2.1. Поверхности и базы изготавливаемой детали

Базой в машиностроении называют поверхность или выполняющее ту же функцию сочетание поверхностей, ось, точка, принадлежащая заготовке или изделию и используемая для определения положения заготовки в процессе обработки, сборки или измерения.

Несмотря на разнообразие задач по базированию, оказалось возможным ограничиться тремя признаками при классификации баз:

по назначению, по лишаемым степеням свободы и по характеру проявления.

Базирование необходимо на всех стадиях создания изделия: при конструировании и рассмотрении его в сборе, при изготовлении и измерении. Отсюда вытекает необхо­димость разделения баз по назначению на три вида: конструкторские, технологические и измерительные.

Конструкторской называют базу, используемую для определения положения детали или сборочной единицы в изделии. Группу кон­структорских баз составляют основные и вспомогательные базы (рис.2.1.).

Рис.2.1. Основные и вспомогательные конструкторские базы деталей

Основной называют конструкторскую базу, принадлежащую данной детали или сборочной единице и используемую для опреде­ления их положения в изделии.

Вспомогательной называют конструкторскую базу, принадлежа­щую данной детали или сборочной единице и используемую для определения положения присоединяемого к ним изделия (детали или сборочной единицы).

Из определения понятий основной и вспомогательной баз видно различие их функций. С помощью комплекта основных баз определяют положение самой детали в машине или в сборочной единице. С помощью комплекта вспомогательных баз определяют положение относительно данной детали присоединяемой к ней детали или сборочной единицы. Различие ролей основных и вспомогатель­ных баз необходимо учитывать как при конструировании (выборе конструктивных форм поверхностей деталей, задании их относитель­ного положения, простановке размеров, разработке норм точности и т.д.), так и в технологическом процессе изготовления детали и в процессе измерения.

Можно заметить, что любая деталь может иметь только один комплект основных баз и столько комплектов вспомогательных баз, сколько деталей или сборочных единиц к ней присоединяется.

Технологической называют базу, используемую для определения положения заготовки или изделия в процессе изготовления или ремонта. Понятие технологической базы распространяется на все стадии процесса изготовления изделия (на изготовление детали механической обработкой, на сборку изделия и т.д.).

Измерительной называют базу, используемую для определения относительного положения заготовки или изделия и средств измере­ния. Измерительные базы необходимы во всех случаях измерений (при оценке точности детали, в процессе настройки станков и т.д.).

Классификация баз по назначению не допускает совмещения названий баз в рамках этого признака. Например, нельзя технологи­ческую базу назвать основной или вспомогательной. Хотя в качестве технологических могут быть использованы и основные, и вспомога­тельные базы. То же относится к измерительным базам. Классификация баз по лишаемым степеням. Законы базирования являются общими для всех стадий создания изделий. Поэтому независимо от назначения базы различают в зависимости от их участия в наложении связей на базируемые заготовки, детали или сборочные единицы.

Комплект баз может быть образован сочетанием поверхностей разных размеров и конструктивных форм (плоских, цилиндрических, конических и др.), и распределение шести связей между ними может быть различным. С точки зрения числа и свойств воспринимаемых связей база может быть установочной, направляющей, опорной, двойной направляющей или двойной опорной.

Установочной называют базу, используемую для наложения на заготовку или изделие связей, лишающих их трех степеней свободы — перемещения вдоль одной координатной оси и поворотов вокруг двух других осей.

Например, если деталь призматическая (рис. 2.2), роль установоч­ной базы выполняет нижняя поверхность, использованная для наложения трех связей, лишающих деталь возможности перемещаться в направлении оси OZ и поворачиваться вокруг осей, параллельных ОХ и ОУ.

Рис.2.2. Пространственная схема базирования призматической детали

Направляющей называют базу, используемую для наложения на заго­товку или изделие связей, лишаю­щих их двух степеней свободы — перемещения вдоль одной координат­ной оси и поворота вокруг другой оси. Для детали призматической формы — это боковая поверхность дета­ли, наложение через которую двух связей на деталь лишило се возможности перемещения в направлении оси OY и поворота вокруг оси, параллельной OZ.

Опорной называют базу, используемую для наложения на заготовку или изделие связи, лишающей их одной степени свободы — перемещения вдоль одной координатной оси или поворота вокруг оси.

В данном случае в качестве опорной базы использована одна из торцовых поверхностей детали. Через эту поверхность у детали отнята возможность перемещения в направлении оси ОХ.

Комплект баз, в состав которого входит установочная, направляю­щая и опорная базы, представляет собой подвижную систему коорди­нат O₁X₁Y₁Z_1, на которую наложены те же связи, что и на деталь:

три связи — на координатную плоскость X₁O₁Y₁ две — на X₁O₁Z₁ и одна — на Y₁O₁Z₁. Данный комплект баз является весьма распро­страненным и может считаться типовым.

