Звідси випливає, що сумарно похибка встановлення відносно вибраної системи координат визначається характеристикою відповідного розмірного ланцюга встановлених елементів (заготовок чи виробів).

При цьому похибки закріплення та базування, які визначають похибку встановлення, виникають у зв'язку з такими фактичними причинами (див. рис. 47) [5].

1. Теорія базування відноситься до твердих тіл [4]. Реальні заготовки чи вироби не є абсолютно твердими тілами. Контактні та об'ємні деформації, які під дією сил і моментів сил закріплення змінюють положення тіл, що базуються, визначають відповідну похибку. Очевидно, що контактні деформації обернено пропорційні площі контакту опор, затискачів і установчих елементів. При даній силі закріплення зменшення площі контакту призводить до зростання тисків, і відповідно, до збільшення деформацій та похибки закріплення. Звичайно похибку закріплення розраховують за емпіричною залежністю деформації від сил із врахуванням діючих сил, твердості та розмірів контактуючих тіл (опор, затискачів та установчих елементів).



Рис. 47. Похибки базування

2. При базуванні потрібне положення баз, що утворюють системи координат, визначаються геометричними зв'язками (координатними розмірами), накладеними на точки, які належать ідеальним лініям чи поверхням, вказаним в конструкторській чи технологічній документації. Деталі машин, заготовки чи вироби обмежені реальними поверхнями і лініями, які мають певний рельєф і профіль, що не враховуються при ідеалізованому представленні тіл. Наявність у реальній базі точок, що не лежать на ідеальній лінії чи різновіддалених від ідеальної поверхні, призводить при базуванні та накладанні реального фізичного зв'язку до появи відповідної похибки базування. Якщо базування здійснюється не по опорних точках, а по поверхні, то похибка базування буде тим більшою, чим більше відхилення розмірів і форми конструктивних елементів, що виконують функції баз. Як наслідок, базування за допомогою точкових опор краще за поверхневе сполучення. З тієї ж причини похибка базування буде тим меншою, чим більше напрямні бази наближаються до прямої лінії, а опорні - до точок. Проте при цьому необхідно враховувати, що точність положення заготовок чи виробів при їх установленні залежить не тільки від похибки базування, але й від деформацій закріплення, вказаних вище, які обернено пропорційні площі контакту.

В технологічних системах при незбіганні технологічних і вимірювальних чи конструкторських баз, від яких задається потрібне положення, в ланцюг елементів технологічної системи включаються додаткові системи координат, створюючи розмірні ланцюги. Результуюча похибка визначається відповідною сумою відхилень розмірів, похибок форм і закріплень.

3. Наявність зазорів у з'єднаннях чи посадках при встановленні заготовок чи виробів визначає відхилення фактичного положення від потрібного і характеризує відповідну складову похибки базування (див. рис. 47). Для виключення впливу зазорів і похибки баз на точність встановлення використовують приховані бази центрування заготовок і виробів по площинах, осях і точках симетрії. Похибка базування в цьому випадку зв'язана тільки з точністю центрування та відповідною характеристикою розмірного ланцюга, в яку входить розмір, що розглядається.

Відхилення кутового і лінійного положень поверхні та ліній, що виконують функції базових площин і осей, є причинами похибки базування. Вони визначають відповідну точність координатних систем базування. Накладання потрібних координатних розмірів на точки базових систем координат визначає відповідні геометричні зв'язки, положення баз і тим самим тіл, що базуються. Отже, чим менше відхилення від кутового положення площин і ліній, що виконують функції координатних площин і осей, тим менша похибка базування. Чим більша відстань між реальними опорами, тим також менша похибка базування (див. рис. 47).

В кожному конкретному випадку відповідна схема базування і встановлення визначає ті чи інші вказані причини і похибку.

13. Приклади розрахунку похибок базування

13.1 Похибки базування при встановленні заготовки на площину

Причини виникнення та приклад розрахунку похибки базування розглянемо за допомогою схеми, показаної на рис. 48.

