2.2. Базирование заготовок в приспособлениях, правила шести точек

Задачи определения положения заготовки относительно режущего инструмента для ее обработки занимают центральное место в процессе создания маши­ны. От того, как они решены, во многом зависит качество деталей и машины в целом.

Под базированием в машиностроении понимают придание заготов­ке или изделию требуемого положения относительно выбранной системы координат.

Под изделием подразумевают деталь, сборочную единицу, а также режущий и измерительный инструмент, приспособления, приборы и другие объекты, допускающие их представление как абсолютно твердых тел.

Придание детали требуемого положения в избранной системе координат осуществляется в реальной ситуации путем соприкоснове­ния ее поверхностей с поверхностями детали или деталей, на которые ее устанавливают или с которыми ее соединяют. Фиксация достигну­того положения и постоянство контакта обеспечиваются силами, в числе которых первым проявляется действие массы самой детали и сил трения.

Реальные детали машин ограничены поверхностями, имеющими отклонения формы от своего идеального прототипа. Поэтому базиру­емая деталь может контактировать с деталями, определяющими ее положение лишь на отдельных элементарных площадках, условно считаемых точками контакта.

При механической обработке заготовок на станках бази­рованием принято считать придание заготовке требуемого положе­ния относительно элементов станка, определяющих траектории движения подачи обрабатывающего инструмента.

Для выполнения технологической операции требуется не только осуществить базирование обрабатываемой заготовки, но также не­обходимо обеспечить ее неподвижность относительно приспособления на весь период обработки, гарантирующую сохранение неизменной ориентировки заготовки и нормальное протекание процесса обра­ботки. В связи с этим при установке заготовок в приспособлениях решаются две различные задачи: ориентировка, осуществляемая базированием, и создание неподвижности, достигаемое закреплением заготовок. Несмотря на различие этих задач, они решаются теорети­чески одинаковыми методами, т. е. посредством наложения опреде­ленных ограничений (связей) на возможные перемещения заготовки (механической системы) в пространстве.

Известно, что для полного исключения подвижности твердого тела в пространстве необходимо лишить его шести степеней свободы; трex поступательных перемещений вдоль осей координат и трех вращений вокруг указанных осей. Это достигается наложением связей.

Под связями подразумеваются ограничения позиционного (геометрического) или кинематического характера, накладываемые на движение точек рассматриваемого тела. В технологии машиностроения приходится иметь дело, главным образом, с позиционными связями, не зависящими от времени и называемыми по этому стационарными позиционными связями.

Для ориентировки призматического тела в пространстве необ­ходимо соединить три точки его нижней поверхности, не лежащие на общей прямой, двусторонними позиционными связями с плоскостью XOY прямоугольной системы координат (рис.2.2).

При этом двусторонние связи, симво­лизируемые координатами z, могут быть представлены в виде недеформируемых стержней, сохраня­ющих, однако, способность сколь­зить по плоскости XOY вдоль осей ОХ и OY, не отрываясь от нее и от нижней плоскости А призмати­ческого тела. В результате этого призматическое тело лишается трех степеней свободы, т. е., в частно­сти, оно теряет возможность посту­пательного движения вдоль оси OZ и вращательного движения во­круг осей ОХ и OY. Для лишения тела еще двух степеней свободы, т. е. лишения возможности перемещений вдоль оси ОХ и поворотов вокруг оси OZ, необходимо соединить его боковую поверхность В двумя двусторонними связями (координатами х} с плоскостью YOZ. Для полной ориентировки тела в пространстве необходимо лишить его шестой степени свободы, т. е. возможности перемещения вдоль оси OY; для этого следует соединить поверхность С одной двусторон­ней связью у с плоскостью XOZ.

В рассмотренном случае недеформируемые стержни (координаты х, у, z) представляют собой двусторонние «идеальные связи», число которых (шесть) соответствует числу степеней свободы, отби­раемых у тела при наложении связей. Шесть наложенных двусторон­них позиционных связей обеспечивают заданную ориентировку тела относительно системы координат OXYZ и фиксирование тела в дан­ном положении..

Положение механической системы с наложенными двусторонними позиционными связями в пространстве в каждый момент времени может быть определено произвольными параметрами, например координатами x, y, z.

При установке заготовок на опорные точки приспособлений каждая из опорных точек реализует одну одностороннюю связь в пограничной конфигурации, т.е. обязательно дополняется силой (сила тяжести или прижима).

Правило шести точек. Для полного базирования заготовки в приспособлений необходимо и достаточно создать в нем шесть опорных точек, расположенных определенным образом относительно базовых поверхностей заготовки.