Материал: Лекции по ТПвМ

Опорной называется база, лишающая деталь одной степени свободы – перемещения вдоль одной оси (поверхность III).

Двойная направляющая база – это база, лишающая деталь четырех степеней свободы – двух перемещений вдоль двух координатных осей и поворотов вокруг этих же осей (поверхность IV) (рис. 8.3).

Рис. 8.3 - Двойная направляющая база

Бывает еще двойная опорная база – лишающая деталь двух степеней свободы, то есть перемещения вдоль двух координатных осей: поверхность V (рис. 8.4).

Рис. 8.4 - Двойная опорная база

Для повышения точности изготовления деталей необходимо стремиться к тому, чтобы конструкторские и технологические базы представляли одни и те же поверхности. Если такого совпадения нет, то возникают погрешности базирования (измерения), что приводит к необходимости перерасчета допусков.

При обработке деталей для их ориентации могут быть использованы базы, состоящие из одной, двух или трех базирующих поверхностей и несущие в общей сложности до шести опорных точек. Чем проще установочная база, тем меньше в нее входит базирующих поверхностей и, следовательно, опорных точек, тем проще и дешевле приспособление для закрепления детали на станке. Поэтому при выборе базы необходимо стремиться использовать наименьшее количество базирующих поверхностей с наименьшим числом опорных точек.

8.2 Схемы базирования

Схемы базирования зависят от формы обрабатываемых поверхностей, большинство которых ограничено плоскими, цилиндрическими или коническими поверхностями. Основными схемами являются:

1. базирование призматических заготовок;

2. базирование длинных цилиндрических заготовок;

3. базирование коротких цилиндрических заготовок.

Схема базирования призматических заготовок предназначена для изготовления плит, крышек, картеров и др. Каждая обрабатываемая заготовка призматической формы, если ее рассматривать в системе трех координат (рис. 8.5) имеет шесть степеней свободы. Положение заготовки в пространстве определяется шестью координатами (штриховые линии), которые ограничивают перемещение заготовки по степеням свободы.

Рис. 8.5 - Схема базирования призматических заготовок

На рис. 8.5 приведена схема положения обрабатываемой заготовки в приспособлении, где силы зажима Q₁, Q₂, Q₃ образуют силовое замыкание базирования заготовки (штрихами показаны опорные точки). Нижняя поверхность заготовки с тремя опорными точками является установочной базой. Как правило, в качестве установочной базы выбирают поверхность наибольшего размера. Боковая поверхность с двумя опорными точками является направляющей базой, для которой выбирается поверхность наибольшей протяженности. Поверхность с одной опорной точкой является опорной базой.

Этот порядок установки заготовок призматической формы называют правилом шести точек. Это правило применяют и для базирования заготовок других форм, при использовании для их установки любых наружных поверхностей, выбранных для базирования.

Схема базирования длинных цилиндрических заготовок (рис 8.6).

Рис. 8.6 - Базирование длинных цилиндрических заготовок

На рис. 8.6 видно, что расположение вала в пространстве определяется пятью координатами, которые лишают заготовку пяти степеней свободы перемещения в направлениях Х, Y, Z и вращения вокруг осей Х и Z. Шестая степень свободы, т.е. вращение вокруг собственной оси, в данном случае ограничивается координатой, проведенной от поверхности шпоночной канавки А. Четыре опорные точки, расположенные на цилиндрической поверхности, образуют двойную направляющую базу. Опорная точка на торце валика и шпоночный паз определяют поверхности, служащие опорными базами.

На рис. 8.7 приведена схема положения обрабатываемой заготовки в призме приспособления, где торцевая поверхность вала, прижатая к ограничителю А приспособления, является опорной базой.

Рис. 8.7 - Положение заготовки в призме

Схема базирования коротких цилиндрических заготовок

К коротким цилиндрическим деталям относятся диски, кольца и др. Установочной базой у этих деталей является торцевая поверхность с тремя опорными точками (рис. 8.8).

Рис. 8.8 - Базирование коротких цилиндрических заготовок

Две опорные точки на короткой цилиндрической поверхности образуют двойную опорную базу. Шестая степень свободы ограничена в данном случае шпоночным пазом А.

Рассмотренные схемы относятся к схемам полного базирования, то есть базирования с лишением обрабатываемой заготовки всех шести степеней свободы. Их применяют при необходимости получить точную координацию размеров в трех направлениях по осям X, Y, Z. Для базирования таких заготовок необходим комплект из трех баз. При необходимости получения размеров в двух или только в одном направлении можно применять схемы упрощенного базирования (рис. 8.9).