Рис. 48. Схеми для розрахунку похибки базування при встановленні заготовок на площину

Для розміру 300,15 мм (рис. 48, а) площина 1 є технологічною і конструкторською (вимірювальною) базами одночасно, похибка обробки за цим розміром буде визначатись тільки точністю методу обробки. Для розміру 200,15 мм (рис. 48, б) площина 1 є технологічною базою, а площина 3 - конструкторською (вимірювальною), і на точність цього розміру буде впливати не тільки точність методу обробки, а й допуск попередньо виконаного розміру 500,14 мм. Розглянемо, як це відбувається.

Налагоджувальний розмір С, а отже, і положення фрези при обробці поверхні 2 залишається незмінним (С = const), а вимірювальна база 3 при обробці партії заготовок коливається відносно леза фрези в межах допуску 0,28 мм на базисний розмір 50 мм, який отриманий на попередній операції. Допуск на базисний розмір і буде похибкою базування еб = 0,28 мм.

З наведеного випливає, що при встановленні заготовки на площину, яка є конструкторською базою, похибка базування дорівнює нулю.

При встановленні заготовки на площину, яка не є конструкторською базою, похибка базування дорівнює допуску на розмір, що безпосередньо зв'язує технологічну і конструкторську бази. У загальному випадку, коли технологічна та вимірювальна бази не паралельні (кут між ними рівний ), вона визначається залежністю:

еб = Тcosб.

Отже, для усунення похибки базування по розміру 200,15 мм його потрібно обробляти за схемою встановлення заготовки (рис. 48, в). Типові схеми встановлення заготовок на площину та відповідні похибки базування наведені в [3, табл. 13.1].

13.2 Похибка базування при встановленні заготовки по зовнішній циліндричній поверхні на призму

Технологічною базою при такому встановленні (рис. 49) є площина, яка проходить через твірні дотику циліндра з робочими поверхнями призми. Вимірювальні бази відповідно до заданих розмірів - твірна М, вісь О, твірна N (табл. 2). При коливанні діаметра в партії заготовок в межах допуску TD від D до (D - TD) технологічна база займає положення відповідно F-F і F1-F1 (рис. 49). Таким чином, у всіх випадках має місце похибка базування внаслідок несуміщення баз.



Рис. 49. Схема для визначення похибок базування валів
при їх встановленні циліндричною поверхнею на призму

Величину похибки базування визначимо з рис. 49, на якому показане послідовне встановлення в призму оброблюваних валів із найбільшим D1 та найменшим D2 граничними розмірами. Визначимо відстань Дh1 між верхніми точками граничних діаметрів валів, відстань Дh2 між нижніми точками граничних діаметрів валів і відстань Дh між осями. Зазначені відстані є похибками базування відповідних розмірів валів при встановленні за схемою, зображеною в табл. 2.

За геометричною побудовою (рис. 49) похибки базування будуть рівними:

(2)

Аналогічно визначимо:

; (3)

, (4)

де

, , ; (5)

Т - допуск діаметра бази.

Підставляючи в (5) значення кутів призми відповідно 60є, 90є, 120є і 180є, одержимо значення коефіцієнтів К, наведені в табл. 2.

Таблиця 2

Значення коефіцієнта

Номер схеми	Положення конструкторської бази	Значення коефіцієнта К при куті призми
		60°	90°	120°	180°
1		1,5	1,21	1,08	1,0
2		0,5	0,21	0,08	0
3		1,0	0,7	0,58	0,5

Отже, з формул (2)-(4) видно, що похибка базування при встановленні валів у призму залежить від допуску базової поверхні і кута призми.

Типові схеми встановлення заготовок на зовнішню циліндричну поверхню та перпендикулярну до її осі площину і відповідні похибки базування наведені в [3, табл. 13.2].

Приклад

Визначити похибку базування при фрезеруванні паза (рис. 50), якщо вал встановлений у призмі з кутом б = 90є.

Рис. 50. Схема встановлення вала при обробці шпонкового паза

Розв'язання

За табл. 2 знаходимо, що задання розміру глибини паза відповідає схемі 2. Для кута б = 90° коефіцієнт К = 0,21. Тоді за формулою (2):

еб = 0,21 · 0,07 ? 0,015 мм.

