Типовые схемы базирования.

Цель работы

Изучение способов установки и базирования деталей, условных обозначений установочных устройств и зажимов, оценка погрешностей базирования.

Теоретическая часть

Базы в машиностроении.

Необходимость рассмотрения понятия «базы» диктуется двумя обстоятельствами:

1. любая деталь часть какой-либо машины, а это значит, что она сопрягается своими поверхностями с другими деталями, т.е. должна занимать вполне определенное положение в машине;

2. при обработке детали на станках она должна быть правильно ориентирована относительно механизмов и узлов станка, определяющих траектории перемещений режущих инструментов.

Для целей проектирования, изготовления, эксплуатации и ремонта изделий машиностроения установлены термины и определения основных понятий базирования и баз. Это ГОСТ 21495-76.

Базированием называется придание заготовке или изделию требуемого положения относительно выбранной системы координат.

База– это поверхность или выполняющая ту же функцию сочетание поверхностей, линий, точек, принадлежащих заготовке или изделию и используемые для базирования.

Известно, что для полного определения положения любого тела в пространстве необходимо лишить его 6 степеней свободы, или наложить на него 6 двусторонних геометрических связей, для создания которых необходим комплект баз.

Точка, символизирующая каждую связь заготовки или изделия с избранной системой координат, называется опорной точкой. Все опорные точки на схемах базирования изображают условными значками и нумеруют порядковыми номерами, начиная с базы, на которой расположено наибольшее число опорных точек.

Приведение понятия геометрических связей к понятию опорной точки, а это приведение опирается на физический смысл лишения степеней свободы, создало правило 6 опорных точек, или просто правило 6 точек, которое говорит о том, что для полной ориентации заготовки в приспособлении или детали в изделии необходимо и достаточно 6 опорных точек, расположенных определенным образом на поверхности данной детали.

ГОСТ предусматривает несколько типов, а следовательно, и наименований баз.

Так база, используемая для определения положения заготовки или изделия в процессе изготовления или ремонта, называется технологической базой.

База, используемая для определения положения заготовки или изделия относительно средств измерения, называется измерительной базой.

Типовые схемы базирования.

1. Базирование призматической детали

Для ориентировки (базирования) призматического тела в пространстве необходимо в соответствии с физическим смыслом 6 опорных точек разместить их на поверхностях тела.

Таким образом, условно в соответствии с физическим смыслом разместили 6 опорных точек.

Опорные точки условно изображаются:

- вид спереди и сбоку

- вид сверху

В соответствии с рассмотренным схема базирования призматической детали изображается следующим образом:

Для повышения точности и надежности ориентировки детали при выборе базы в качестве установочной базы принимают поверхность с наибольшими размерами, позволяющую расположить 3 опорные точки достаточно далеко друг от друга. В качестве направляющей базы с этой же целью принимают самую длинную поверхность. В качестве опорной базы может быть использована поверхность любых, даже самых маленьких размеров, при условии достаточно хорошего ее состояния и постоянства формы.

Понятие базирования нельзя путать с понятием неподвижность детали – базирование это только однозначность ориентировки детали в пространстве, т.е. базирование обеспечивается односторонними связями детали и плоскостей пространства.

Неподвижность детали забазированной в пространстве обеспечивается ее закреплением. Если вести разговор об обработке заготовок, то забазированная в приспособлении заготовка закрепляется в нем зажимным устройством приспособления.

Базирование и закрепление – два разных элемента установки заготовки. Они выполняются последовательно, причем базирование достигается наложением на заготовку односторонних связей, а базирование совместно с закреплением – двусторонних, лишающих заготовку подвижности в обе стороны по каждой оси.

Базирование и закрепление не взаимоисключают друг друга, т.к. только закрепленная заготовка будет неподвижной, но ее положение в пространстве не может быть однозначным.

2. Базирование цилиндрической детали.

