Что такое направляющая база

Конструкторские и технологические базы

На этапе проектирования и разработки технического процесса производства отдельных деталей и устройства в целом создают так называемые базы. В теории под базой понимают некоторую поверхность, или группу поверхностей которые позволяют провести строгую ориентацию выбранной заготовки относительно других объектов (элементов) конструкции.

Технологическая база применяется на этапе изготовления отдельной детали. Она позволяет задать проекции всех сторон изготавливаемой детали. Определение всех степеней свободы (их у детали шесть) позволяет составить карту техпроцесса.

Конструкторские и технологические базы разрабатываются для изготовления всех элементов конструкции и последующей сборки агрегата.

К каждой из них предъявляются требования, установленные соответствующими стандартами. Полная информация по всем базам способствует соблюдению необходимых этапов обработки, последующей правильной сборке, проведению проверочных испытаний собранного агрегата.

Виды баз

Деление на классы осуществляется по установленным признакам:

По назначению применяются четыре вида баз:

Первый тип позволяет задать трёхмерную систему координат и расположить в ней весь агрегат с подробным описанием всей конструкции. Поэтому её называют конструкторская база. Она делится на две основные категории. Первая называется основной, вторая — вспомогательной. Каждая из них указывает точное место расположения детали.

Для определения параметров каждой детали, входящей в конструкцию агрегата, составляется технологическая база. В теории машиностроения рассматривают следующие виды технологических баз:

Настроечные и проверочные технологические базы составляются на этапе проектирования и подготовки изделия к ремонту. В технологии машиностроения разработаны примеры составления технологических баз. Они включают технологическую последовательность обрабатывающих операций. Для проведения проверки параметров после изготовления деталей составляется измерительная база.

Не всегда в процессе производства необходимы все шесть степеней свободы. При технологической необходимости отдельные из них можно зафиксировать. С этой целью используются базы:

По степени проявления: скрытая или явная.

Кроме перечисленной классификации в производстве применяют так называемые искусственные, черновые и чистовые системы. При составлении полного названия признаки, характеризующие принадлежность базы записываются в установленной последовательности. На первом месте располагается наименование (назначение). Вторым указывается название, уточняющее ограничение количества степеней свободы. На третьем записывается, как она проявляется. Например, можно встретить такие термины: «Технологическая направляющая скрытая база», «Измерительная опорная база».

Назначение баз

Подробная классификация, применяемая терминология, назначение и области применения определяются основными положениями действующего стандарта ГОСТ 21495-76.

В основу построения положены принципы классической и начертательной геометрии. В машиностроении установлено действие правила шести контрольных точек. С его помощью удаётся провести точное ориентирование каждой поверхности изделия, которая подвергается механической обработке.

Три основные базы, указанные в стандарте, имеют следующие назначения:

Установочная база применяется для описания поверхностей будущих изделий. Например, дисков, различных призм, деталей эллиптической формы. В ней применяется метод фиксации вращений заготовки одновременно в 3-х координатных плоскостях.

Фиксация вращения заготовки вокруг основной оси осуществляется в опорной базе. Одновременная фиксация 2-х вращений осуществляется в двойной опорной базе. Чаще всего она применяется в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Для жесткой фиксации заготовки применяется направляющая база, называемая двойной.

Относительное расположение изготавливаемого элемента и применяемых измерительных приборов, инструментов задаются в специальной базе. Она называется измерительной.

В ней определяют необходимые точки, в которых следует производить измерение параметров изделия. Там указывают с какой точностью и каким измерительным инструментом проводят замеры.

Обычно составляют схему базирования. С её помощью можно подробно рассмотреть все особенности конструкции и технологии создаваемого элемента или всего агрегата. Например, можно подробно описать каждое отверстие в корпусе.

Методы выбора необходимой схемы базирования определяются конструктивными особенностями изделия, способами обработки, последовательностью сборки.