Если базирование детали или заготовки осуществляется с исполь­зованием цилиндрической (конической) поверхности большой протя­женности (соотношение ее длины и диаметра больше единицы), то с помощью этой поверхности на деталь или заготовку можно нало­жить четыре связи. Такая база получила название двойной направля­ющей.

Двойной направляющей называют базу, используемую для нало­жения на заготовку или изделие связей, лишающих их четырех степеней свободы — перемещений вдоль двух координатных осей и поворотов вокруг осей, параллельных им.

Наложение связей на деталь или заготовку с помощью цилиндри­ческой (конической) поверхности чаще всего осуществляется через ось (рис. 2.3.),

Рис. 2.3. Пространственная схема базирования цилиндрической детали

относительно которой она образована вращением образую­щей прямой. Это может служить основанием для совмещения с этой осью оси O₁ X₁ подвижной системы O₁X₁Y₁Z₁. Рассматривая ось O₁X₁ как пересечение координатных плос­костей X₁O₁Y₁ и X₁O₁Z₁, две связи (1 и 2) из четырех, наложенных на ось, можно отнести к координатной плоскости X ₁O ₁Y₁, две (3 и 4) —к X₁O₁Z_1. Эти связи отбирают у дета­ли возможность перемещаться вдоль и поворачиваться вокруг осей, парал­лельных ОУ и OZ. Перемещения детали вдоль оси O₁X₁ может лишить связь 5, наложенная на торец детали и координатную плос­кость Y₁O₁Z₁, совмещенную с ним. Угловое положение детали будет определено, если на координатную плоскость X₁O₁Y₁ наложить дополнительно связь 6. Последние две связи реализуются при помо­щи двух опорных баз, одна из которых отбирает у детали возмож­ность перемещения, другая — поворота.

Комплект из двойной направляющей и двух опорных баз широко распространен и может считаться также типовым.

Положение детали типа диска будет более устоичивым, если установить его на торец и сделать торец, установочнои базой (рис. 2.4).

Рис. 2.4. Пространственная схема базирования детали типа диска

Тогда с торцем окажется совмещенная координатная плоскость X₁O₁Y₁ на которую будут наложены три связи, присущие установочной базе. Две связи (4 и 5), лишающие диск возможности перемещения в направлении осей ОХ и OY, целесообразно в данном случае наложить на ось цилиндрической поверхности, совместив с нею координатную ось O₁ Z₁. Две связи, наложенные на ось, следует рассматривать относящимися соответственно к координатным плоскостям X₁O₁Z_1. Для того чтобы лишить диск возможности поворота вокруг оси O₁Z₁, необходимо наложить связь 6 на координатную плоскость X₁O₁Z₁, создав тем самым опорную базу.

В данном случае ось цилиндрической поверхности детали была,бы двойной опорной базой.

Двойной опорной называют базу используемую для наложения на заготовку или изделие связей, лишающих их двух степеней свобо­ды — перемещений вдоль двух координатных осей.

В отличие от направляющей базы, с помощью которой деталь лишается одного перемещения и одного поворота, двойную опорную 6aзу используют для лишения детали двух перемещений.

Комплект из установочной, двойной опорной и опорной баз следу­ет считать третьим типовым комплектом баз.

Классификация баз по характеру проявления. Третий признак классификации дает разделение баз па скрытые и явные.

Явной называют базу в виде реальной поверхности, разметочной риски или точки пересечения рисок.

Скрытой называют базу в виде воображаемой плоскости, оси или точки.

К скрытым базам прибегают, когда требуется определить положе­ние детали или заготовки с использованием плоскостей симметрии, оси или пересечения осей, где в роли скрытых баз выступают плоскости, оси, пересечения осей координатной системы, связываемой с деталью.

Наложение связей на скрытые базы может быть осуществлено либо на глаз, либо с помощью специальных технических средств. В первом случае человек, оценивая положение воображаемых коор­динатных плоскостей относительно системы отсчета, придает нужное положение детали или заготовке. Таким примером может служить установка заготовки (плитки) на магнитной плите плоскошлифоваль­ного станка, производимая на глаз. Для повышения точности базиро­вания могут быть применены измерительные приборы или инстру­менты.

В других случаях базирование по скрытым базам с надлежащей точностью может быть выполнено лишь с помощью специальных средств (центров на токарном станке, самоцентрирующих патрона и тисков и т.д.). На рис. 2.5. показано базирование рычага по двум его плоскостям симметрии, осуществленное с помощью одновременно сходящихся призм.

Роль баз, как координатных систем, чрезвычайно важна в обеспечении качества создаваемой машины. Поэтому вполне понятно значение правильности построения и увязки их относительного положения в конструкции машины и технологическом процессе ее изготовления.

Рис. 2.5. схема базирования рычага