13.3 Похибка базування при встановленні за отвором

Похибка базування при встановленні за циліндричним отвором на жорстку оправку з'являється внаслідок наявності зазору між отвором і оправкою.

Конструкторською базою в даному випадку є вісь отвору, а технологічною базою - поверхня отвору. Незбігання баз внаслідок наявності зазору і призводить до появи похибки базування:

еб = Smax = Smin + TA + TB, (6)

де Smax, Smin - максимальний і мінімальний зазори між отвором заготовки і оправкою;

ТА, ТВ - відповідно допуск на діаметр отвору і оправки.

Максимально можливе незбігання осей отвору та осі обробленої зовнішньої поверхні (ексцентриситет) при цьому дорівнює:

e = 0,5еб.

Приклад

Чистове шліфування зовнішньої циліндричної поверхні (рис. 51) виконується на оправці з посадочним діаметром 25-0,014 мм. Базовий отвір має розмір 25 мм. Визначити похибку базування втулки.

Рис. 51. Схема встановлення втулки на жорсткій оправі

Розв'язання

В даному випадку: Smin = 0,025 мм; ТА = 0,085 - 0,025 = 0,060 мм; ТВ = 0,014 мм.

Отже, похибка базування буде рівною:

еб = 0,025 + 0,060 + 0,014 = 0,099мм.

Типові схеми встановлення заготовок на внутрішню циліндричну поверхню та відповідні похибки базування наведені в [3, табл. 13.3].

13.4 Похибки базування при встановленні на площину і два отвори

Похибка базування в горизонтальній площині проявляється у зміщенні заготовки при виборі зазорів між отвором і пальцями в один і різні боки. Внаслідок цього технологічна (поверхня отвору) і вимірювальна (його вісь) бази не збігаються.

При встановленні на площину і два отвори похибка базування деталі виникає у результаті зміщення останньої в напрямку розмірів А1 і А2 внаслідок вибирання зазорів в одному напрямку (рис. 52, а) чи перекосу в площині базування відносно осей пальців внаслідок вибирання зазорів у різних напрямках (рис. 52, б).

Похибки базування будуть рівні:

1) в напрямках розмірів А1 і А2:

ебA1 = ебA2 = Smax. (7)

2) найбільш можливий кут перекосу деталі:

, (8)

де S1max, S2min - максимальний зазор у з'єднанні базового отвору відповідно з першим і другим пальцем;

L - відстань між центрами базових отворів (номінальний розмір).

Посадка отворів на пальці виконується, як правило, за посадками H7/f7 або H7/g7.

Перекіс заготовки на кут б впливає не тільки на точність розмірів, а й на точність відносного розташування оброблюваних поверхонь відносно баз (А1, А2 і б на рис. 53).

Рис. 52. Схема встановлення пластини на площину і два отвори



Рис. 53. Схема виникнення похибки базування

Приклад

Визначити найбільшу кутову похибку при базуванні оброблюваної заготовки за двома отворами мм і мм, що розташовані на відстані L = 150 мм (рис. 52). Діаметри циліндричного та зрізаного пальців відповідно рівні: мм, мм.

Розв'язання

Визначаємо найбільший зазор у з'єднанні отвору мм із пальцем : Smax1 = 0,05 +0,10 = 0,15 мм.

Розраховуємо найбільший зазор у з'єднанні отвору 12 мм із пальцем: Smax2 = 0,035 + 0,07 = 0,105 мм.

Визначаємо за формулою (7) найбільший кут перекосу заготовки:

.

Таким чином, можливий перекіс дорівнює 0,127 мм на довжині 150 мм, а кутова похибка б = 4'

Типові схеми встановлення заготовки на два циліндричних отвори з паралельними осями та на перпендикулярну до них площину і відповідні похибки базування наведені в [3, табл. 13.5].

13.5 Похибки базування при встановленні за конусним отвором

При такому встановленні на жорсткий конусний палець (рис. 54) похибка базування в напрямку розміру Н виникає в результаті зміни розміру А, яка відбувається через коливання величини d конусного отвору.