При их составлении учитывают особенности геометрической формы каждого участка поверхности. Наиболее распространёнными признаны три вида: плоские, цилиндрические и конические. На основе параметров этих поверхностей составляют следующие схемы базирования:

Их различие заключается в количестве выбранных основных точек. Для первых двух создают схему, позволяющую зафиксировать 5 степеней свободы. Это означает, что деталь зафиксирована в трёх координатах. Она не способна перемещаться в горизонтальной и вертикальной плоскости. Выбранные опорные точки (их количество равно четырём) включены в двойную направляющую базу.

Цилиндрические изделия, обладающие небольшой площадью поверхности, включаются в установочную базу. В ней используют только 3 точки, выступающие в роли опорных. На внешней поверхности располагают две таких точки и одну с торца.

Изделия у которых внешние и внутренние поверхности обладают формой призмы, располагают в схеме базирования с фиксацией 6 степеней свободы. Она применяется в производстве различных крышек, картеров, втулок. Такие детали ограничены в перемещении по всем трём координатным плоскостям и направлениям возможного вращения. Это ограничение называется правилом 6 точек.

Применение всех методик в построении проекций заготовок называется создание схем полного базирования. Заготовка лишается всех степеней свободы. Это позволяет получить наиболее точную информацию о размерах детали, местах специальной обработки, расположении отверстий, форме внешней и внутренней поверхности, точках в которых необходимо производить измерение параметров. Включение конструкторской базой формирует схему полного базирования. Это упрощают процесс конечной сборки и подготовки агрегата к проведению ремонтных работ.

При изготовлении деталей не сложной конструкции применяют упрощённые схемы базирования. В этом случае при простой технологии не требуется ограничения свободы во всех трёх плоскостях и направлениях движения.

Для соблюдения порядка сборки готового агрегата и проверки его работоспособности составляется настроечная база. Она позволяет производить окончательную проверку и настройку всех технических параметров собранного устройства, отвечающих за его работоспособность и выполнение предназначенных функций.

В зависимости от назначения каждой из баз их используют на различных этапах производства, измерения параметров, окончательной сборке. Наиболее подробными они составляются с учётом особенностей окончательной обработки (чистовой) обработки. К ним предъявляются следующие требования:

Независимо от сложности конструкции, применяемых способов обработки, других технологических особенностей, любая система баз должна соответствовать принятым стандартам и выполняться на основе ЕСКД.

Источник

Лекция 3. Установка заготовок для обработке на станках. Погрешность установки заготовки. Базирование деталей. Выбор баз и их классификация

Лекция 3. Установка заготовок для обработке на станках. Погрешность установки заготовки. Базирование деталей. Выбор баз и их классификация.

ОСНОВЫ БАЗИРОВАНИЯ. Классификация баз.

Под базированием понимается процесс придания заготовке, детали, сборочной единице, изделию требуемого положения относительно вы­бранной системы отсчета.

Под базой понимается поверхность или выполняющие ту же функ­цию сочетание поверхностей, ось, точка, принадлежащая заготовке, дета­ли или изделию и используемая для базирования.

В основе правил базирования лежит известное в теоретической ме­ханике положение о том, что свободное абсолютно твердое тело имеет шесть степеней свободы относительно выбранной системы координат, а именно: три перемещения параллельно координатным осям и три враще­ния вокруг них. Отсюда положение этого тела относительно системы отсчета можно определить шестью независимыми координатами, высту­пающими в роли связей, каждая из которых лишает тело одной степени свободы. При этом каждая координата осуществляет двустороннюю связь. Это означает, что наложение на тело одной координаты лишает его возможности перемещаться (вращаться) в двух противоположных на­правлениях.

Отсюда правило шести точек. Прави­ло шести точек заключается в том, что каж­дое тело (деталь) должно базироваться на шести неподвижных точках, при этом тело лишается всех шести степеней сво­боды.

