Выбор технологических баз при изготовлении деталей

 

В.Ф. Скворцов 

ВЫБОР

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ БАЗ

ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ

ДЕТАЛЕЙ

 
 
 
 

Учебники  Томского политехнического университета

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования

«ТОМСКИЙ  ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ» 
 
 

В.Ф. Скворцов 
 
 
 

ВЫБОР ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ  БАЗ

 ПРИ  ИЗГОТОВЛЕНИИ ДЕТАЛЕЙ

Учебное пособие 
 
 
 
 
 
 
 
 

Издательство

Томского  политехнического университета

Томск 2007 

  УДК 621.9

   С 42 

   Скворцов  В.Ф.

С 42   Выбор технологических баз при изготовлении деталей: учебное пособие / В.Ф. Скворцов. — Томск: Изд-во. Томского политехнического университета, 2007. - 56 с. 

     В учебном пособии изложены теоретические  основы и практические рекомендации по выбору технологических баз при  изготовлении деталей машин.

     Пособие предназначено для студентов, обучающихся  по направлению 150900 и специальности 151001.

УДК 621.9 
 

Рекомендовано к печати Редакционно-издательским советом

 Томского  политехнического университета 

Рецензенты

Доктор  технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Металлорежущие станки и  инструменты» Кузбасского государственного технического университета Л.Н. Коротков

Доктор  технических наук, профессор, заведующий лабораторией Института физики прочности  и материаловедения СО РАН Г. А. Прибытков 

                                                   © Томский политехнический университет, 2007

        © Скворцов В.Ф., 2007

ВВЕДЕНИЕ

     Задача  выбора технологических баз относится  к одной из наиболее важных при  проектировании технологических процессов  изготовления деталей. От того, насколько  правильно выбраны технологические  базы, зависит фактическая точность обработки и качество поверхностного слоя деталей, ее производительность и  себестоимость.

     В учебном пособии в сжатом виде изложены основы выбора технологических  баз при изготовлении деталей. В  нем отражен опыт преподавания дисциплин  «Основы технологии машиностроения»  и «Технология машиностроения»  в Томском политехническом университете.

     В первом разделе пособия приведены  основные понятия о базах и  базировании, дана классификация баз  в соответствии с ГОСТ 21495-76 [1], рассмотрена  структура погрешности установки  заготовок, а также дана методика определения этой погрешности. Во втором разделе изложены теоретические  основы выбора технологических баз  при изготовлении деталей. Здесь  рассмотрены принципы выбора технологических  баз, изложена методика выбора технологических  баз при выполнении первой операции, сформулированы общие подходы к  выбору технологических баз на большинстве операций технологического процесса изготовления детали. В третьем разделе приведены рекомендации по выбору технологических баз при изготовлении типовых деталей.

     Излагаемый  в пособии материал проиллюстрирован большим количеством примеров, облегчающих  его восприятие студентами.

     Учебное пособие снабжено приложением, в  котором приведены наиболее распространенные схемы установки и соответствующие им схемы базирования заготовок.  
 
 
 
 
 

1. ОСНОВЫ БАЗИРОВАНИЯ

1.1. Общие понятия  о базах и базировании

     Для нормальной работы любой машины необходимо обеспечить определенное взаимное расположение ее деталей и сборочных единиц. При обработке заготовки должны быть с требуемой точностью установлены  на столе станка или в приспособлении. Такая же задача возникает и при  измерении, когда заготовка или  изделие и измерительный инструмент (прибор, приспособление) также должны быть установлены с требуемой  точностью относительно друг друга.

     Процесс установки заготовки или изделия  принято делить на базирование и  закрепление. Базирование — это  придание заготовке или изделию  требуемого положения относительно выбранной системы координат. Закрепление - это приложение сил и пар сил  к заготовке или изделию для  обеспечения постоянства их положения, достигнутого при базировании.

     Поверхность или выполняющее ту же функцию  сочетание поверхностей, ось, точка, принадлежащая заготовке или  изделию и используемая для базирования, называется базой.

     При базировании заготовки и изделия  рассматриваются как абсолютно  твердые тела.

     В основе правил базирования лежит  известное в теоретической механике положение о том, что свободное  абсолютно твердое тело имеет  шесть степеней свободы в выбранной  системе координат. Оно может  перемещаться вдоль трех осей координат  и вращаться вокруг них. Следовательно, для придания телу требуемого положения  необходимо отнять указанные степени  свободы. Для этого нужно задать (зафиксировать) шесть независимых  координат тела. Причем каждая координата выступает в роли двусторонней связи, которая отнимает свободу перемещения  вдоль этой координаты. 

     Рассмотрим  сначала базирование призматической заготовки в системе координат  XYZ (рис. 1.1, а). Для придания заготовке требуемого положения необходимо задать координаты 1-1', 2-2', 3-3', 4-4', 5-5' и 6-6'. Эти координаты лишают заготовку всех шести степеней свободы, а именно:

- координаты 1-1', 2-2' и 3-3'- перемещения вдоль оси Z и вращения вокруг осей X и Y;

 

- координаты 4-4' и 5-5' - перемещения вдоль оси Y и вращения вокруг оси Z;

- координата  6-6' – перемещения вдоль оси X.

      Установка заготовки в приспособлении осуществляется путем совмещения ее баз с установочными элементами приспособления. В результате этого  координаты заготовки превращаются в шесть опорных точек, расположенных  на ее базах (рис.1.1, б).

