9. Поверхности заготовок. Понятие о базах и базировании. Выбор технологических баз. Погрешности базирования, закрепления и установки.

Для правильной работы каждой машины необходимо обеспечить определенное взаимное расположение ее деталей и сборочных единиц. При обработке деталей на станках заготовки должны быть правильно ориентированы относительно механизмов и узлов станков, определяющих траектории режущих инструментов. Задачи взаимной ориентировки

деталей и сборочных единиц решаются их базированием. При механической обработке

заготовок на станках базированием принято считать предание заготовке требуемого положения относительно элементов станка.

Виды поверхностей:

Базами могут служить поверхности, линии, точки и их совокупности.

Наложение двухсторонних геометрических связей достигается через соприкосновение поверхности тела с поверхностями других тел, к которым она присоединяется, и приложением сил и пар сил для обеспечения контакта между ними. В случае идеализации формы поверхности осуществление необходимых связей достигается контактом тел по поверхностям, а наличие реальных связей символизируется опорными точками, имеющими теоретический характер. Под опорной точкой понимают точку, символизирующую одну из связей с избранной системой координат.

I, II, III – базы детали,

1-6 – двусторонние связи.

Правило шести точек: для определения положения детали, рассматриваемой как абсолютно жесткое тело относительно другой детали (относительно режущего инструмента) необходимо и достаточно иметь 6 опорных точек.

Под установкой заготовки понимается процесс базирования и закрепления заготовки. Закрепление – это приложение сил и пар сил к изделию для обеспечения постоянства его положения, достигнутого при базировании. Правильная установка заготовки должна обеспечивать:

1. Заданное положение заготовки относительно частей станка;

2. Надежную связь заготовки со станком;

3. Минимальные деформации заготовки под действием сил резания и закрепления.

Существуют два способа установки заготовки при обработке:

1. Непосредственно на станке с выверкой положения заготовки. Применяется в единичном и мелкосерийном производствах, т.к. требует больших затрат времени;

2. Установка в приспособлении, которая обеспечивает точное и быстрое ориентирование заготовки без выверки. Применяется в серийном и массовом производствах.

При установке заготовок деталей для обработки на станках различают следующие поверхности:

1. Обрабатываемые;

2. Базирующие – определяющие положение изготавливаемой детали при обработке относительно установленного на размер инструмента;

3. Поверхности, воспринимающие зажимные силы;

4. Поверхности, от которых измеряют выдерживаемые размеры;

9.2

5. Необрабатываемые поверхности (свободные).

Для каждой конкретной операции разрабатывается теоретическая схема базирования, представляющая собой схему расположения опорных точек на базах заготовки.

Схема базирования детали.

В зависимости от стадий создания в технологии машиностроения различают базы конструкторские, технологические и измерительные базы.

Конструкторская – база, используемая для определения положения детали или сборочной единицы в изделии. Разливают основные и вспомогательные конструкторские базы.

Основная – конструкторская база, принадлежащая данной детали или сборочной единице и используемая для определения положения присоединяемого к ней изделия.

Технологическая – база, используемая для определения положения изделия в процессе изготовления или ремонта.

Измерительная – база, используемая для определения относительного расположения заготовки или изделия и средств измерения.

По отнимаемым степеням свободы:

1. Установочные;

2. Направляющие;

3. Опорные;

4. Двойные направляющие;

5. Двойные опорные.

I – установочная – база, лишающая заготовку (изделие) 3-х степеней свободы: одного перемещения вдоль одной координатной оси и поворотов вдоль двух других осей.

II – направляющая – база, лишающая заготовку двух степеней свободы: перемещения вдоль одной координатной оси и поворота вокруг другой оси.

III – опорная – база, лишающая заготовку (изделие) одной степени свободы: одного перемещения либо одного вращения.

Двойная направляющая база лишает заготовку 4-х степеней свободы: перемещений вдоль двух координат и вращений вдоль этих же осей (н-р, установка длинных цилиндрических деталей на оправках или в призмах).

Двойная опорная база лишает заготовку двух степеней свободы: перемещений вдоль двух координатных осей (н-р, установка короткой цилиндрической заготовки в 3-х кулачковый патрон, либо установка заготовки отверстием на короткий цилиндрический палец).

По характеру проявления: скрытые и явные. Явная – база заготовки в виде реальной поверхности. Скрытая – база заготовки в виде воображаемой плоскости, оси или точки.

Технологические базы подразделяю на установочные и измерительные.

Установочными базами называются такие

поверхности детали, которыми деталь устанавливается для обработки в определенном положении относительно станка (или приспособления) и режущего или другого рабочего инструмента.

Установочными базами могут служить плоские поверхности, наружные и внутренние цилиндрические поверхности, наружные и внутренние цилиндрические поверхности, торцовые поверхности с отверстиями, внутренние поверхности отверстий, поверхности центровых гнезд, конические, криволинейные поверхности (например, поверхности зубьев зубчатых колес, резьбы) и др. В качестве установочных баз могут служить обработанные и необработанные поверхности. Необработанные поверхности можно принимать

в качестве баз при начальных операциях обработки; они называются черновыми базами. Обработанные поверхности, которые служат базами для последующих операций, называются чистовыми базами. Черновые базы должны быть по возможности ровными и гладкими, без поверхностных дефектов.

Установочная база может быть основной или вспомогательной.

Основной установочной базой называется поверхность детали, которая служит для установки детали при обработке и сопрягается с другой деталью, совместно работающей в собранной машине, или оказывается влияние на работу данной детали в машине.

