ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.11.2023
Просмотров: 94
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Практическое занятие № 3.
БАЗИРОВАНИЕ И БАЗЫ В МАШИНОСТРОЕНИИ
Цель работы: приобретение студентами практических знаний из области теории базирования - о базировании и базах в машиностроении; правилах выбора баз; смене баз; принципе единства баз; погрешности базирования; погрешности закрепления, погрешности установки.
3.1. Основные теоретические сведения
Определение относительного положения детали в машине и в процессе ее изготовления является важнейшей задачей, решение которой влияет на качество деталей и машины в целом. Для решения данной задачи существует теория базирования, исходные принципы и теоретические положения которой основаны на законах теоретической механики и регламентированы ГОСТ 21495-93 «Базирование и базы в машиностроении. Термины и определения».
Теоретическая механика рассматривает два состояния твердого тела «покоя» и «движения». Эти понятия относительны, поэтому необходимо указывать систему отсчета. Если положение тела относительно выбранной системы отсчета со временем не изменяется, то считается, что это тело покоится относительно данной системы отсчета. Если же тело изменяет свое положение относительно выбранной системы отсчета, то тело находится в движении. Требуемое положение или движение тела достигается наложением геометрических или кинематических связей.
Связями в теоретической механике называют условия, которые налагают ограничения либо только на положение, либо также и на скорость точек тела. В первом случае - геометрическая связь, во втором - кинематическая. Связи обычно осуществляются в виде различных тел, стесняющих свободу движения данного тела.
Независимые перемещения, которые может иметь тело, называют степенями свободы. Абсолютно твердое тело имеет шесть степеней свободы: 3 перемещения относительно трех взаимно перпендикулярных координатных осей и 3 вращения вокруг этих осей (рис. 3.1).
Таким образом, для того, чтобы определить положение любого абсолютно твердого тела, необходимо и достаточно в выбранной системе координат наличие 6 геометрических связей, которые при соединении
деталей превращаются в 6 опорных точек. Данное положение получило название «ПРАВИЛО ШЕСТИ ТОЧЕК».
Исходя из служебного назначения, отдельным деталям оставляют одну или более степеней свободы. Например, шпиндель токарного станка имеет одну степень свободы - вращение вокруг собственной оси. При обработке детали рассматривается положение детали в приспособлении и деталь, как правило, лишается всех 6 степеней свободы.
Базирование - придание заготовке или изделию требуемого положения относительно выбранной системы координат.
Опорная точка - точка, символизирующая одну из связей заготовки или изделия с выбранной системой координат.
Базой называется поверхность или выполняющее эту функцию сочетание поверхностей, ось, точка, принадлежащая заготовке или изделию и используемая для базирования.
Комплект баз - совокупность трех баз, образующих систему координат заготовки или изделия.
Рассмотрим определение положения призматического тела (рис. 3.2), вала (рис. 3.3), диска (рис. 3.4) в выбранной системе координат.
Все многообразие конструктивных реализаций механизмов, машин с точки зрения базирования может быть получено на основе одной из указанных на рис. 3.2 - 3.4 схем определения положения детали в выбранной системе координат или их сочетании. Поэтому понимание геометрических связей 1, 2, 3, 4, 5, 6 (рис. 3.2 - 3.4), каждая из которых определяет одну из координат, а, следовательно, лишает одной степени свободы, имеет принципиальное значение для успешного решения вопросов базирования.
Таким образом, положение детали определяется при помощи 6 координат. Теоретически базирование детали (изделия и т. п.) связано с лишением ее шести степеней свободы при помощи 6 геометрических связей, которые при соединении деталей превращаются в 6 опорных точек.
Для размещения шести опорных точек необходимо наличие у детали трех поверхностей или заменяющего их сочетания, т. е. необходима координатная система.
Схема базирования - схема расположения опорных точек на базах заготовки или изделия.
При составлении схем базирования необходимо соблюдать следующие правила.
-
Все опорные точки на схеме базирования изображают условными
обозначениями (рис. 3.5) и нумеруют порядковыми номерами, начиная с базы, на которой располагается наибольшее количество опорных точек. В качестве примера на рис. 3.6 представлена схема базирования призматической детали.-
При наложении в какой-либо проекции одной опорной точки на другую изображается одна точка и около нее проставляются номера совмещенных или совпавших точек (например, на рис. 3.6 точки 1 и 3, 4 и 5 на виде слева). -
Число проекций заготовки или изде-
лия на схеме базирования должно быть достаточным для четкого представления о расположении опорных точек.
Базы классифицируют по назначению, лишаемым степеням свободы и характеру проявления (рис. 3.7).
Конструкторская база - база, используемая для определения положения детали или сборочной единицы в изделии.
Основная база - конструкторская база, принадлежащая данной детали или сборочной единице и используемая для определения ее положения в изделии.
Вспомогательная база - конструкторская база, принадлежащая данной детали или сборочной единице и используемая для определения положения присоединяемых деталей (сборочных единиц) относительно данной детали (сборочной единицы).
Технологическая база - база, используемая для определения относительного положения заготовки (изделия) в процессе изготовления или ремонта.
Измерительная база - база, используемая для определения относительного положения заготовки или детали и средств измерения.
Основными и вспомогательными могут быть только конструкторские базы. В то же время основная конструкторская база может являться измерительной или технологической.
