2. Понятие баз в технологии машиностроения и их классификация по назначению

В любой машине детали и сборочные единицы занимают определенное взаимное положение. Из механики известно, что каждое свободное твердое тело имеет шесть сте­пеней свободы относительно системы координат 2Г, Г, Z. Оно может перемещаться па­раллельно трем взаимно перпендикулярным координатным осям и вращаться вокруг каждой из них (рис. 1.4).

Таким образом, для определения положения детали необходимо и достаточно иметь шесть опорных точек. Этот вывод получил название «правила шести точек». Это правило широко используют при конструировании изделий, где возникают задачи соединения с требуемой точностью двух или большего количества деталей. Например, при сборке и регулировке машины и ее механизмов, при обработке деталей на различ­ных технологических операциях, когда деталь необходимо установить и закрепить с заданной точностью на столе станка няи в приспособлении.

Аналогичные задачи приходится решать при установке и закреплении режущего инструмента на шпинделе станка, борштанге, резцедержавке или другом виде приспо­собления, а также каждый раз, когда необходимо произвести измерения детали или заго­товки при помощи любого измерительного инструмента или приспособления. Те же за­дачи возникают при ремонте машин и их эксплуатации

/

1

/

Рис. 1.4. Степени свободы твердого тела в пространстве

В общем случае базирование - это придание изделию требуемого положения отно­сительно выбранной системы координат. При обработке заготовок на станках под бази­рованием понимается придание им требуемого положения относительно элементов станка или обрабатывающего инструмента.

Поверхности детали, участвующие в ориентировке и соприкосновении с элемента­ми приспособлений при обработке или сборке по опорным точкам, называются бази­рующими поверхностями.

Применительно к призматическим деталям (рис. 1.5) различают: установочную базу - поверхность А, несущую на себе три опорные точки; напрааляющую базу - поверхность В, несущую на себе две опорные точки; опорную базу - поверхность С, несущую на себе одну опорную точку. Комплект из всех трех базирующих поверхностей составляет базу детали. Таким образом, под термином база подразумевается сочетание поверхностей, линий или точек, принадлежащих заготовке или изделию и используемых для их бази­рования при обработке, сборке или измерении.

Для повышения точности и надежности ориентировки детали при выборе базы в качестве установочной принимают поверхность с наибольшими размерами, позволяю­щую расположить три опорные точки достаточно далеко друг от друга. В качестве на­правляющей базирующей с той же целью принимают самую длинную поверхность. В качестве опорной базирующей может быть использована поверхность любых, даже самых малых размеров, при условии хорошего ее состояния и постоянства формы (отсутствие заусеннев, литейных швов и т.п.).

Для ориентировки и базирования цилиндрического тела в пространстве необходимо соединить цилиндрическую поверхность А двумя жесткими удерживающими связями с плоскостью ADZ ияи положить тело на нее; и двумя связями - с плоскостью Y0Z или при­жать к ней, лишив этим тело четырех степеней свободы (возможности линейных и угло­вых перемещений относительно осей X и У). Для устранения возможности перемещения тела вдоль оси Z необходимо соединить его торец В жесткой связью с плоскостью X6Yили прижать к ней (рис. 1.6). Для лишения тела шестой степени свободы - возможности вра­щения вокруг собственной оси Z -■ должна быть предусмотрена шестая опорная точка, ко­торая может располагаться на поверхности шпоночной канавки С (см, рис. 1.6).

Рис. 1.5. Визирующие поверхности призматического тела

В реальных условиях для ориентировки цилиндрических деталей обычно исполь­зуют призмы, отбирающие четыре степени свободы, с соответствующими упорами и шпонками, даюшими две дополнительные опорные точки (рис, 1.7).

Таким образом, в случае ориентировки цилиндрической детали, ее цилиндрическая поверхность Л, несущая на себе четыре опорные точки, называется двойной направляю­щей базой. Торцовая поверхность В называется опорной базой и поверхность шпоночной канавки С - второй опорной базой,

У

о

X

Z

Рис. 1.8. Базирующие поверхности коротких цилиндрических тел в пространстве

При ориентировке цилиндрических деталей малой длины типа дисков, цилиндриче­ская поверхность уже не может выполнять функции двойной направляющей и нести на себе четыре опорные точки (рис, 1.8). Относительно большие размеры торцовой поверх­ности делают возможным размещение на ней трех опорных точек, что вносит опреде­ленность в ориентировку деталей в пространстве. В этом случае торцовая поверхность А диска, несущая на себе три опорные точки, называется установочной базирующей по­верхностью, цилиндрическая поверхность В, несущая на себе две опорные точки, - двойной опорной базой, а поверхность шпоночной канавки С - опорной базой.

Технологически это осуществляется закреплением диска в трехкулачковый патрон (рис. 1.9). Поверхность А имеет три опорные точки, поверхность В - две. По аналогии с .вышесказанным эту деталь нужно лишить еще одной степени свободы - вращения.

(& При установке детали по длинной конической поверхности с относительно не­большой конусностью (отверстие в шпинделе станка, конусные хвостовики режущих инструментов, конические оправки трения) коническая поверхность лишает деталь пяти степеней свободы (рис. 1.10), Поверхность А яаляется установочно-направляющей или двойной направляющей опорной.

А

X

0

Рис. 1.10. Технологическое базирование конических повеохнопей

Рис. 1.9, Технологическое базирование короткого цилиндрического теля

п_

Рис. 1.11. Пример основной конструкторской базы:

I, II, III - комплект основных конструкторских баз шестерни

По своему назначению базы классифицируются на конструкторские, технологиче­ские и измерительные.

Конструкторской базой детали называется база, используемая для определения положения детали или сборочной единицы в изделии.

По своему значению для готового изделия конструкторские базы могут быть ос­новными и вспомогательными.

Основная конструкторская база - это база, принадлежащая детали или сборочной единице и используемая для определения ее положения в изделии (рис, 1,11),

Вспомогательная конструкторская база - это база, принадлежащая изделию и используемая для определения положения присоединяемой к нему детали или сбороч­ной единицы (рис. 1.12).

Технологической базой называется база, используемая для определения положения изделия в процессе изготовления или ремонта. Например, при фрезеровании уступа призматической детали на фрезерном станке, при выдерживаемых размерах А, В и С (рис. 1.13).

¹ Рис. 1.12. Пример вспомогательной ко истру то рекой базы:

I, II, III — комплект вспомогательных баз вала со шпонкой