Эти шесть точек должны быть расположены в трех взаимно пер­пендикулярных плоскостях: три опорные точки (1, 2 и 3) в плоскос­ти XOZ, две точки (4 и 5) в плоскости YOZ и одна точка (6) в плоскости X0Y.

Три координаты (1, 2,3) определяют положение детали относительно плоскости XOZ.

а) лишают деталь возможности перемещаться в направлении оси Y;

б) лишают деталь возможности вращаться вокруг осей X и Z. Таким образом, три координаты (1, 2, 3) лишают деталь трех степеней свободы.

Две координаты (4, 5) определяют положение детали относительно плоскости YOZ:

а) лишают деталь возможности перемещаться в направлении оси X;

Одна координата (6) определяет положение детали относительно плоскости X0Y лишая деталь возможности перемещаться в направ­лении оси Z, т. е. одна координата (6) лишает деталь еще одной — пос­ледней степени свободы.

Следовательно, для определения положения детали в пространстве необходимо и достаточно иметь шесть опорных точек: 1, 2 и 3 опре­деляют опорную плоскость; 4 и 5 определяют направляющую плос­кость; 6 — упорную плоскость.

При большем числе неподвижных опор деталь опирается не на все опоры, а если все же она будет искусственно прижата (притянута) ко всем неподвижным опорам, то она будет деформирована действием зажимов.

Любая схема базирования, лишающая тело шести степеней свободы, реализуется с помощью набора из трех баз, которые принято называть комплектом баз. Базы, составляющие комплект, различаются лишаемы­ми степенями свободы и их числом и в соответствии с этим называются установочной, направляющей, опорной, двойной направляющей и двой­ной опорной.

Например, если деталь призматическая (см. рис. 2.2), то роль уста­новочной базы выполняет нижняя поверхность, используемая для нало­жения трех связей (точки 1, 2, 3), лишающих деталь возможности пере­мещаться в направлении оси OZ и поворачиваться вокруг осей, парал­лельных ОХ и OY.

Установочная база отличается большой площадью, чтобы можно было по возможности дальше разнести опорные точки, для придания де­тали большей устойчивости.

лишило ее возможности перемещения в направлении оси OY и поворота вокруг оси, параллельной OZ.

Направляющая база отличается большой протяженностью, что по­зволяет расположить опорные точки на максимальном удалении друг от друга и тем самым увеличить точность направления.

В примере на рис. 2.2 в качестве опорной базы использована зад­няя стенка детали. Через эту поверхность деталь лишена возможности перемещения в направлении оси ОХ (точка 6). Для опорной базы не тре­буется поверхности больших размеров.

Наложение связей на деталь или заготовку с помощью цилиндриче­ской (конической) поверхности чаще всего осуществляется через ось (рис. 2.3, а) точки 1, 2, 3, 4, относительно которой она образована вра­щением образующей прямой.

Двойной опорной называют базу, используемую для наложения на заготовку или изделие связей, лишающих их двух степеней свободы (рис. 2.3б, точки 4, 5) — перемещений вдоль двух координатных осей.

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

Как правило, в качестве двойной опорной базы используется по­верхность вращения.

Если деталь лишается всех степеней свободы, то считается, что она имеет полный комплект баз, которые образуют координатный угол.

Из рассмотренного перечня баз возможны четыре варианта ком­плектов баз:

По характеру проявления базы могут быть явными и скрытыми.

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

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

К скрытым базам прибегают тогда, когда у детали, заготовки отсут­ствуют необходимые поверхности.

Например, крышка имеет только установочную базу (см. рис. 2.4), образованную опорными точками 1, 2, 3 (рис. 2.4 б). Чтобы получить полный комплект баз, необходимо построить две недостающие коорди­натные плоскости и на них расположить воображаемые три опорные точ­ки 4, 5, 6, доведя их общее число до шести.