Рис. 5 Схема встановлення вала в центрах

Величину похибки базування визначають за формулою:

. (9)

13.6 Похибка базування при встановленні в центрах

Ця похибка виникає внаслідок похибки виконання центрових отворів. В результаті не забезпечується фіксоване положення вала у поздовжньому напрямку (рис. 55, а). Вимірювальна (лівий торець вала) і технологічна (вершина центрового отвору) бази не збігаються.

Рис. 55. Схема встановлення вала в центрах

У партії заготовок внаслідок неоднакової глибини центрових отворів їх діаметр змінюється від Dmin до Dmax (рис. 55, б). У зв'язку з цим при підтисканні заднім центром буде змінюватись положення лівого торця вала (вимірювальної бази) відносно встановленого на розмір А різця.

Тоді похибка базування:

еб = Lmax - Lmin.

З трикутника АВС:

. (10)

Шляхи зменшення похибки базування:

а) підвищити точність зацентровування - контролювати глибину центрового гнізда калібром;

б) сортування заготовок за діаметром центрових гнізд на розмірні групи з наступним підналагодженням системи при переході на обробку валів з центровими отворами нової розмірної групи.

Рис. 56. Схеми встановлення вала, що виключають похибку базування в осьовому напрямку

Шляхи виключення похибки базування:

а) застосувати плаваючий передній центр, суміщати технологічну і вимірювальну бази (рис. 56, а). При підтисканні заготовки 1 заднім центром плаваючий центр 2 втоплюється в корпусі 3 до тих пір, поки торець заготовки не віпреться в торець корпусу (або у спеціальний упор). При цьому, незалежно від глибини (діаметра) центрового отвору, торці всіх заготовок партії займуть цілком визначене положення, технологічна і вимірювальна база сумістяться. Потрібне положення фіксується гвинтом Однак при цьому необхідно пам'ятати, що внаслідок посадок із зазором у з'єднаннях плаваючого центра жорсткість технологічної системи буде зменшеною;

б) не використовувати переднє центрове гніздо, встановлюючи, наприклад, лівий кінець вала в цанговому чи кулачковому патронах з упором в торець (рис. 56, б, в);

в) поздовжні розміри задавати від технологічної бази - вершини центрового гнізда (рис. 56, г). При цьому встановлення на передній центр буде забезпечувати суміщення баз.

Типові схеми встановлення заготовок на центрові гнізда та конічні фаски і відповідні похибки базування наведені в [3, табл. 13.4].

1 Призначення технологічних баз

Від правильного вибору технологічних баз суттєво залежить: фактична точність виконання розмірів, заданих кресленням; правильність взаємного розташування поверхонь; ступінь складності та конструкція необхідних пристроїв, різальних та вимірювальних інструментів; продуктивність обробки.

Для призначення технологічних баз вихідними даними є:

складальне креслення вузла чи виробу;

креслення деталі після конструкторського та технологічного контролю;

умови виробництва: програма (обсяг) випуску, склад і стан технологічного обладнання, оснащеність пристроями, різальним та вимірювальним інструментом, кваліфікація робітників.

В основі методики вибору технологічних баз лежать два принципи: суміщення (єдності) та сталості баз.

Принцип суміщення баз

Цей принцип полягає в тому, що при призначенні технологічних баз для формоутворення окремих поверхонь чи складання за технологічні бази потрібно приймати поверхні, які одночасно є конструкторськими та вимірювальними базами (див. рис. 57) [6].

При використанні цього принципу точність не залежить від розмірів, отриманих при виконанні попередніх операцій. Обробка заготовок здійснюється за розмірами, що визначають координатне положення поверхонь і проставлені в робочому кресленні з використанням всього поля допуску на розмір, нормованого конструктором. При цьому технологічні бази повинні забезпечувати можливість застосування простої та надійної конструкції пристрою для зручного встановлення, підведення оброблювального інструменту до оброблюваних поверхонь і досягнення заданих технічних вимог.

Проте, дотримання принципу єдності баз може призвести до необхідності застосування складного технологічного оснащення на окремих операціях, а в багатьох випадках різне координування конструктивних елементів взагалі не дозволяє витримувати цей принцип повністю.



