Что следует понимать под базированием заготовки
Базирование заготовок при обработке
Базирование заготовок – придание изделию необходимого положения относительно выбранной координатной системы. Требуемое местоположение достигается при помощи закрепления детали на столе токарного или фрезерного станка и других установочных приборах. После процедуры закрепления заготовка принимает устойчивое положение в трехмерном пространстве, лишаясь 3 степеней свободы: по осям абсцисса, ордината и аппликата. В результате она не сможет перемещаться в выбранной координатной системе.
Базирование осуществляется для повышения точности во время изготовления и обработки детали.
Для правильного определения местоположения изделия необходимо знать основные схемы, методы и особенности процедуры базирования.
Схемы базирования
Схемой базирования называется чертеж, где с помощью графического изображения указывается местоположение опорных точек устанавливаемого изделия на поверхностях базирования. Базы подразделяются на следующие подвиды:
База может лишать обрабатываемый объект от 1 до 3 степеней свободы, что исключает возможность его передвижения в координатной системе. На схемах она обозначается в виде мнимой или реальной плоскости. Базы выбираются во время проектирования изделия и используется при изготовлении и последующей обработке заготовки.
При выборе базовых поверхностей применяются принципы совмещения и постоянства базовых поверхностей. В виде технологических баз выступают одинаковые поверхности заготовки. Во время наложения баз возникает небольшое отклонение детали. Для поддержания данных принципов на изделиях образуют несколько вспомогательных поверхностей: отверстия в деталях корпуса и обработанные отверстия. Если принципы не соблюдаются, то берется обработанная поверхность, выступающая в качестве новой базы. Она улучшает точность и жесткость расположения детали.
На схеме базирования все точки имеют собственную нумерацию. Во время наложения геометрических поверхностей изображается точка, вокруг которой указываются номерные знаки совмещенных точек. Процесс нумерации осуществляется с основной базы, концентрирующей на себе наибольшее число точек опоры.
При нанесении графических обозначений на схему должно быть изображено наименьшее количество проекций детали, достаточных для изображения основных точек опоры. Также на ней необходимо изобразить установочные элементы, служащих для закрепления детали: зажимы и цанговые патроны.
Построение схемы базирования производится по правилу шести точек. Оно заключается в лишении заготовки 6 степеней свободы при помощи использования наборов из 3 баз с 6 точками опоры. С его помощью происходит одновременное наложение 6 двухсторонних геометрических связей, что обеспечивает полную неподвижность детали. Если осуществляется базирование конической заготовки, то для обеспечения ее устойчивого положения необходимо применять набор из 2 базовых поверхностей.
При базировании изделий в промышленности используется способ автоматического получения размерных характеристик заданной точности на станках с предварительно установленными настройками. Установка упоров осуществляется от технологических базовых поверхностей заготовки. Во время этой процедуры используется набор из 3 баз. При этом также применяют полную схему базирования, лишая изделие 6 степеней свободы.
Схемы для определения местоположения детали подразделяются на следующие категории:
Применение схем зависит от величины диаметра и местоположения отверстий, а также от расстояния между обрабатываемыми поверхностями.
Базирование призматической заготовки
Призмой является многогранник, у которого 2 грани являются равными многоугольниками. Она представляет собой установочное приспособление. Его поверхность является пазом и образована 2 наклонными плоскостями. Изготавливаются призматические фигуры с углом 90° и 120°. В промышленности призмы используются для нахождения расположения оси детали с неполной цилиндрической поверхностью. Эта фигура способна определять положение осей абсцисса, ордината и аппликата, поэтому она используется при базировании.
Во время базирования детали в призме опоры располагаются в координатных плоскостях. Призматическая заготовка базируется в координатный угол для выполнения принципа совмещения баз. При размещении заготовки в призме используются 3 поверхности. Под углом в 90° к изделию прикладывается сила. В результате возникновения трения между соприкоснувшимися поверхностями уменьшается величина смещения изделия в различных направлениях.
Если поменять направления вектора прикладываемой силы, то заготовка прижмется ко всем установочным базам одновременно. Если на установочной базе присутствует припуск, то его нужно удалить при помощи регулируемых опор. Заготовка не сможет двигаться вдоль координатных осей, потому что она лишена всех 6 степеней свободы. Установочной базой выступает плоскость с наибольшим размером. Направляющей базой считается поверхность с наибольшими показателями протяженности.
Для определения местоположения выбирается призма с неширокими установочными базами. Если деталь располагает обработанной базой, то используют призму с большой длиной. При базировании в призме возможно определить направление только в 1 координатной плоскости.
Базирование деталей цилиндрической формы
Фигура цилиндрической формой обладает 2 плоскостями симметрии. При пересечении они образуют ось, используемую при процедуре базирования. Во время определения местоположения цилиндрической заготовки применяются плоские поверхности, образующие вместе с осью набор баз. Они состоят из двойной направляющей и опорных базовых поверхностей. Они несут 4 точки опоры. Благодаря этой конструкции мастер сможет определить направление валика заготовки в 2 системах координат.
Чтобы указать правильное местоположение цилиндрической детали в пространстве, нужно найти 5 координатных точек. Они лишают изделие 5 степеней свободы. Последняя степень отнимается посредством следующих способов:
Во время установки детали цилиндрической формы в обоих случаях рекомендуется использовать 1 единственную базовую поверхность, чтобы избежать смещения изделия.
При расположении деталей в центрах применяются короткие цилиндрические отверстия. Одно из них выступает в роли упорной базовой поверхности, второе – в роли центрирующей базы. Каждая базовая поверхность лишает заготовку 3 степеней свободы.
