ОСНОВЫ
БАЗИРОВАНИЯ
План
1. Понятие о базах, их классификация и
назначение.
2. Основные схемы базирования
3. Погрешности базирования и закрепления
обрабатываемой заготовки
1. Понятие о базах, их
классификация и назначение.
Базой называют совокупность поверхностей, линий или точек детали, по отношению к которым ориентируются другие детали изделия или по отношению к которым ориентируются поверхности детали, обрабатываемые на данной операции.
В
зависимости от служебного назначения все поверхности детали подразделяются на:
основные, присоединительные (вспомогательные), исполнительные и свободные.
Под основными понимают поверхности, с помощью которых определяют
положение данной детали относительно другой, к которой она присоединяется.
Присоединительными называют поверхности детали, определяющие положение
всех присоединяемых к ней других деталей.
Исполнительные поверхности-поверхности, выполняющие служебное
назначение.
Свободной поверхностью называют поверхность, предназначенную для
соединения основных, присоединительных и
исполнительных поверхностей между собой с образованием совместно необходимой
для конструкции формы детали. На рис.2.1. показаны все виды баз.
4 2 3
матрица
плита штампа
1
Рис.
2.1. Базирующие поверхности вырубной матрицы. 1-основная; 2-присоединительная;
3-исполнительная; 4-свободная.
Элементы детали, образующие комплекты основных и присоединительных
поверхностей, характеризуют технологические базы, т.е. элементы, используемые в
процессе обработки для установления взаимосвязи между расположением режущей
кромки инструмента и обрабатываемой поверхностью.
По
характеру своего применения базы подразделяются на:
конструкторские, сборочные, измерительные и установочные.
Конструкторскими базами называют поверхности. Линии или точки детали, с помощью которых определяют её положение относительно других деталей на сборочном чертеже. В качестве конструкторских баз используют также линии симметрии: оси валов и отверстий, биссектрисы углов и т.п. Для всех деталей вращения одной из конструкторских баз всегда является ось вращения.
Сборочными базами называют поверхности, с помощью которых определяют положение детали при сборке.
Измерительной базой детали называют поверхность (или систему поверхностей), от которых производится отсчёт размеров при измерении деталей.
Установочной базой детали называют совокупность поверхностей, линий или точек, относительно которых ориентируется при изготовлении детали поверхность, обрабатываемая на данной операции.
Схемы базирования зависят от формы поверхностей обрабатываемых заготовок, большинство которых, как правило, ограничено плоскими, цилиндрическими или коническими поверхностями, используемыми в качестве опорных баз.
2. Основные схемы базирования
Основными схемами базирования являются: 1) базирование призматических деталей; 2) базирование цилиндрических деталей с длинной осью; 3) базирование цилиндрических деталей с короткой осью.
Каждая обрабатываемая
заготовка призматической формы, если её рассматривать в системе трех взаимно
перпендикулярных осей, имеет шесть степеней свободы: три перемещения вдоль осей
Ox, Oy, Oz и три перемещения при
повороте относительно этих же осей. Положение заготовки в пространстве
определяются шестью координатами (рис.2.2).
Z
6
5
4
Рис.2.2. Схема положения
заготовки
в системе
O X трёх координатных
3 плоскостей.
2
Y 1
Возможности перемещаться в
направлении OZ и вращаться
вокруг осей OX и OY препятствуют опорные точки
1, 2 и 3, расположенные в плоскости XOY. Нижняя поверхность
заготовки с тремя опорными точками называется главной установочной базой.
Две
степени свободы, т.е. возможность перемещаться в направлении оси ОХ и вращаться
вокруг оси ОZ, ограничиваются двумя
опорными точками 4 и 5, определяющими положение заготовки относительно
плоскости YOZ. Боковая поверхность с двумя опорными точками
называется направляющей установочной базой.
Шестая степень свободы, т.е. возможность
перемещения заготовки в направлении оси OY, ограничивается опорной
точкой 6, определяющей положение заготовки относительно плоскости XOZ.
Поверхность с одной опорной точкой называется упорной установочной базой.
На
рис.2.3. показана схема базирования цилиндрических деталей с длинной осью.
Z
5565
4
3
O X
2
Y 1 6
Рис.2.3
Схема базирования цилиндрической детали с длинной осью
Из рис.2.3. видно, что положение
валика в пространстве определяется пятью опорными точками, которые лишают
заготовку пяти степеней свободы. Остается возможность его вращения вокруг
собственной оси. Чтобы лишить заготовку последней степени свободы необходимо
изготовить на цилиндрической поверхности вала шпоночную канавку и разместить в
ней шестую опорную точку.
На
рис. 2.4. показана схема базирования цилиндрических деталей с короткой осью.
Главной базой у этих деталей является торцевая поверхность, на которой
размещаются три опорные точки.
Две опорные точки, размещенные на
короткой цилиндрической поверхности, образуют двойную упорную установочную
базу. Шестая степень свободы ограничивается в данном случае шпоночным пазом,
или при установке в самоцентрирующихся приспособлениях - силовым замыканием.
