так называемая «теоретическая схема базирования».
Теоретическая схема базирования представляет собой схему расположения на технологических базах заготовки опорных точек, символизирующих позиционные связи заготовки с принятой системой координат (опорные поверхности приспособлений, координатные плоскости станка и т.п.).
|
|
|
При этом на контурных линиях поверхностей заготовки, принятых в качестве технологических баз, проставляются условные обозначения точек контакта заготовок и приспособлений, которые лишают заготовку соответствующего числа степеней свободы.
Обозначение опор приспособлений на картах эскизах указывают согласно ГОСТ 3.1107-81 (Рис.4.11.)
На скрытых базах (осевые линии, плоскости симметрии) наносятся аналогичные обозначения условных точек.
Нужно отметить, что по характеру проявления базы подразделяются на скрытые и явные.
Скрытые базы.
В большинстве случаев сборки и механической обработки определенность положения детали в собираемом узле или обрабатываемой заготовки в приспособлении, т.е. их базирование осуществляется непосредственно контактом их базовых поверхностей с соответствующими поверхностями других деталей узла или приспособления.
Однако, во многих случаях проектирования бывает удобно определить на чертежах взаимное расположение отдельных деталей в узлах и расположение отдельных поверхностей деталей и заготовок не по их поверхности, а по некоторым воображаемым (виртуальным) плоскостям, линиям или точкам (плоскость симметрии, осевая линия, биссектриса угла, центровая точка), называемым в этом случае условными или скрытыми базами (ГОСТ 21496-76).
Так, взаимное расположение зубчатых колес определяется расстоянием между их осями, расстояние между призматическими направляющими станины определяется расстоянием между биссектрисами углов призм, а расположение отверстий в заготовке - их межцентровыми расстояниями.
Применение скрытых баз при проектировании тем более удобно, что позволяет исключить из расчетов неизбежные погрешности реальных поверхностей, снижающие точность базирования.
Рассмотрим пример. Изображенная на рис.4.12 схема базирования втулки, предполагает при обработке наружной поверхности использование в качестве технологической базы материальной поверхности отверстие (явная база). Однако, при этом возникает погрешность базирования, равная величина зазора между базовым отверстием втулки и оправкой. Эта погрешность, достигающая величины допуска на отверстие втулки вызывает эксцентриситет и биение обработанной наружной поверхности.
Для исключения погрешности базирования должна быть применена (Рис.4.13.) беззазорная оправка
(разжимная, конусная оправка трения, цилиндрическая с прессовой посадкой и т.д.).
Таким образом при базировании скрытые, виртуальные базы должны быть материализованы.
|
|
|