Базирование деталей типа дисков
Заготовки в форме диска представляют собой предмет в виде круга или низкого цилиндра. Они обладают небольшой длиной и 2 плоскостями симметрии. Из-за необычного строения возникают сложности во время обработки торцов дисковых изделий. Торцовые поверхности являются параллельными, они пересекаются с осью отверстия под углом 90°. Производятся диски из листового проката при помощи отрезания или воздействия ацетилено-кислородного пламени.
Правильное местоположение деталей типа диск будет являться прочным и устойчивым, если оно расположено на торце, выступающем в роли установочной базы.
Центрирование производится при помощи самоцентрирующих кулачков. На ось с цилиндрической поверхностью накладываются 2 связи, что не позволяет заготовке свободно перемещаться по осям абсцисса и ордината. Чтобы лишить диск возможности перемещения по оси аппликата, необходимо наложить дополнительную геометрическую связи. В этом случае ось является опорной базой. Для деталей типа диск используется установочная, опорная и двойная опорная базы.
В начале процедуры базирование диск крепится на кулачках патрона. Торец детали обтачивают до кулачков. Внешнюю поверхность, оставшуюся необработанной, подрезают. Для достижения лучшей точности используется чистое обтачивание, во время которого заготовка крепится посредством прижима трения. Диск должен прижиматься либо к кулачкам патрона, либо к его оправе. Опорные базы детали размещаются максимально близко к обрабатываемой поверхности зубьев. Шестерни диска обрабатываются в сложенном состоянии на станках. При их базировании используются инструменты – монеты.
Расчет погрешности базирования заготовки в приспособлении
Погрешностью базирования называется отклонение конструкции заготовки относительно заданного местоположения. Она применяется во время обработки, эксплуатации и настройки детали на токарных или фрезерных станках. Выделяют следующие разновидности погрешности базирования заготовки:
На величину погрешности и точность обработки оказывают непосредственное влияние следующие факторы:
Расчет погрешности базирования проводится при помощи использования математической формулы: εБ.ДОП ≤δ — ∆. Во время определения величины отклонения важно учитывать, что действительная погрешность обязана быть меньше допустимых значений. Результат расчетов всегда является неточным.
Для расчета погрешности был разработан общий алгоритм вычисления:
Если отсутствуют общий базис и предельные значений погрешности, то необходимо найти исходную базовую поверхность. Если она не изменяет исходное местоположение, то значение погрешности равняется 0.
Базирование заготовок
Основным правилом базирования заготовок в приспособлениях является правило 6-ти точек.
Как известно из теоретической механики, требуемое положение твёрдого тела относительно трёхмерной системы координат может быть задано наложением на него шести двусторонних связей (степеней свободы), лишающих тело трех перемещений вдоль осей Ох, Оу и Oz и трёх поворотов вокруг этих осей.
При установке заготовки в приспособление необходимо, чтобы установочные элементы приспособления лишали деталь 6-ти степеней свободы.
Наложение двусторонних связей достигается соприкосновением базовых поверхностей тела (заготовки) с базирующими поверхностями других тел (приспособления) и приложением силового замыкания для обеспечения необходимого контакта.
Для повышения точности изготовления деталей необходимо стремиться к тому, чтобы конструкторские и технологические базы представляли собой одни и те же поверхности — принцип совмещения баз. Если эти базы не совпадают возникает погрешность базирования — несоответствие получаемых размеров заданным.
Основные схемы базирования.
При базировании по правилу шести точек заготовка устанавливается в приспособлении на шесть опорных точек. Нижняя поверхность заготовки (выбирается как правило наибольшего размера) устанавливается на 3 точки и является установочной поверхностью. Боковая поверхность с двумя опорными точками является направляющей поверхностью, для которой выбирают поверхность наибольшей протяжённости. Поверхность с одной опорной точкой является опорной поверхностью.
Рис.1. Схемы базирования призматических и цилиндрических заготовок.
Рис.2. Установка длинной цилиндрической заготовки в приспособлении.
Рис.3. Схема базирования коротких цилиндрических заготовок.
Что следует понимать под базированием заготовки
По лишаемым степеням свободы
По характеру проявления
4.2.Способы базирования заготовок с главной базой, имеющей форму плоскости и опорные элементы
Установка заготовки на плоскость широко распространена в машиностроении. Опорные элементы приспособления выбираются в зависимости от состояния базовой поверхности заготовки.
А). При установке заготовки на необработанную базовую плоскость используют постоянные опоры со сферической (рис.1а) или рифленой (рис.1б) головками. При этом опоры с рифленой головкой служат для установки заготовок необработанными боковыми плоскостями. Диаметр сферической опоры выбирается в зависимости от нагрузки, действующий на нее (см. табл.4.2).
Таблица 4.2. Диаметр сферической опоры в зависимости от нагрузки, действующий на нее
Данные относятся к заготовкам из стали и чугуна. При обработке заготовок их цветных металлов и сплавов предельную нагрузку уменьшают на 30…40%. Допустимая нагрузка на одну рифленую опору в 2 раза больше, чем для опор со сферической головкой того же диаметра.
Б). При установке заготовок небольших размеров на обработанные базовые плоскости используют постоянные опоры с плоской головкой (рис.1в). Допустимое давление на опору 40 кг/см2 (40Мпа).
В). При установке заготовок средних и больших размеров на обработанные базовые плоскости рекомендуется использовать опорные пластины, что по сравнению с постоянными опорами позволяет уменьшить погрешность обработки на 20…30%. Это объясняется следующим. При изготовлении заготовок больших размеров отклонение формы технологических баз обработанных чистовым фрезерованием достигает 0,05…0,1 мм. При установке такими базами на постоянные опоры с плоской головкой погрешность базирования составляет 50…70% допуска плоскостности базы, а при установке на опорные пластины – до 30%. Это объясняется наличием зазоров в стыке между опорной пластиной и технологической базой заготовки, форма которой характеризуется отклонением от плоскостности. Величина таких зазоров достигает 0,1…0,2 мм. Их наличие дает возможность отдельным участкам базы заготовки перемещаться под действием сил закрепления, причем эти перемещения много больше контактных.