     Таким образом, получим правило шести точек, в соответствии с которым для придания требуемого положения заготовке относительно приспособления (стола станка) необходимо и достаточно иметь шесть опорных точек, отнимающих у заготовки по одной степени свободы.

     Эти опорные точки обычно располагаются  на трех базах, которые принято называть комплектом баз.

 

     Для обозначения опорной точки предусмотрен специальный знак (рис. 1.2). Схему  расположения опорных точек на базах  заготовки или изделия принято  называть схемой базирования.

      Все опорные точки на схеме базирования  нумеруют порядковыми номерами, начиная  с базы, на которой располагается  наибольшее число опорных точек. При этом число проекций заготовки  или изделия должно быть достаточным  для однозначного представления  о размещении опорных точек. При  наложении в какой-либо проекции одной опорной точки на другую изображают одну точку и около нее проставляют номера совмещенных точек.

     Схема базирования призматической заготовки  для рассмотренного выше примера (см. рис. 1.1) приведена на рис. 1.3.  

   

     Теперь  рассмотрим базирование валика и  диска в прямоугольной системе  координат XYZ. В этих случаях наряду с другими координатами чаще всего задают координаты точек, расположенных на оси цилиндрической поверхности заготовок (рис. 1.4).

     Координаты  1-1' 2-2', 3-3'и 4-4'(рис. 1.4,а) лишают валик перемещений вдоль осей Y и Z и вращения вокруг этих же осей, координата 5-5' - перемещения вдоль оси X и координата 6-6'- вращения вокруг этой оси.

     Вследствие  малой длины цилиндрической поверхности  диска можно задать координаты только двух точек, расположенных на его  оси (рис.1.4, б), зато на торце диска - координаты трех точек. Координаты 1-1' 2-2'. 3-3' лишают диск перемещения вдоль оси X и вращения вокруг осей Y и Z, координаты 4-4' и 5-5'- перемещений соответственно вдоль осей Y и Z и координата 6-6'- вращения вокруг оси X.

     Таким образом, валик и диск лишаются всех шести степеней свободы.

     Схемы базирования валика и диска приведены  на рис.1.5, а и 1.5, в, a материализующие их схемы установки заготовок в самоцентрирующем патроне показаны на рис. 1.5,б и 1.5, г.

 

     Необходимо  подчеркнуть, что опорные точки  1, 2, 3 и 4 на схеме базирования валика (рис. 1.5, а) и опорные точки 4, 5 на схеме базирования диска (рис. 1.5, в) являются воображаемыми. 
 
 
 

1.2. Классификация баз 

     Базы  принято различать по назначению, по лишаемым степеням свободы и по характеру проявления.

     По  назначению базы делятся на конструкторские, технологические и измерительные.

     Конструкторская база - это база, используемая для определения положения детали или сборочной единицы в изделии. Конструкторские базы, в свою очередь, делятся на основные и вспомогательные. Основной называется база, принадлежащая данной детали или сборочной единице и используемая для определения их положения в изделии. Вспомогательной называется база, принадлежащая данной детали или сборочной единице и используемая для определения положения присоединяемого к ним изделия. На рис. 1.6 приведен пример комплектов основных и вспомогательных баз детали (корпуса). Нужно отметить, что любая деталь может иметь только один комплект основных баз и столько комплектов вспомогательных баз, сколько деталей или сборочных единиц к ней присоединяется.

     Технологическая база - это база, используемая для определения положения заготовки или изделия в процессе изготовления или ремонта. Некоторые примеры комплектов технологических баз были рассмотрены выше.

     Измерительная база — это база, используемая для определения относительного положения заготовки или изделия и средств измерения. Пример измерительной базы дан на рис. 1.7.

 

     В зависимости от лишаемых степеней свободы  базы делятся на установочную, направляющую, опорную, двойную направляющую и  двойную опорную.

     Установочная база лишает заготовку или изделие трех степеней свободы - перемещения вдоль одной координатной оси и вращения вокруг двух других осей. В рассмотренных выше примерах установочной базой являются нижняя плоскость призматической заготовки (рис. 1.3) и торец диска (рис. 1.5, б). Установочная база должна иметь по возможности наибольшую площадь, чтобы опорные точки можно было разнести как можно дальше друг от друга, обеспечив устойчивость заготовки или изделия.

     Направляющая база лишает заготовку или изделие двух степеней свободы - перемещения вдоль одной координатной оси и вращения вокруг другой оси. Направляющей базой (см. рис. 1.3) является плоскость призматической заготовки, на которой располагаются опорные точки 4 и 5. Направляющая база должна быть по возможности наиболее протяженной, чтобы опорные точки можно было разнести на наибольшее расстояние, обеспечив тем самым наименьший перекос заготовки или изделия в соответствующей координатной плоскости.

     Опорная база лишает заготовку или изделие одной степени свободы - перемещения вдоль одной координатной оси или вращения вокруг одной координатной оси. В рассмотренных выше примерах опорной базой являются плоскость призматической заготовки (см. рис. 1.3), на которой располагается опорная точка 6 торец валика (см. рис. 1.5, а), на котором располагается опорная точка 5, и боковые плоскости шпоночных пазов валика и диска (см. рис. 1.5, а и в), на которых располагаются опорные точки 6. В качестве опорной базы может быть использована поверхность любых габаритных размеров.