Рис. 57. Принцип суміщення (єдності баз)

Порушення принципу суміщення баз, коли технологічна база не збігається з конструкторською чи вимірювальною, вимагає необхідності заміни розмірів, проставлених в робочих кресленнях від конструкторських баз, більш зручними для обробки технологічними розмірами, проставленими безпосередньо від технологічних баз. Це призводить до створення технологічних розмірних ланцюгів і до необхідності зменшення допусків на деякі конструкторські розміри, а отже, і до подорожчання процесу обробки та зниженню його продуктивності.

Викладене проілюструємо наступним прикладом [6].

При обробці паза на глибину 10Н14 (рис. 58, а) для спрощення конструкції пристрою зручно встановити заготовку на нижню поверхню В (рис. 58, г). Оскільки дно паза С зв'язане розміром 10+0,36 мм з верхньою площиною А, ця площина є для паза конструкторською та вимірювальною базами. В цьому випадку технологічна база (поверхня В) не збігається з конструкторською та вимірювальною базами і не зв'язана з ними ні розміром, ні умовами правильного взаємного положення.

Оскільки при роботі на настроєному верстаті відстань від осі фрези до площини стола зберігається незмінною (К = const), а отже, постійний і розмір c, який на кресленні відсутній, то розмір глибини паза а = 10+0,36 мм не може бути витриманим, оскільки на його коливання безпосередньо впливає похибка розміру b = 50-0,62 мм, який витриманий на попередній операції (рис. 58, б). Очевидно, що на операційному ескізі фрезерування паза в цьому випадку необхідно поставити технологічний розмір c, точність якого не залежить від попередньої операції, а конструкторський розмір а = 10+0,36 мм доцільно з ескізу зняти. Розрахунок технологічного розміру c, а також нового технологічного допуску розміру b можна провести, виходячи із розмірного ланцюга, наведеного на рис. 58, в. З даного рисунка видно, що:

c = b - a = 50 - 10 = 40 мм.

Рис. 58. Приклад до принципу суміщення баз

Допуск розміру c визначається з того ж розмірного ланцюга, в якому вихідним розміром є конструкторський розмір , оскільки весь розрахунок проводиться на основі передумови, що розмір a повинен бути автоматично отриманий в межах заданого конструктом допуску при виконанні складових розмірів ланцюга в і c в межах встановлених для них допусків. У відповідності з формулою (3.4):

Та = Тв + Тс,

звідки:

Тс = Та - Тв = 0,36 - 0,62 = 0,26.

Оскільки допуск - величина додатна і від'ємною бути не може, отримане рівняння не може бути розв'язане без збільшення зменшуваного чи без зменшення від'ємника. Допуск розміру а заданий конструктом і не може бути збільшений, тому єдиним способом розв'язання поставленої задачі є зменшення від'ємника, тобто зменшення допуску на розмір в. Зменшення Тв необхідно провести таким чином, щоб на розмір в і на технологічний розмір с було встановлено допуски, які можна забезпечити технологічно. Оскільки з технологічної точки зору складність виконання розмірів в і с однакова (обидва розміри лежать в одному інтервалі розмірів і одержуються на горизонтально-фрезерному верстаті) від опорної технологічної бази, допуск розміру в зменшується до величини Тв = 0,18 мм, що дорівнює половині допуску вихідного розміру а. В цьому випадку на технологічний розмір с можна призначити допуск, близький до встановленого допуску розміру в.

Остаточно розмір призначається з допуском, що дорівнює найближчому стандартному із збереженням встановленого кресленням мінусового відхилення поля допуску від номіналу, тобто:

в = 50-0,16 = 50h11

Тоді розрахунковий допуск технологічного розміру:

Тс = 0,36 - 0,16 = 0,20 мм.

Граничні значення технологічного розміру с визначаються з того ж розмірного ланцюга (рис. 58, в), тобто:

а = в - с;

аmax = вmax - cmin;

cmin = вmax - amax = 50 - (10 + 0,36) = 40-0,36 мм;

аmin = вmin - cmax;

cman = вmin - amin = 50 - 0,16 - 10 = 40-0,16 мм.