Рис. 8.9 – Упрощенная схема базирования заготовок

На рис. 8.9 показана заготовка с подлежащим обработке уступом А, положение которого определяется размерами а и б. Неточность установки заготовки относительно оси Y не имеет значения. Поэтому в данном случае достаточно использовать две базирующие поверхности I и II, а торец заготовки использовать как опорную (но не базирующую) поверхность, прилагающую к упору(на рис. не показан), который предусмотрен для восприятия продольной составляющей силы резания.

Лекция 9 Погрешности базирования и закрепления заготовок

Конструкторские базы назначаются конструктором изделия при простановке размеров на рабочем чертеже. На выбор той или иной схемы при простановке размеров влияют как конструкторские, так и технологические требования. Выбранная схема в значительной степени предопределяет последовательность обработки, выбор баз, конструкцию приспособления и т.д.

Выбирая схему простановки размеров, конструктор должен исходить из обеспечения принципа технологичности конструкции. Более технологичной является та конструкция, на изготовление которой затрачивается меньше времени, требуется более простое приспособление, а заданная точность достигается просто и надежно.

При обработке заготовки возникают отклонения геометрической формы и размеров, заданных чертежом, которые не должны выходить за пределы допусков, определяющих наибольшие допустимые погрешности. Суммарная погрешность складывается из первичных погрешностей: установки заготовки, настройки станка и самой обработки.

Погрешность установки _у возникает при установке заготовки на станке или в приспособлении. Она состоит из погрешности базирования _б и погрешности закрепления _з. (погрешности настройки станка и самой обработки пока не рассматриваем).

Погрешность базирования _б возникает в результате базирования заготовки в приспособлении по технологическим базам, не связанным с измерительными базами. При базировании по основной конструкторской базе, являющейся и технологической базой, погрешность базирования не возникает. Такие погрешности можно определять расчетом геометрических связей принятой схемы базирования.

Погрешность закрепления _з образуется из погрешностей, возникающих до приложения силы зажатия и при зажатии. При работе на предварительно настроенных станках режущий инструмент, а также упоры и копиры устанавливают на размер от установочных поверхностей приспособления до приложения нагрузки, поэтому сдвиг установочных баз приводит к погрешностям закрепления. _з определяют расчетным и опытным путем для каждого конкретного способа закрепления заготовок (значения их приводят в справочных таблицах).

Для приближенного определения допустимой погрешности базирования можно пользоваться формулой

, (9.1)

где - допуск на размер;

- погрешность размера (значения для всех видов обработки приводятся в таблицах справочников (ГОСТ 24643-81 – степень точности изготовления).

Действительная погрешность базирования всегда должна быть меньше допустимой

. (9.2)

Рассмотрим, как рассчитывают действительные погрешности базирования.

Установка на плоскость. Схема базирования обрабатываемой заготовки при фрезеровании с установкой на плоскость (рис.9.1).

а) б)

Рис. 9.1 - Базирование заготовки с установкой на плоскость

На рисунке 9.1а плоскость I является измерительной базой и используется как установочная база, поэтому погрешность базирования не входит в суммарную погрешность, возникающую при фрезеровании, в размер 300,15 мм.

На рисунке 9.1б измерительной базой является плоскость III, а установочной – плоскость I. Поэтому погрешность базирования неизбежна, т.к. при неизменном настроенном размере Н размер обрабатываемой поверхности II колеблется в пределах допуска на размер 50 мм, полученный при обработке на предыдущей операции. Следовательно, погрешность базирования будет соответствовать допуску на этот размер или мм.

Таким образом, при фрезеровании размера 20  0,15 мм на погрешность настройки и обработки остается 0,3 – 0,28 = 0,02 мм, что является недостаточным, поэтому необходимо или исключить погрешность базирования, или произвести перерасчет допусков, установленных чертежом.

Для уменьшения погрешностей базирования следует уменьшить допуск на размер 50 мм ( ), приняв (где для размера 20 мм мм).

Тогда мм, т.е. размер 50 мм следует указать с допуском  0,1 мм, т.е. 50  0,1.

Схема установки заготовки по наружной цилиндрической поверхности на призму (рис.9.2).

а) б) в)

Рис. 9.2 - Установка заготовки по наружной цилиндрической поверхности

на призму

На рисунке 9.2 приведены схемы установки вала диаметром D в призме при фрезеровании паза, размер которого задан от различных конструкторских баз. Во всех случаях погрешность базирования неизбежна и зависит от допуска на диаметр вала и угла призмы .

Для расчета погрешностей базирования предположим, что на призме установлен вал с наибольшим диаметром D_max и наименьшим предельным диаметром D_min. (рис.9.3).

Величины , и будут характеризовать погрешности базирования для каждой схемы

(9.3)