Опорные пластины бывают двух исполнений: с пазами (применяются в качестве нижних опор) (рис. 1д) и без пазов (рис. 1г) применяются в качестве боковых и верхних опор. Допустимое давление на опору 40 МПа (40 кг/см2)
4.3.Способы базирования заготовок с главной базой, имеющей форму наружной цилиндрической поверхности и опорные элементы.
Установку заготовок наружной цилиндрической поверхностью производят в патроны, а также в призмы, во втулки и др.
4.3.1. Базирование на призму
Призма представляет собой деталь с двумя опорными поверхностями, расположенными под углом γ, равным 60°, 90° и 120°. Чаще γ = 90°. Погрешность базирования оси базы зависит от направления: в направлении перпендикулярном плоскости симметрии призмы δб = 0; по оси симметрии погрешность базирования определяется по формуле:
δб = а / Sin(γ /2)
где: а – допуск диаметра базы.
Конструкции призм разнообразны. Некоторые из них стандартизованы. При большой длине базы на корпусе приспособления устанавливают две стандартные призмы, располагая их, на некотором расстоянии друг от друга.
Для базирования заготовок необработанной базой применяют призмы с узкими участками установочных поверхностей (2…5 мм).
Для точной установки призмы в приспособлении она штифтуется двумя штифтами.
4.3.4.Базирование с помощью самоцентрирующих устройств
Самоцентрирующим называется устройство, опорные поверхности которого (кулачки) подвижны и связаны между собой так, что могут одновременно и с равным перемещением сближаться к оси устройства или удаляться от нее, при этом кулачки надежно центрируют закрепляемую заготовку.
Опорные поверхности самоцентрирующих устройств могут быть выполнены либо на кулачках, либо в виде сплошной цилиндрической поверхности тонкостенной втулки, упругодеформируемой при действии сил зажима.
Для перемещения опорных поверхностей в радиальном направлении служат различные механизмы, среди которых наибольшее распространение получили спирально-реечные, рычажные, клиновые, мембранные и т.п. На основе этих механизмов созданы различные варианты самоцентрирующих патронов: кулачковые, цанговые, мембранные и др.
Основное преимущество самоцентрирующих устройств состоит в том, что при установке в них заготовки погрешность базирования оси базы равна нулю. Эти устройства могут быть использованы для базирования заготовок как с обработанной, так и с необработанной базами. При необработанной базе может иметь место погрешность базирования из-за погрешности формы базы (овальность).
Тем не менее, необходимо иметь в виду, что в самоцентрирующих устройствах точность обработки зависит от исходной точности центрирующего механизма, от состояния направляющих корпуса и кулачков.
4.4.Способы базирования заготовок с главной базой, имеющей форму внутренней цилиндрической поверхности
и опорные элементы
Цилиндрические отверстия весьма часто принимаются за главную базу. Осуществить базирование заготовки отверстием – это, значит, совместить его ось с какой-то заданной линией в приспособлении. Применяется несколько способов базирования. Наибольшее распространение получили: с помощью наружной цилиндрической поверхности; конической поверхностью с малой конусностью; с помощью самоцентрирующих устройств.
4.4.1.Базирование с помощью наружной цилиндрической поверхности
При этом способе заготовка надевается отверстием на цилиндрическую оправку (палец), выполненную с такими отклонениями, чтобы в соединении заготовка-оправка обеспечивалась подвижная посадка 7-9 квалитетов.
Погрешность базирования оси базы определяется по формуле:
δб = Тотв. +Т п. +∆
где: Тотв. – допуск отверстия базы;
Тп. – допуск опорного пальца;
∆ = 0,02мм – гарантированный зазор в соединении отверстие – палец.
4.4.2.Базирование с помощью конической поверхности с малой конусностью
При этом способе заготовка главной базой – отверстием надевается на оправку с малой конусностью 1:К. В зависимости от действительного диаметра базы заготовка занимает соответствующее положение по длине оправки, при этом у каждой заготовки кромка отверстия всегда контактирует с поверхностью оправки, благодаря чему одна из точек оси базы совмещается с осью оправки. Т.о. при данном способе ось базы совмещается с осью оправки без погрешности, т.е. δб = 0.
Величина конусности 1:К в пределах 1:3000 …1:1000. С уменьшением 1:К в указанных пределах увеличивается длина контакта, однако одновременно возрастает и длина смещения и общая длина оправки, что нежелательно.
Данный способ базирования применяется только для заготовок с базами, обработанными не грубее 7 квалитета, иначе оправки получаются недопустимо длинными. Благодаря простоте конструкции опорного элемента и высокой точности базирования оси базы он используется в инструментальном производстве при шлифовании наружных поверхностей деталей.
Из-за разницы в положениях заготовок по длине оправки этот способ базирования не применяется при обработке на настроенных станках.
4.4.3.Базирование с помощью самоцентрирующих устройств
Этот метод аналогичен рассмотренному методу базирования заготовок наружной цилиндрической поверхностью в самоцентрирующем устройстве. Разница заключается лишь в том, что при базировании заготовки отверстием опорные поверхности удаляются от оси.
При данном способе погрешность базирования оси базы равна нулю, т.е. δб= 0.
При данном способе базирования заготовки она лишается 4-х степеней свободы. У нее остаются две степени свободы: возможность перемещаться вдоль оси и вращаться относительно оси базы.