Вспомогательной установочной базой называется поверхность детали, которая служит только для ее установки при обработке, не сопрягается с другой деталью, совместно работающей в собранной машине, и не оказывает влияния на работу данной детали в машине.

Примером применения вспомогательных баз могут служить центровые отверстия, используемые при обработке валов, т.к. по конструкции они не требуются, а необходимы только для обработки.

Пример выбора технологической базы с учетом технических требований к детали.

В технологическом процессе изготовления корпуса предусмотрена операция: расточка отверстия D, на операции необходимо выдержать размер а и тех.требования. Требуется выбрать технологическую базу и разработать схему базирования.

Одной из конструкторских баз является плоскость А основания, ее и следует принять за технологическую установочную базу.

Технологической направляющей базой следует принять поверхность Б.

Для обеспечения симметричности расположения отверстия относительно наружного контура можно в качестве технологической опорной базы поверхность В (I вар.).

II вар. – конструктивно легче воспользоваться для этого поверхностью полуцилиндра и использовать для этого приспособление с подвижной призмой.

Измерительной базой называется поверхность, от которой при измерении производится непосредственный отсчет размеров.

Сборочной базой называют поверхность (или совокупность поверхностей, линий, точек),

которая определяет положение данной детали относительно других деталей в собранном узле или в машине.

Обработку заготовок обычно начинают с создания технологических баз. В начале за основную принимают черновую технологическую базу. Выбранная черновая база должна обеспечивать равномерное снятие припуска при последующей обработке поверхностей с базированием на обработанную технологическую базу.

При выборе технологических баз для обработки следует использовать принцип совмещения баз, т.е. в качестве технологической базы (ТБ) измерительной базой (ИБ). При построении маршрута обработки следует соблюдать принцип постоянства баз; на всех основных технологических операциях использовать в качестве ТБ одни и те же поверхности заготовки.

Если измерительные базы переменны и не имеют больших размеров, то в этом случае осуществляют второй принцип, выбирая соответствующую постоянную технологическую базу (создание искусственной ТБ). Создание искусственной ТБ способствует более полному соблюдению принципа постоянства баз. При выборе ТБ необходимо обеспечивать полную ориентацию обрабатываемой заготовки в приспособлении, для этого в приспособлении число и расположение установочных элементов должно быть таким, чтобы при соблюдении условия неотрывности баз от установочных элементов заготовка не могла иметь сдвига и вращения относительно трех координатных осей (лишается всех степеней свободы). Правило шести точек.

Под определенностью базирования понимают одинаковость положения всех заготовок обрабатываемой партии при установке их в приспособлении. Это обеспечивается:

1. Количество опорных поверхностей должно быть не больше трех и количество опорных точек не больше шести, расположенных в 3-х взаимно перпендикулярных плоскостях. При необходимости обработки нежестких заготовок, когда требуется наличие дополнительных базовых устройств, они могут быть регулируемые, подвижные или плавающие.

2. Для сохранения положения, достигнутого при базировании на весь период обработки, заготовку необходимо закрепить или создать силовое замыкание. Закреплением обеспечивается полная неподвижность обрабатываемой заготовки в приспособлении. Силы для создания силового замыкания, закрепление должно быть больше сил, возникающих в процессе обработки (сил резания). Силы закрепления не должны быть чрезмерно большими, т.к. это может привести к пластическим деформациям поверхности заготовки и поверхностей приспособления.

Погрешности базирования, закрепления и установки.

Погрешность базирования Е_б – это отклонение фактического положения заготовки от требуемого, возникает из-за несовмещения технологических и измерительных баз заготовки. Под требуемым положением заготовки понимают такое положение установочных элементов, при которых система координат заготовки совпадает с системой

координат станка или приспособления.

Е_з – погрешность закрепления – это величина смещения измерительной базы на направление выполняемого размера в результате приложения к заготовке силы закрепления. Основная причина, вызывающая погрешность закрепления – деформация отдельных элементов цепи, через которую передается сила закрепления.

Е_у – погрешность установки заготовки.

Е_пр – погрешность приспособления.

Е_у является одной из составляющих допуска на выполняемый размер.

Смена баз – это преднамеренная или случайная замена одних баз другими с сохранением их принадлежности к конструкторским, технологическим или измерительным базам. Принцип совмещения баз: в качестве технологической, конструкторской и измерительной баз используется одна и та же поверхность. Несоблюдение этого принципа приводит к дополнительным погрешностям в процессе обработки, что может привести к необходимости применения дополнительных операций и увеличению трудоемкости изделия.

В соответствии с порядком выполнения операций различают:

1. Черновые;

2. Получистовые;

3. Чистовые базы.

Комплект баз, служащих для первого установа исходной заготовки, называют черновыми.

Рекомендации по выбору черновых баз:

1. Поверхности, которые не обрабатываются по данному чертежу;

2. Если по чертежу обрабатываются все поверхности, то это поверхность, имеющая наименьший припуск;

3. Эти поверхности должны быть по возможности чистыми, ровными, без уклонов и очищены от шлака и окалины;

4. Черновые базы могут быть использованы только для первой установки;

5. На первой операции должны быть созданы надежные чистовые базы.

Комплект баз, используемый для окончательной обработки поверхности изделия, называется чистовыми базами.

Рекомендации по выбору чистовых и промежуточных баз:

1. Эти поверхности должны быть одновременно конструкторскими и измерительными базами;

2. Поверхности, от которых заданы более точные размеры;

3. Принятые базы должны обеспечивать простую и надежную конструкцию приспособлений;

4. Базовые поверхности необходимо выбирать так, чтобы в процессе обработки усилия резания и закрепления не вызывали дополнительных деформаций заготовки.