Установочная база - база, лишающая заготовку (изделие) 3-х степеней свободы - перемещения вдоль одной координатной оси и поворотов вокруг двух других осей. Например, на рис. 3.6 опорные точки 1, 2, 3 образуют установочную базирующую поверхность (установочную базу).
Направляющая база - база, лишающая заготовку (изделие) двух степеней свободы - перемещения вдоль одной координатной оси и поворота вокруг другой. Например, опорные точки 4, 5 на рис. 3.6 образуют направляющую базирующую поверхность (направляющую базу).
Опорная база - база, лишающая заготовку (изделие) одной степени свободы - перемещения вдоль одной координатной оси или поворота вокруг оси. Например, опорная точка 6 на рис. 3.6 образует опорную базирующую поверхность (опорную базу).
Двойная направляющая база - база, лишающая заготовку (изделие) четырех степеней свободы - перемещения вдоль двух координатных осей и поворотов вокруг этих осей. Например, на рис. 3.3 опорные точки 1, 2, 3, 4 образуют двойную направляющую базирующую поверхность (двойную направляющую базу).
Двойная опорная база - база, лишающая заготовку (изделие) двух степеней свободы - перемещений вдоль двух координатных осей. Например, на рис. 3.4 опорные точки 4, 5 образуют двойную опорную базирующую поверхность (двойную опорную базу).
Явная база - база заготовки (изделия) в виде реальной поверхности, разметочной риски или точки пересечения рисок.
Скрытая база - база заготовки или изделия в виде воображаемой плоскости, оси или точки.
Полное и краткое наименование баз по нескольким классификационным признакам ведется в следующем порядке: по назначению, по лишаемым степеням свободы, по характеру проявления. Например, «технологическая направляющая скрытая база», «измерительная опорная явная база», «конструкторская основная установочная явная база» и т. д.
При выборе технологических баз необходимо руководствоваться следующими правилами.
-
В качестве технологической базы желательно выбирать конструкторскую базу. -
На первой операции технологическую базу следует выбирать с учетом решения одной из двух задач: равномерного распределения припуска между обрабатываемыми поверхностями детали или обеспечения размерной связи между поверхностями, подлежащими обработке, и поверхностями необрабатываемыми. -
В качестве установочной технологической базы следует выбирать поверхность, имеющую наибольшую протяженность в 2-х взаимно перпендикулярных направлениях.
-
В качестве направляющей технологической базы необходимо выбирать поверхность, имеющую наибольшую протяженность в одном направлении. -
В качестве опорной технологической базы необходимо выбирать поверхность, имеющую наименьшие габариты. -
Поверхности, которые будут использованы в качестве технологической базы в дальнейшем, должны быть обработаны на первой операции, желательно за один установ детали.
Под принципом единства баз понимается использование одних и тех же поверхностей в качестве базирующих на подавляющем большинстве операций технологического процесса. Классическим примером использования принципа единства баз является обработка детали в центрах, при которой на всех операциях, кроме первой, используются одни и те же базы.
Необходимо отметить, что правила выбора баз и принцип единства баз часто противоречат друг другу. Например, при обработке детали в центрах выполняется принцип единства баз, но не соблюдается правило выбора баз (конструкторская база не совпадает с технологической). В результате вместо одного размера (диаметра) необходимо выдерживать два размера (два радиуса). В зависимости от конкретных условий выполняем соответствующие требования теории базирования.
Смена баз - это преднамеренная или случайная замена одних баз другими с сохранением их принадлежности к конструкторским, технологическим или измерительным базам. Различают организованную и неорганизованную смену баз.
Под организованной (преднамеренной) сменой баз понимается такая смена, при которой соблюдаются определенные правила (пересчет размеров, увязка старой и новой базы, и т. д.). Организованная смена баз является управляемой.
Под неорганизованной (случайной) сменой баз понимается смена баз без соблюдения вышеперечисленных правил. Неорганизованная схема баз является неуправляемой.
Каждая смена баз сопровождается появлением дополнительной погрешности, так как увеличивается число звеньев в размерной цепи, появляется звено, которое «связывает» вновь избранную базу с предыдущей. Поэтому необходимо стремиться к тому, чтобы все поверхности заготовки обрабатывались от одних и тех же технологических баз, т. е. соблюдался принцип единства баз.
Погрешность базирования - отклонение фактически достигнутого положения заготовки или изделия при базировании от требуемого. Под требуемым понимают положение изделия, заданное определенным образом относительно выбранной системы координат. На рис. 3.8 в утрированном виде представлено базирование детали 2 (система координат Y2 , O2 , X2) на детали 1 (система координат Y1 , O1 , X1). Учитывая, что реальные поверхности деталей машин всегда отличаются от идеальных, то системы координат не совпадут. Смещения хб , уб , аб и будут являться в данном случае погрешностью базирования по соответствующим осям.
Закрепление - приложение сил и пар сил (моментов) к заготовке или изделию с целью обеспечения постоянства положения, достигнутого при базировании.
Погрешность закрепления - отклонение фактически достигнутого положения заготовки или изделия под действием сил закрепления.
Рис. 3.8. Погрешности базирования (а) и установки (б)
Установка - совместное рассмотрение процесса базирования и закрепления.
Погрешность установки - отклонение фактически достигнутого положения заготовки или изделия при установке от требуемого. Данная погрешность включает в себя погрешность базирования и погрешность закрепления. Например, на рис. 3.8 ху = Хб +-Хз; уу=Уб+Уз, ау = осб + а3, где х3, у3