4.5. Правило базирования заготовок группой баз
При базировании заготовки группой баз ни один опорный элемент не должен лишать ее тех степеней свободы, которых она уже лишена с помощью других опорных элементов.
Пользуясь этим правилом разработку способа базирования заготовки группой баз необходимо вести в следующей последовательности:
1.Из группы баз выбрать главную.
2.Определить способ базирования главной базы.
3.Установить каких степеней свободы будет лишена заготовка с помощью опорного элемента для базирования главной базы и какие степени свободы у нее останутся.
4.Выбрать способ базирования дополнительной базы, при этом нельзя допускать, чтобы опорный элемент для базирования дополнительной базы дублировал функции, выполняемые элементом для базирования главной базы.
5.При базировании заготовки тремя базами определить способ базирования второй дополнительной базы, при этом элемент для ее базирования не должен дублировать функции опорных элементов для базирования главной и дополнительной баз.
4.6. Способы базирования заготовок дополнительными базами и опорные элементы
При базировании заготовок группой баз в качестве дополнительных баз используются те же (по форме) поверхности: плоскость, цилиндрическое отверстие, наружная цилиндрическая поверхность. Рассмотрим несколько способов базирования заготовок этими базами.
© 2014. ООО «Технические Системы». All Rights Reserved.
Базирование заготовок при обработке: схемы, способы, виды
Базирование заготовок – придание изделию необходимого положения относительно выбранной координатной системы.
Требуемое местоположение достигается при помощи закрепления детали на столе токарного или фрезерного станка и других установочных приборах.
После процедуры закрепления заготовка принимает устойчивое положение в трехмерном пространстве, лишаясь 3 степеней свободы: по осям абсцисса, ордината и аппликата. В результате она не сможет перемещаться в выбранной координатной системе.
Базирование осуществляется для повышения точности во время изготовления и обработки детали.
Для правильного определения местоположения изделия необходимо знать основные схемы, методы и особенности процедуры базирования.
Схемы базирования
Схемой базирования называется чертеж, где с помощью графического изображения указывается местоположение опорных точек устанавливаемого изделия на поверхностях базирования. Базы подразделяются на следующие подвиды:
База может лишать обрабатываемый объект от 1 до 3 степеней свободы, что исключает возможность его передвижения в координатной системе. На схемах она обозначается в виде мнимой или реальной плоскости. Базы выбираются во время проектирования изделия и используется при изготовлении и последующей обработке заготовки.
При выборе базовых поверхностей применяются принципы совмещения и постоянства базовых поверхностей. В виде технологических баз выступают одинаковые поверхности заготовки. Во время наложения баз возникает небольшое отклонение детали.
Для поддержания данных принципов на изделиях образуют несколько вспомогательных поверхностей: отверстия в деталях корпуса и обработанные отверстия. Если принципы не соблюдаются, то берется обработанная поверхность, выступающая в качестве новой базы.
Она улучшает точность и жесткость расположения детали.
На схеме базирования все точки имеют собственную нумерацию. Во время наложения геометрических поверхностей изображается точка, вокруг которой указываются номерные знаки совмещенных точек. Процесс нумерации осуществляется с основной базы, концентрирующей на себе наибольшее число точек опоры.
При нанесении графических обозначений на схему должно быть изображено наименьшее количество проекций детали, достаточных для изображения основных точек опоры. Также на ней необходимо изобразить установочные элементы, служащих для закрепления детали: зажимы и цанговые патроны.
Построение схемы базирования производится по правилу шести точек. Оно заключается в лишении заготовки 6 степеней свободы при помощи использования наборов из 3 баз с 6 точками опоры.
С его помощью происходит одновременное наложение 6 двухсторонних геометрических связей, что обеспечивает полную неподвижность детали.
Если осуществляется базирование конической заготовки, то для обеспечения ее устойчивого положения необходимо применять набор из 2 базовых поверхностей.
При базировании изделий в промышленности используется способ автоматического получения размерных характеристик заданной точности на станках с предварительно установленными настройками.
Установка упоров осуществляется от технологических базовых поверхностей заготовки. Во время этой процедуры используется набор из 3 баз.
При этом также применяют полную схему базирования, лишая изделие 6 степеней свободы.
Схемы для определения местоположения детали подразделяются на следующие категории:
Применение схем зависит от величины диаметра и местоположения отверстий, а также от расстояния между обрабатываемыми поверхностями.
Базирование призматической заготовки
Призмой является многогранник, у которого 2 грани являются равными многоугольниками. Она представляет собой установочное приспособление. Его поверхность является пазом и образована 2 наклонными плоскостями.
Изготавливаются призматические фигуры с углом 90° и 120°. В промышленности призмы используются для нахождения расположения оси детали с неполной цилиндрической поверхностью.
Эта фигура способна определять положение осей абсцисса, ордината и аппликата, поэтому она используется при базировании.
Во время базирования детали в призме опоры располагаются в координатных плоскостях. Призматическая заготовка базируется в координатный угол для выполнения принципа совмещения баз.
При размещении заготовки в призме используются 3 поверхности. Под углом в 90° к изделию прикладывается сила.
В результате возникновения трения между соприкоснувшимися поверхностями уменьшается величина смещения изделия в различных направлениях.
Если поменять направления вектора прикладываемой силы, то заготовка прижмется ко всем установочным базам одновременно. Если на установочной базе присутствует припуск, то его нужно удалить при помощи регулируемых опор.
Заготовка не сможет двигаться вдоль координатных осей, потому что она лишена всех 6 степеней свободы. Установочной базой выступает плоскость с наибольшим размером.
Направляющей базой считается поверхность с наибольшими показателями протяженности.