В ряде случаев скрытые базы стараются материализовать и превра­тить их в явные, что позволяет сократить затраты времени на базирова­ние. Материализация баз осуществляется посредством создания реаль­ных поверхностей или разметочных линий и точек, представляющих со­бой следы пересечения координатных плоскостей. Например, в результа­те применения хомутика материализуют у шпинделя (вала) опорную точ­ку 6 (рис. 2,5). Хомутик, жестко закрепленный на заготовке, становится частью заготовки и, касаясь поводкового пальца патрона, тем самым ма­териализует точку 6.

В связи с изложенным возникли понятия определенности и неопре­деленности базирования.

Под определенностью базирования объекта (детали, заготовки, сбо­рочной единицы) понимается неизменность его баз и расположения опорных точек на базах в процессе работы изделия или его изготовления, обеспечивающих постоянность положения объекта.

Под неопределенностью базиро­вания понимается изменение требуе­мого положения объекта в результате изменения баз или расположения опорных точек на базах (в качестве примера изменения расположения опорных точек можно рассматривать стол с четырьмя ножками, установ­ленный на неровном полу; в зависи­мости от того, в каком месте опира­ются на стол, в контакт с полом будут входить разные наборы трех ножек из четырех).

Определенность базирования детали обеспечивается приложением к ней сил, создающих силовое замыкание присоединяемой детали. Силы и моменты, создающие силовое замыкание, должны быть больше сил и моментов, стремящихся нарушить положение детали в машине. Для соз­дания силового замыкания используют упругие силы, силы трения, силы тяжести деталей, магнитные и электромагнитные силы и др. При этом силы должны быть направлены на опорные точки.

Силовое замыкание и опорная точка обусловливают двустороннюю связь и лишают деталь степени свободы в противоположных направле­ниях. Отсюда вытекает главное требование к созданию силового замыка­ния: оно должно быть направлено на опорную точку.

Неопределенность базирования приводит к погрешности относи­тельного положения или движения деталей в изделии, и поэтому она не­желательна. Причинами неопределенности базирования являются непра­вильные конструктивные решения, неправильное приложение силового замыкания, а также наличие зазоров в соединении деталей.

По назначению все рассмотренные выше базы могут быть конст­рукторскими, технологическими, измерительными.

Базы, с помощью которых базируются детали или сборочные еди­ницы в изделии, называют конструкторскими. Конструкторские базы делятся на основные и вспомогательные.

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

Вспомогательной называют конструкторскую базу, принадлежащую детали или сборочной единице и используемую для определения поло­жения присоединяемой к ним детали или сборочной единицы. Следует заметить, что любая деталь может иметь только один комплект основных баз, а комплектов вспомогательных баз столько, сколько деталей или сборочных единиц к ней присоединяется.

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

Технологические базы могут быть черновыми и чистовыми.

Черновой базой называют чистую наиболее гладкую и ровную поверхность заготовки с которой начинают обработку детали.

Чистовой базой называют обработанные поверхности детали с помощью которой базируют деталь.

Измерительной называют базу, используемую для определения по­ложения заготовки, детали или изделия и средств измерения и ее приме­няют при оценке точности детали, настройке станков и т. д.

Принципы постоянства базы и совмещения баз.

Наибольшей точности обработки детали можно достигнуть в случае, когда весь процесс обработки ведется от одной базы с одной установкой, так как ввиду возможных смещений при каждой новой установке вносится ошибка во взаимное расположение осей поверхностей. Так как в большинстве случаев невозможно полностью обработать деталь на одном станке и приходится вести обработку на других станках, то в целях достижения наибольшей точности необходимо все дальнейшие установки детали на данном или другом станке производить по возможности на одной и той же базе.

Принцип постоянства базы состоит в том, что для выполнения всех операций обработки детали используют одну и туже базу.

Если по характеру обработки это невозможно и необходимо принять за базу другую поверхность, то в качестве новой базы надо выбирать такую обработанную поверхность, которая определяется точными размерами по отношению к поверхностям, наиболее влияющими на работу детали в собранной машине.