Розрахункова величина розміру мм. Остаточно приймається найближче стандартне значення цього розміру мм, що відповідає значенню 40b11.

Граничні значення проставленого технологічного розміру c знаходяться в межах розрахункових розмірів.

Перевірковий розрахунок на максимум і мінімум:

аmax = 50 - (40 - 0,33) = 10+0,33

amin = 50 - 0,16 - (40 - 0,17) = 10+0,01

показує, що граничні значення вихідного конструкторського розміру а знаходяться в межах граничних розмірів, встановлених кресленням, і перерахунок розмірів виконаний вірно.

У випадках, коли стандартний розмір, що є найближчим до розрахункового технологічного розміру c, суттєво відрізняється за величиною свого поля допуску від розрахункового, остаточно може бути прийнятий розрахунковий розмір c.

На основі проведеного розрахунку в операційних ескізах заготовки замість розмірів, вказаних на кресленні 10Н14 і 50h14 повинні бути проставлені нові розміри b = 50h11 і c = 40b11 Таким чином, у зв'язку з незбіжністю технологічної та конструкторської (вимірювальної) баз робітнику фактично доводиться витримувати більш жорсткий допуск у порівнянні з допусками, встановленими конструктором. В розглянутому випадку замість допусків по h14, встановлених кресленням, повинні бути витримані допуски по h11 і b11.

Якщо таке значне підвищення потрібної точності обробки призведе до надмірного зниження продуктивності та зростання собівартості продукції, то може виявитись доцільним використання спеціального пристрою, який би дозволив здійснити фрезерування паза безпосередньо від конструкторської бази А. Схема подібного пристрою зображена на рис. 59, а. Технологічна опорна база (площина А) є одночасно конструкторською базою, від якої без будь-яких перерахунків безпосередньо витримується конструкторський розмір a = 100,36 мм. Коливання розміру в ніяк не відіб'ється на точності одержання конструкторського розміру, тому зменшувати допуски тут немає потреби.

На рис. 59, б показане фрезерування поза комплектом фрез одночасно з площиною А. Як і у попередньому випадку, паз обробляється від технологічної бази - площини А (яка є тут настроювальною), що збігається з конструкторською та вимірювальною базами. Конструкторський розмір a = 100,36 мм одержується без будь-яких перерахунків і ніякого ужорсточування допусків, встановлених конструктором, тут також не потрібно. Площина В служить опорною технологічною базою для обробки площини А на розмір в, який також може виконуватись зі встановленим кресленням допуском Tв = 0,62 мм без його зменшення.

Рис. 59. Приклад до принципу суміщення баз

Принцип сталості баз

Принцип сталості баз полягає в тому, що при розробці технологічного процесу необхідно всі або більшість операцій обробки виконувати від одних і тих же баз.

Прагнення здійснити обробку на одній технологічній базі пояснюється тим, що будь-яка заміна технологічних баз збільшує похибку взаємного розташування поверхонь, оброблених від різних технологічних баз, додатково вносячи в неї похибку взаємного розташування самих технологічних баз, від яких проводились обробки поверхонь.

Так, заготовка має чистові бази 1 і 2 (рис. 60, а) [2], причому база 2 має похибку Дб в кутовому розташуванні відносно бази 1. Якщо обробку поверхонь 3 і 4 вести відповідно від баз 1 і 2, порушуючи принцип сталості баз, взаємне розташування оброблених поверхонь матиме додаткову похибку (рис. 60, б, в) взаємного розташування баз, від яких велась обробка цих поверхонь. Якщо обробку поверхонь вести від однієї бази - поверхні 1 (рис. 60, г, д), або поверхні 2 (рис. 60, е, є) відносне розташування оброблених поверхонь буде значно точнішим, оскільки в похибку розташування не буде додатково включатись похибка взаємного розташування технологічних баз. Тому без серйозного обгрунтування змінювати бази не можна.

Маючи на увазі всі переваги принципу сталості баз, до його застосування все ж потрібно підходити обачливо. На операціях, де потрібно забезпечити високу точність розмірів, заданих від поверхонь, які є технологічними базами, застосування принципу незмінності баз призводить до більш довгих технологічних розмірних ланцюгів. При вузьких допусках на розміри розташування потрібно віддавати перевагу принципу суміщення баз.