Для определения местоположения выбирается призма с неширокими установочными базами. Если деталь располагает обработанной базой, то используют призму с большой длиной. При базировании в призме возможно определить направление только в 1 координатной плоскости.
Базирование деталей цилиндрической формы
Фигура цилиндрической формой обладает 2 плоскостями симметрии. При пересечении они образуют ось, используемую при процедуре базирования.
Во время определения местоположения цилиндрической заготовки применяются плоские поверхности, образующие вместе с осью набор баз. Они состоят из двойной направляющей и опорных базовых поверхностей. Они несут 4 точки опоры.
Благодаря этой конструкции мастер сможет определить направление валика заготовки в 2 системах координат.
Чтобы указать правильное местоположение цилиндрической детали в пространстве, нужно найти 5 координатных точек. Они лишают изделие 5 степеней свободы. Последняя степень отнимается посредством следующих способов:
Во время установки детали цилиндрической формы в обоих случаях рекомендуется использовать 1 единственную базовую поверхность, чтобы избежать смещения изделия.
При расположении деталей в центрах применяются короткие цилиндрические отверстия. Одно из них выступает в роли упорной базовой поверхности, второе – в роли центрирующей базы. Каждая базовая поверхность лишает заготовку 3 степеней свободы.
Базирование деталей типа дисков
Заготовки в форме диска представляют собой предмет в виде круга или низкого цилиндра. Они обладают небольшой длиной и 2 плоскостями симметрии.
Из-за необычного строения возникают сложности во время обработки торцов дисковых изделий. Торцовые поверхности являются параллельными, они пересекаются с осью отверстия под углом 90°.
Производятся диски из листового проката при помощи отрезания или воздействия ацетилено-кислородного пламени.
Правильное местоположение деталей типа диск будет являться прочным и устойчивым, если оно расположено на торце, выступающем в роли установочной базы.
Центрирование производится при помощи самоцентрирующих кулачков. На ось с цилиндрической поверхностью накладываются 2 связи, что не позволяет заготовке свободно перемещаться по осям абсцисса и ордината.
Чтобы лишить диск возможности перемещения по оси аппликата, необходимо наложить дополнительную геометрическую связи. В этом случае ось является опорной базой.
Для деталей типа диск используется установочная, опорная и двойная опорная базы.
В начале процедуры базирование диск крепится на кулачках патрона. Торец детали обтачивают до кулачков. Внешнюю поверхность, оставшуюся необработанной, подрезают.
Для достижения лучшей точности используется чистое обтачивание, во время которого заготовка крепится посредством прижима трения. Диск должен прижиматься либо к кулачкам патрона, либо к его оправе. Опорные базы детали размещаются максимально близко к обрабатываемой поверхности зубьев.
Шестерни диска обрабатываются в сложенном состоянии на станках. При их базировании используются инструменты – монеты.
Расчет погрешности базирования заготовки в приспособлении
Погрешностью базирования называется отклонение конструкции заготовки относительно заданного местоположения. Она применяется во время обработки, эксплуатации и настройки детали на токарных или фрезерных станках. Выделяют следующие разновидности погрешности базирования заготовки:
На величину погрешности и точность обработки оказывают непосредственное влияние следующие факторы:
Расчет погрешности базирования проводится при помощи использования математической формулы: εБ.ДОП ≤δ — ∆. Во время определения величины отклонения важно учитывать, что действительная погрешность обязана быть меньше допустимых значений. Результат расчетов всегда является неточным.
Для расчета погрешности был разработан общий алгоритм вычисления:
Если отсутствуют общий базис и предельные значений погрешности, то необходимо найти исходную базовую поверхность. Если она не изменяет исходное местоположение, то значение погрешности равняется 0.
Базирование заготовок. Классификация баз
При сборке элементов машины, необходимо обеспечить правильное расположение деталей и узлов в сборочных единицах, а при обработке заготовок их необходимо правильно ориентировать относительно элементов станка. Задача взаимного ориентирования изделий в сборочных единицах и заготовок при обработке решается их базированием.
Базирование – придание заготовке или изделию требуемого положения относительно выбранной системы координат.
При механической обработке заготовок на станках базированием принято считать придание заготовке необходимого положения относительно элементов станка. Фиксация положения, достигнутого при базировании, осуществляется закреплением заготовок. В связи с этим при установке заготовок перед обработкой решаются две задачи: базирование и закрепление.
Основная конструкторская база (ОКБ) используется для определения положения самой детали или сборочных единиц в изделии (рис. 1).
Вспомогательная конструкторская база (ВКБ) используется для определения положения деталей, или сборочных единиц, которые присоединяются к данному изделию (рис. 1).
 |
| Рисунок 1 – Основные и вспомогательные конструкторские базы |
Технологическая база (ТБ) – база, которая используется для определения положения заготовки или изделия при изготовлении, сборке или ремонте (рис. 2).
 |
| I — технологическая база вала 1 — призма (элемент приспособления к фрезерному станку); 2 — шпоночная фреза; 3 — заготовка вала со шпоночным пазом. Рисунок 2 – Технологическая база |
Технологические базы могут быть реальными (реальные поверхности изделия) и искусственными (поверхности, специально созданные для базирования при изготовлении, сборке или ремонте, например, центровые гнезда в валу).
Измерительная база (ИБ) – база, которая используется для определения относительного положения поверхностей или изделий и средств измерения (рис. 3).
 |
| Рисунок 3 – Измерительная база |
Установочная база (рис. 4) – база, лишающая заготовку или изделие трех степеней свободы – перемещения вдоль одной координатной оси и поворотов вокруг двух других осей.
Направляющая база (рис. 4) – база, лишающая заготовку или изделие двух степеней свободы – перемещения вдоль одной координатной оси и поворота вокруг другой оси.