Далее, при выборе баз различного назначения надо стремиться использовать одну и ту же поверхность в качестве различных баз, так как это тоже способствует повышению точности обработки.

В этом отношении целесообразно в качестве измерительной базы использовать установочную базу, если это возможно; еще более высокой точности обработки можно достигнуть, если сборочная база является одновременно установочной и измерительной. В этом и заключается принцип совмещения баз.

Известны следующие способы базирования заготовок;

• установка на станках с ЧПУ с оценкой фактического положения заготов­ки (от базы измерения) и автоматической регулировкой положения инст­румента;

• выверка по необработанным и обработанным поверхностям (в единич­ном производстве, например, в четырехкулачковом патроне);

• выверка по разметке (точность 0.2-0.5 мм; в единичном производстве проверка «выкраиваемости» детали),

• установка в приспособлении без выверки.

Примеры установок деталей рисунок 2.6

Погрешность базирования — это отклонение фактически достигнутого положения заготовки или изделия при базировании от требуемого или разность предельных расстояний измерительной базы относительно установленного на размер инструмента. Погрешность базирования равна сумме допусков на все звенья размерной цепи, соединяющей технологическую базу с измерительной (рис. 2.7, б).

В связи с этим при несовпадении измерительной и технологической базы приходится довольно часто производить перерасчет допусков на составляющие звенья размерной цепи детали. На рис. 2.7, в, г, д даны примеры определения погрешностей базирования для различных схем обработки. Так, при обработке на разжимной оправке или с зазором погрешность базирования для диаметральных размеров равна нулю; при обработке лыски в размер она равна:

на разжимной оправке

с зазором

где

При обработке в центрах (рис. 2.7, д) для размера погрешность базирования будет зависеть от точности зацентровки заготовки.

Если заготовку отцентрировать в плавающий центр с упором торцом А на неподвижную часть центра, то

Погрешность закрепления возникает вследствие смещения заготовки под действием зажимных сил из-за непостоянства силы закрепления, неодинаковой твердости заготовок, неровностей на поверхностях заготовки на опорах приспособления. Она равна разности между предельными величинами смещения у измерительной базы по направлению выполняемого размера (рис. 2.7) Погрешность закрепления берется из справочников или может быть рассчитана

Погрешность положения заготовки возникает вследствие неточного изготовления приспособления, износа его элементов и неточности его установки. Она является суммой векторных величин и может быть определена по формуле

Погрешности являются векторными величинами. Они представ­ляют собой поля рассеивания случайных величин и приближенно подчиняются закону нормального распределения.

Тогда погрешность установки

При выборе баз необходимо руководствоваться следующими правилами:

1. Поверхности должны быть ровные и чистые, без сварных швов, прибы­лей, литников и иметь достаточные размеры.

2. Если у заготовки все поверхности обрабатываются, то за базы следует принять поверхности с наименьшими припусками. Это позволит лучше «выкроить» деталь и избежать появления чернот.

3. На первых операциях желательно принять за базирующие необрабаты­ваемые в дальнейшем поверхности с целью получения более правильного по­ложения обработанных и необработанных поверхностей.

5. Повторная установка на черновую базу, как правило, не допускается.

6 В качестве технологических следует выбирать основные базы.

7. Следует соблюдать принцип единства баз.

8. Желательно измерительную базу использовать в качестве технологической.

9. Выбранные базы должны обеспечивать простую и надежную конструк­цию приспособления, удобство установки, крепления и снятия заготовки.

Для уменьшения погрешности установки необходимо:

• выполнять правила выбора баз;

• применять одинаковый по твердости материал заготовок (для настроеч­ной партии);

• соблюдать постоянство усилия зажима заготовки;

• выбирать направление действия силы зажима против опоры или так, чтобы она не влияла на размер обработки;

• повышать точность и жесткость приспособлений;

• повышать точность выполнения размеров технологических баз, умень­шать их шероховатость, правильно назначать размеры на чертежах.

Источник