Рис. 60. Вплив зміни баз на точність розташування оброблених поверхонь

15. Типові комплекти технологічних баз при обробці заготовок різних класів

15.1 Базування корпусних і коробчастих заготовок

Найбільш поширеними комплектами баз при виготовленні корпусних і коробчастих деталей є:

Комплект № 1. Три взаємно перпендикулярні площини, які належать деталі і визначають собою установчу базу (3 ступені вільності), напрямну базу (2 ступені вільності) і упорну базу (1 ступінь вільності).

На рис. 61 показана така схема базування.

Переваги:

порівняно проста конструкція пристрою;

простота встановлення заготовки.

Недоліки:

неможливість забезпечити рівномірність припусків на отворах і поверхнях, паралельних і перпендикулярних напрямній базі;

необхідність дотримання правильного контакту деталі з установчими елементами пристрою при силовому замиканні.

Рис. 61. Базування корпусної деталі по трьох взаємо перпендикулярних площинах

Рис. 62. Теоретична схема базування корпусної деталі на площину і два отвори

Комплект № 2. Площина (3 ступені вільності) і два отвори, перпендикулярні до цієї площини (2 + 1 ступені вільності) (рис. 62).

Ця схема реалізується за допомогою пристрою, який має площину і два коротких штирі, один з яких циліндричний, а другий зрізаний. Зрізаний штир розташовується так, щоб вісь зрізів була перпендикулярна до лінії, яка з'єднує осі штирів (рис. 63). Осі штирів повинні розташовуватись на максимально можливій відстані одна від одної. Тому часто штирі розташовують по діагоналі основи заготовки.



Рис. 63. Базування корпусної деталі на площину і два циліндричних отвори

Завдяки короткому циліндричному штирю поверхня отвору позбавляє деталь двох ступенів вільності (подвійна опорна база).

Зрізаний штир обмежує поворот деталі відносно осі циліндричного штиря, тобто позбавляє деталь одного ступеня вільності.

Переваги:

простота конструкції пристрою;

простота встановлення заготовки;

відсутність необхідності стежити за контактом деталі з установчими елементами при силовому замиканні.

Недоліки:

швидке зношування штирів, особливо при невеликому діаметрі (до 10 мм);

можливість застосування тільки для деталей, які мають в основі два точних отвори (Н7);

наявність похибки базування, величина якої може бути визначена (рис. 64).



Рис. 64 Визначення похибки базування

Рис. 65. Потопаючий штир: а - конічний; б - конічний зрізаний

Дz = Lmax - Lmin = Smax,

де Lmax і Lmin - граничні відстані обробленої поверхні до вимірювальної бази;

Smax - максимальний зазор у з'єднанні штир-отвір:

Smax = Smin + Tотв + Тшт,

де Тотв і Тшт - допуски відповідно на отвір і штир;

Smin - мінімальний гарантований зазор.

Для зменшення похибки базування необхідно перейти на посадку більш високого квалітету (замість Н7 прийняти Н6).

Повністю ліквідувати похибку базування можна лише застосувавши беззазорну посадку, що конструктивно можна досягти застосувавши конічний потопаючий штир, який показаний на рис. 65. Другий конічний потопаючий штир повинен бути зрізаним. В цьому випадку похибка в обох взаємно перпендикулярних напрямках (при вигляді заготовки зверху) дорівнює нулю. Однак в цьому випадку конструкція пристрою ускладнюється.

Примітка: цю схему (з конічними штирями) можна назвати по іншому, а саме: площина і осі двох коротких отворів, перпендикулярних до даної площини.

Комплект № 3. Площина основи (3 ступені вільності), циліндрична виточка (2 ступені вільності) і один отвір збоку під зрізаний штир (1 ступінь вільності) (рис. 66).