Опорная база (рис. 4) – база, лишающая заготовку или изделие одной степени свободы – перемещения вдоль одной координатной оси или поворота вокруг оси.
Двойная направляющая база (рис. 5) – база, лишающая заготовку или изделие четырех степеней свободы – перемещений вдоль двух координатных осей и поворотов вокруг этих осей.
Двойная опорная база (рис. 6) – база, лишающая заготовку или изделие двух степеней свободы – перемещений вдоль двух координатных осей.
 |
| Рисунок 5 – Двойная направляющая база |
 |
| Рисунок 6 – Двойная опорная база |
Таблица 2.1- Характеристики баз по числу степеней свободы, которые они лишают
| Наименование базы | Лишаемые степени свободы | Вид поверхности, которую реализует базу |
| Установочная (УБ) | 3 (1 перем., 2 оборот) | Плоскость |
| Направляющая (НБ) | 2 (1 перем., 1 оборот) | Плоскость |
| Опорная (ОБ) | 1 (1 перем. или 1 оборот) | Плоскость, срезаный палец |
| Двойная направляющая (ДНБ) | 4 (2 перем., 2 оборот) | Длинный цилиндр |
| Двойная опорная (ДОБ) | 2 (2 перем.) | Короткий цилиндр |
| Опорно-центрирующая (ОЦБ) | 3 (3 перем.) | Левое центровое гнездо вала |
| Опорно-двойная направляющая (ОДНБ) | 5 (3 перем., 2 оборот) | Длинный конус (Морзе) |
Скрытая база (рис. 7) – база заготовки или изделия в виде воображаемой плоскости, оси или точки.
Явная база (рис. 7) – база заготовки или изделия в виде реальной поверхности, разметочной риски или точки пересечения рисок.
 |
| Рисунок 7 – Базы явные и мнимые |
Основные схемы базирования — Технарь
Схемы базирования зависят от формы поверхностей обрабатываемых заготовок, большинство которых, как правило, ограничено плоскими, цилиндрическими или коническими поверхностями. Основными схемами базирования являются:
Схема базирования призматических заготовок предназначена для изготовления плит, крышек, картеров и др. Каждая обрабатываемая заготовка призматической формы, если ее рассматривать в системе трех взаимно перпендикулярных осей (рис.
26), имеет шесть степеней свободы: три перемещения вдоль осей Ох, Оу, Оz и три перемещения при повороте относительно этих же осей. Положение заготовки в пространстве определяется шестью координатами (рис. 26, штрихованные линии).
Три степени свободы, т. е. возможность перемещаться в направлении оси Оz и вращаться вокруг осей Ох и Оу, ограничены тремя координатами, определяющими положение заготовки относительно плоскости хОу. Две степени свободы, т. е.
возможность перемещаться в направлении оси Ох и вращаться вокруг оси Оz, ограничены двумя координатами, определяющими положение заготовки относительно плоскости уОz.
Шестая координата, определяющая положение заготовки относительно плоскости хОz, ограничивает возможность перемещения в направлении оси Оу, т. е. лишает ее шестой — последней степени свободы.
Этот порядок установки заготовок призматической формы называют правилом шести точек. Это правило распространяется не только на заготовки призматической формы, базируемые по их наружному контуру, но и на заготовки другой формы при использовании-для их установки любых поверхностей, выбранных для базирования. Увеличение числа опорных точек сверх шести не только не улучшает, но и ухудшает условия установки, так как реальные заготовки имеют отклонения от правильной геометрической формы и местные неровности поверхности, что может приводить к самопроизвольной установке заготовки в приспособлении.
На рис. 27 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 выбирают поверхность наибольшей протяженности. Поверхность с одной опорной точкой является опорной базой.
Схема базирования длинных цилиндрических заготовок. Из рис. 28 видно, что положение вала в пространстве определяется пятью координатами, которые лишают заготовку пяти степеней свободы перемещения в направлениях осей Ох, Оу, Оz и вращения вокруг осей Ох и Оz. 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 вала, образуют двойную направляющую базу.
Опорная точка, расположенная на торце валика, и шпоночный паз определяют поверхности, служащие опорными базами.
На рис. 29 приведена схема положения обрабатываемой заготовки в призме приспособления, где торцевая поверхность вала, прижатая к ограничителю А приспособления, является опорной базой.
Схема базирования коротких цилиндрических заготовок. К коротким цилиндрическим деталям относятся диски, кольца и пр.
Установочной базой у этих деталей является торцевая поверхность с тремя опорными точками (рис. 30). Две опорные точки на короткой цилиндрической поверхности образуют двойную опорную базу.
Шестая степень свободы ограничена в данном случае шпоночным пазом А.
Все перечисленные схемы относятся к схемам полного базирования, т. е. базирования с лишением обрабатываемой заготовки всех шести степеней свободы.
Их применяют при необходимости получить точную координацию размеров в трех направлениях по осям х, у, 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.
Варианты схем базирования заготовок в приспособлениях
Суммирование погрешностей статической и динамической настройки ТС следует производить с учетом вида составляющих погрешностей: случайные, систематические, постоянные, зависимые, независимые, скалярные, векторные, функциональные, а также с учетом законов их распределения и относительной величины.
Погрешность установки εу – одна из составляющих суммарной погрешности выполняемого размера детали.
Она возникает при установке заготовки в приспособлении и складывается из погрешности базирования εб, погрешности закрепления εз и погрешности положения εпр, зависящей от неточностей приспособления и определяемой ошибкой изготовления, сборки его установочных элементов и их износа при работе. Погрешность установки εу выражается как суммарное поле рассеяния выполняемого размера, подчиняющееся закону нормальному распределения.