Z
2
1
3
4
O
X
6
5
Y
Рис.2.4. Схема положения цилиндрической детали с короткой осью в системе трех взаимно перпендикулярных плоскостей.
3. Погрешности базирования и закрепления
обрабатываемой заготовки
В процессе обработки заготовки возникают отклонения от геометрической формы и размеров, заданных чертежом, которые должны находится в пределах допусков, определяющих наибольшие допустимые значения погрешностей размеров и формы заготовки и детали.
Окончательная, или суммарная погрешность по любому размеру или форме
складывается из первичных погрешностей, которые образуются из погрешностей
установки заготовки, настройки станка и самой обработки.
Погрешность установки Еу возникает при установке заготовки
непосредственно на станке или в приспособлении и складывается из погрешностей
базирования Ет и погрешности закрепления Ез.
Погрешность настройки Ен и погрешность обработки Еоб
возникают при установке режущего инструмента на размер, или при установке
упоров и копиров, а также непосредственно в процессе обработки.
На
рис.2.5. приведена схема базирования обрабатываемой заготовки при фрезеровании
с установкой на плоскости. Плоскость 1 (рис.2.5.,а) является конструкторской
базой и используется как основная установочная база. Поэтому погрешность
базирования не входит в суммарную погрешность, возникающую при фрезеровании в
размер 30±0,15 мм.
3
Р Р
20±0,15
Н Н
20±0,15
50±0,14 50±0,10
30±0,15
2 а) 2 б) Р в)
1 1
Рис.2.5. Схема базирования
при установке на плоскость.
На рис.2.5.,б
конструкторской базой является плоскость 3,а плоскость 1 является установочной
вспомогательной базой. В этом случае погрешность базирования неизбежна, так как
при неизменности настроечного размера Н, а, следовательно, и положения оси
фрезы размер конструкторской базы 3 будет колебаться в пределах допуска на
размер 50±0,14 мм, полученный при
обработке на предыдущей операции. Следовательно, погрешность базирования будет
соответствовать величине допуска на этот размер, или Еб=0,28 мм.
Таким образом, при фрезеровании в размер 20±0,15 мм на погрешность
настройки и обработки остается 030-0,28=0,02 мм, что недопустимо. Поэтому
необходимо или исключить погрешности базирования, как сделано на рис.2.5.,в,
или провести перерасчет допусков. Так как увеличение допуска на размер 20 мм
без специального разрешения исключается, то для уменьшения погрешностей
базирования следует уменьшить допуск на размер 50 мм, приняв его d=0,10 мм.
На
рис.2.6. приведены схемы установки вала диаметром D в призме при фрезеровании
паза, размер которого задан от различных конструкторских баз.
а) б)
в)
h1
h3
h2
D D D
Рис.2.6. Схема базирования при установке в призму.
На рис. 2.6,а размер h1 связан с верхней образующей
вала. На рис. 2.6,б размер h2 определяется от нижней
образующей вала, а на рис. 2.6, в от оси вала.
Во
всех случаях вал устанавливают по вспомогательной базе и, таким образом,
погрешность базирования неизбежна и зависит от допуска на диаметр вала 
и угла призмы .
Величина погрешности для каждой схемы базирования соответственно равна: Еб1=Dh1=k1dD ; Eб2=Dh2=k2dD
; Eб3=Dh3=k3dD
.
Численные значения коэффициентов k1, k2, k3 приведены в таблице 2.1.
Таблица 2.1. Значения коэффициента
погрешности базирования ki от угла призмы.
|
Коэффициент k |
Угол призмы |
|||
|
600 |
900 |
1200 |
1800 |
|
|
k1 |
1,5
|
1,21 |
1,07 |
1,0 |
|
k2 |
0,5 |
0,2 |
0,08 |
0 |
|
k3 |
1,0 |
0,7 |
0,58 |
0,5 |
Погрешности, возникающие при установке заготовок, влияют на точность
взаимного расположения поверхностей, а так как каждая готовая деталь имеет
комплект черновых и обработанных поверхностей, то для взаимной увязки этих двух
комплектов поверхностей необходимо строго выполнять основные положения выбора
баз.
В качестве черновых баз у заготовок, обрабатываемых по всем поверхностям, следует принимать поверхности с наименьшими припусками.
При
выборе чистовых баз необходимо стремиться к тому, чтобы чистовые установочные
базы были конструкторскими, а не вспомогательными, что исключает погрешности
базирования.
Установочные базы должны обладать наибольшей устойчивостью при
базировании и обеспечить наименьшие деформации заготовки от зажатия в
приспособлении и воздействия силы резания.
При
выборе чистовых баз необходимо стремиться к тому, чтобы обработку поверхностей
на всех операциях (установках) осуществлять с использованием одних и тех же
установочных баз. Это требование называется принципом постоянства баз.