Для ориентировки цилиндрического тела в пространстве необходимо соединить его цилиндрическую поверхность двумя жесткими удерживающими связями 1, 2 с плоскостью ХОУ и двумя связями 3, 4 с плоскостью ХОZ , лишая этим тело четырех степеней свободы

Для устранения возможности перемещения тела вдоль оси Х необходимо соединить его торец с жесткой удерживающей связью 5 с плоскостью УОZ.

Для лишения тела шестой степени свободы – возможности вращения вокруг собственной оси должна быть предусмотрена 6 удерживающая связь в виде шестой опорной точки, которую располагаем на поверхности шпоночной канавки.

В реальных условиях базирования цилиндрических деталей часто бывает удобно использовать призмы, несущие на себе 4 опорные точки с соответствующими упорами и шпонками, дающими две дополнительные опорные точки.

3. Базирование диска.

Несколько иначе следует рассматривать базирующие поверхности при ориентировке цилиндрических деталей типа тонких дисков, длина которых меньше диаметра. Ясно, что в этом случае цилиндрическая поверхность уже не может выполнить функции двойной направляющей и нести на себе четыре опорные точки. С другой стороны, относительно большие размеры торцевой поверхности делают возможным размещение на ней 3 опорных точек, что вносит определенность в ориентировку детали в пространстве.

В соответствии с этим при ориентировке тонкого диска необходимо соединить его торцевую поверхность тремя жесткими удерживающими связями 1, 2, 3 с плоскостью ХОУ.

Для лишения тела возможности перемещения вдоль осей Х, У следует соединить его цилиндрическую поверхность жесткими связями 4, 5 с плоскостями ZОХ, ZOУ.

Шестая жесткая связь, лишающая тело вращения вокруг собственной оси, создается помещением опорной точки на поверхности шпоночной канавки.

4. Базирование конических деталей.

Специфические особенности имеет ориентировка в пространстве конических деталей.

При установке детали по длинной конической поверхности с относительно небольшой конусностью (отверстия в шпинделях станков, конусные хвостовики режущих инструментов) коническая поверхность лишает деталь пяти степеней свободы (перемещения вдоль всех 3-х осей координат и вращения вокруг двух осей системы координат), оставляя ей только одну степень свободы – возможность вращения вокруг собственной оси. Таким образом, коническая поверхность совмещает в себе функции двойной направляющей и опорной поверхностей цилиндрической детали и несет на себе 5 опорных точек. Для полной ориентировки необходимо на одной из поверхностей иметь еще и 6 опорную точку.

Поверхности такой детали будут называться: поверхность длинного конуса – опорно-направляющей базой, а поверхность, несущая 6 опорную точку опорной базой.

При базировании деталей по короткой конической поверхности с относительно большим углом конуса (как это имеет место при установке заготовки в центрах) условия базирования значительно меняются.

Коническая поверхность короткого центрового отверстия не в состоянии осуществлять функции направления оси детали, осуществляемые двойной направляющей базирующей поверхностью детали с длинным конусом. Ее возможности ограничиваются выполнением функции центрирования (аналогично центрирующей поверхности диска) и в некоторых случаях дополняются выполнением функции опорной базы. При этом роли выполняемые передним и задним центрами неодинаковы. Переднее центровое отверстие, соприкасающееся с неподвижным в осевом направлении центром передней бабки выполняет функции центрирования, а также определяет положение детали в осевом направлении. Таким образом, он лишает деталь 3х степеней свободы (перемещения вдоль трех осей координат) и несет на себе 3 опорные точки. В соответствии с этим это отверстие называется опорно-центрирующейбазой.

Функция заднего центрового отверстия, соприкасающегося с подвижным в осевом направлении центром задней бабки, ограничена осуществлением центрирования. Эта поверхность несет на себе 2 опорные точки и лишает деталь 2 степеней свободы (вращения вокруг 2 осей координат) и называется центрирующей базой.

Следовательно, установка деталей в центрах лишает ее 5 степеней свободы, сохраняется только вращение вокруг собственной оси.