Для получения годных деталей суммарная погрешность при обработке на станке должна быть меньше допуска Т на заданный размер детали
где Δн – погрешность настройки станка, возникает при установке режущего инструмента на размер, а также вследствие неточности копиров и упоров для автоматического получения заданных размеров на детали;
Δобр – погрешность обработки, возникающая в процессе изготовления детали на станке.
Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 107; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ
Базирование заготовок
Погрешность установки – отклонение фактически достигнутого положения заготовки или изделия при установке от требуемого. Она состоит из погрешности базирования, погрешности положения заготовки и погрешности ее закрепления.
Для правильной надежной установки и закрепления заготовки необходимо и достаточно устранить шесть степеней свободы ее возможного перемещения, т.е. наложить шесть двусторонних геометрических связей (рис. 2.3).
| Рис. 2.3. Устранение шести степеней свободы наложением геометрических связей |
Базирование – придание заготовке или изделию требуемого положения относительно выбранной системы координат.
База – поверхность или выполняющее ту же функцию сочетание поверхностей, ось, точка, принадлежащая заготовке или изделию и используемая при базировании.
Комплект баз – совокупность трех баз, образующих систему координат заготовки или изделия (рис. 2.3).
2. По лишаемым степеням свободы.
Установочная база – база, лишающая заготовку или изделие трех степеней свободы – перемещения вдоль одной координатной оси и поворотов вокруг двух других осей – I (рис. 2.3).
Направляющая база – база, лишающая заготовку или изделие двух степеней свободы – перемещения вдоль одной координатной оси и поворота вокруг другой оси – II (рис. 2.3).
Опорная база – база, лишающая заготовку или изделие одной степени свободы – перемещения вдоль одной координатной оси или поворота вокруг оси – III (рис. 2.3).
Двойная направляющая база – база, лишающая заготовку или изделие четырех степеней свободы – перемещения вдоль двух координатных осей и поворотов вокруг них.
Двойная опорная база – база, лишающая заготовку или изделие двух степеней свободы – перемещений вдоль двух координатных осей.
3. По характеру проявления.
Все опорные точки на схеме базирования изображают условными знаками (прил. П1) и нумеруют порядковыми номерами, начиная с базы, на которой располагается наибольшее количество опорных точек (рис. 2.4).
инструмента. Погрешность базирования равна сумме допусков на все звенья размерной цепи, соединяющей технологическую базу с измерительной (рис. 2.5).
Погрешность закрепления возникает вследствие смещения заготовки под действием зажимных сил из-за непостоянства силы закрепления, неодинаковой твердости заготовок, неровностей на поверхностях заготовки и на опорах приспособления. Она равна разности между предельными величинами смещения у измерительной базы по направлению выполняемого размера (рис. 2.6).
Погрешность положения заготовки возникает вследствие неточного изготовления приспособления, износа его элементов и неточности его установки. Она является суммой векторных величин:
Правила выбора баз:
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.
3. На первых операциях желательно принять за базирующие необрабатываемые в дальнейшем поверхности с
| Рис. 2.5. Погрешности базирования при различных схемах установки: а, б – на плоские поверхности; в – на оправку; г – в призме; д – в центрах |
| Рис. 2.6. Схема образования погрешности закрепления |
целью получения более правильного положения обработанных и необработанных поверхностей.
4. Заготовка должна удобно устанавливаться, подвергаться минимальным деформациям, время на установку должно быть наименьшим.
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, удобства установки, крепления и снятия заготовки.
— повышать точность выполнения размеров технологических баз, уменьшать их шероховатость, правильно назначать размеры на чертежах.
Дата добавления: 2016-06-29; просмотров: 7562; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
3 Основы базирования заготовок в машиностроении
1 Теоретические основы определения положения твёрдого тела в пространстве. Понятие о базировании и базах
Для
правильной работы каждой машины
необходимо обеспечить определенное
взаимное расположение ее деталей и
узлов.
При
обработке деталей на станках заготовки
также должны быть правильно ориентированы
относительно механизмов и узлов станков,
определяющих траектории движения подачи
обрабатывающих инструментов (направляющих
суппортов, фрезерных и резцовых головок,
упоров, копировальных устройств и др.).
Погрешности формы и размеров обработанных
заготовок определяются отклонениями
положений режущих кромок и заготовок
от траектории заданного формообразующего
движения.
Задачи взаимной ориентировки
деталей и сборочных единиц в машинах
при их сборке и заготовок на станках
при изготовлении деталей решаются их
базированием.
Для
выполнения технологической операции
требуется не только осуществить
базирование обрабатываемой заготовки,
но также необходимо обеспечить ее
неподвижность относительно приспособления
на весь период обработки, гарантирующую
сохранение неизменной ориентировки
заготовки и нормальное протекание
процесса обработки.
В связи с этим при
установке заготовок в приспособлениях
решаются две различные задачи:
ориентировка, осуществляемая базированием,
и создание неподвижности, достигаемое
закреплением заготовок. Несмотря
на различие этих задач, они решаются
теоретически одинаковыми методами,
т.е.
посредством наложения определенных
ограничений (связей) на возможные
перемещения заготовки (механической
системы) в пространстве.
Известно,
что для полного исключения подвижности
твердого тела в пространстве необходимо
лишить его шести
степеней свободы:
трех поступательных перемещений вдоль
осей координат и трех вращений вокруг
указанных осей. Это достигается наложением
связей.
Шесть наложенных двусторонних позиционных
связей обеспечивают заданную ориентировку
тела относительно системы координат
OXYZ
и фиксирование тела в данном положении.
Под
связями
подразумеваются ограничения позиционного
(геометрического) или кинематического
характера, накладываемые на движение
точек рассматриваемого тела (заготовки
или детали).
В соответствии с характером
ограничений различают позиционные
(геометрические) связи, ограничивающие
перемещения, и кинематические связи,
ограничивающие скорости.
В технологии
машиностроения приходится иметь дело,
главным образом, с позиционными связями,
не зависящими от времени и называемыми
стационарными позиционными связями.
В
случае призматической
детали
(рис.1) задание трёх координат, связывающих
нижнюю плоскость детали с координатной
плоскостью XOZ,
лишает деталь трёх степеней свободы —
возможности перемещаться вдоль оси OY
и вращаться вокруг осей X
и Z.
Это установочная
база.
Две
координаты, определяющие положение
детали относительно координатной
плоскости YOZ,
лишают её возможности перемещаться в
направлении оси ОХ и вращаться вокруг
0Y,
то есть лишают деталь двух степеней
свободы. Так как через две точки можно
провести одну прямую линию, то она может
служить в качестве направления. Поэтому
и база
называется направляющей.
Шестая
координата определяет положение детали
относительно координатной плоскости
XOY
и лишает её одной степени свободы. Это
опорная
база.
Таким
образом, для полной ориентации детали
в приспособлении или механизме необходимо
и достаточно иметь шесть опорных точек,
расположенных определённым образом на
поверхностях данной детали.
Из
теоретической механики известно, что
твёрдое тело, установленное на три
точки, приобретает под действием силы
тяжести тем большую устойчивость и
точность положения, чем дальше опорные
точки расположены одна от другой.
Поэтому
в
качестве
установочной базы создаётся или
выбирается поверхность с наибольшими
габаритными размерами: длиной и шириной.
В качестве направляющей базы создаётся
или выбирается поверхность с наибольшей
длинной при небольшой ширине. В качестве
опорной базы можно принять поверхность
с небольшой длиной и шириной.
Несколько
иное распределение координат и опорных
точек имеет место у деталей, ограниченных
поверхностями
вращения.
Цилиндрическая
поверхность валика связывается с
координатными плоскостями четырьмя
координатами, которые определяют
положение валика относительно двух
координатных плоскостей и лишают его
четырёх степеней свободы: возможности
перемещения в направлении осей X
и Y
и вращения вокруг осей, параллельных
осям X
и Y.
Это двойная
направляющая база.
Такое
название показывает, что при помощи
этой цилиндрической поверхности
определяется направление валика в двух
координатных плоскостях, а не в одной,
как в случае призматической детали.
Одна
координата (точка 5) связывает торцовую
поверхность валика, лишая его ещё одной
степени свободы — возможности перемещения
вдоль оси Z.
Шестая
координата лишает валик возможности
вращаться вокруг своей оси — это одна
из боковых поверхностей шпоночного
паза. Поэтому торцовая поверхность
валика и боковая поверхность шпоночного
паза — это опорные
базы.
При
обработке деталей нет необходимости
иметь все три вида баз.
При
сквозном сверлении и растачивании
отверстия во втулке или в валике,
закрепляемых в кулачках, используется
только одна двойная направляющая база
— поверхность «В», несущая на
себе
четыре опорные точки.
При
растачивании ступенчатого отверстия,
когда выдерживаются линейный размер
«а», для обеспечения его точности в
качестве базы необходимо использовать
две базовые поверхности: двойную
направляющую базу — поверхность «В» и
опорную базу — торцовую поверхность
«С».
В
практике часто встречаются случаи,
когда двойную направляющую базу образует
сочетание двух цилиндрических или
конических поверхностей небольшой
протяжённости. Роль двойной направляющей
могут выполнять две опорные шейки вала,
по которым его базируют на подшипниках
в корпусе.
Роль
двойной направляющей могут выполнять
конические отверстия, с помощью которых
заготовку вала устанавливают в центрах
на токарном станке.
Рассмотрим
базирование детали типа «диск».
Положение
детали типа диска
будет более устойчивым, если установить
его на торец и сделать торец установочной
базой (точки 1, 2, 3). Две связи (точки 4, 5),
лишающие диск возможности перемещения
в направлении осей ОХ и ОZ,
целесообразно в данном случае наложить
на ось цилиндрической поверхности.
Для
того чтобы лишить диск возможности
поворота вокруг оси O1O2,
необходимо наложить ещё одну связь
(точка 6), создав тем самым опорную базу.
8 данном случае ось цилиндрической
поверхности была использована как база
для лишения детали двух перемещений.
Ось является двойной
опорной базой.
Базирование
заготовки в центрах.
Роли, выполняемые левым и правым
центровочными отверстиями, то есть от
передней
и задней бабки токарного станка не
одинаковы.
Левое
центровочное отверстие соприкасается
с неподвижным в осевом направлении
центром передней бабки и выполняет
функции центрирования, определяя
положение заготовки в осевом направлении.
Таким образом, оно лишает заготовку
трёх степеней свободы (перемещение
вдоль трёх координатных осей) и несёт
на себе три опорные точки.
По выполняемой
функции коническая поверхность переднего
(левого) центровочного отверстия
называется опорно-центрирующей
базой.
Функция
заднего (правого) центровочного отверстия,
которая соприкасается с подвижным в
осевом направлении центром задней
бабки, ограничена осуществлением
центрирования.
Эта
поверхность находится в контакте с
двумя опорными точками и лишает заготовку
двух степеней свободы: поворота вокруг
осей Y
и Z.
Поэтому
коническая поверхность заднего
центровочного отверстия называется
центрирующей
базой.
Следовательно, установка заготовки
лишает её пяти степеней свободы, сохраняя
возможность вращения заготовки вокруг
собственной оси.