Рис. 66. Теоретична схема базування корпусної деталі на плоску поверхню, циліндричну виточку і отвір на фланці

В цьому випадку циліндричною виточкою, якщо вона буде посаджена на короткий циліндричний палець, буде позбавлена двох ступенів вільності, а заготовка, з боковим отвором якщо вона буде посаджена на зрізаний палець, позбавляє заготовку можливості обертатися навколо осі центрального пальця, тобто позбавляє її останнього шостого ступеня вільності.

Таким чином, даний комплект баз в принципі є частинним випадком розглянутого вище комплекту. Тому йому властиві розглянуті вище переваги та недоліки.

Примітки:

1. Розглянутий комплект баз особливо зручно застосувати за наявності точного центрального отвору, вісь якого зв'язана умовами співвісності чи перпендикулярності (чи того і іншого) з іншими осями і поверхнями, як це має місце на рис. 66.

2. В цій схемі також можна застосувати в пристрої центральний штир. Тоді ця схема буде мати назву: “Площина, вісь кільцевої виточки і вісь отвору збоку”.

Комплект № Площина основи (3 ступені вільності), короткий циліндричний бурт (2 ступені вільності) і один отвір під зрізаний штир (1 ступінь вільності) (рис. 67).

Рис. 67. Теоретична схема базування корпусної деталі на плоску поверхню, циліндричний бурт і отвір на фланці

Даний комплект баз є частковим випадком розглянутого вище комплекту № 3. Тому все раніше сказане про комплект № 3 справедливо і для комплекту №

Комплект № 5. Площина основи (2 ступені вільності), велика площина торця (3 ступені вільності) і основний отвір (1 ступінь вільності) (рис. 68).

Площина основи тут, як така, що має менші габаритні розміри, виконує роль напрямної бази. Площина торця, як така, що має максимальні габарити, виконує роль установчої бази (зусилля Р повинно притискати заготовку не до основи, а до торця).

Для того щоб заготовка торкнулась основою двома опорними точками необхідно, щоб циліндричний палець був зрізаний і вісь зрізу повинна бути розташована паралельно напрямній базі. Зрізаний палець у даному випадку відіграє роль опорної бази, яка позбавляє заготовку можливості переміщатись вздовж напрямної бази.

Переваги:

порівняно проста конструкція пристрою;

простота встановлення заготовки;

можливість забезпечення точності елементів заготовки, які симетрично розташовані відносно осі деталі.

Недоліки:

підвищені вимоги до точності основного отвору і площини основи, що потребує їх попередньої обробки;

наявність похибки базування:

Дz = Lmax - Lmin = Smax,

де Lmax і Lmin - граничні відстані обробленої поверхні до вимірювальної бази (осі симетрії заготовки);

Smax - максимальний зазор у з'єднанні палець-отвір:

Smax = Smin + Tотв + Тп;

Тотв і Тп - допуски відповідно на отвір і палець;

Smin - мінімальний гарантований зазор.

Рис. 68. Теоретична схема базування деталі типу плита по двох площинах і отвору

Повністю ліквідувати похибку базування можна за рахунок застосування конічного зрізаного підпружиненого пальця, але це ускладнює конструкцію пристрою.

Всі розглянуті 5 комплектів представляють собою повну схему базування (6 ступенів вільності). В залежності від поставленої задачі будь-який із розглянутих комплектів може бути перетворений (шляхом відкидання опорних точок) у неповну схему базування. В таких випадках найчастіше за інші використовують п'ятиопорну і рідше триопорну схему базування.

15.2 Базування заготовок типу тіл обертання

Найбільш поширеними комплектами баз при виготовленні деталей типу тіл обертання є:

Комплект № 1. Циліндрична поверхня (4 ступені вільності) і торець (1 ступінь вільності). Циліндрична поверхня у даному випадку повинна бути довгою (?/d > 1) і виконувати роль подвійної напрямної бази. Торець виконує роль опорної бази. Даний комплект баз застосовується в двох різновидах: циліндрична поверхня, що використовується як подвійна напрямна база, є зовнішньою і циліндрична поверхня є внутрішньою (рис. 69).

Обидва ці різновиди є схемами неповного базування, оскільки позбавляють деталь тільки 5 ступенів вільності. Перша схема реалізується в призмах, друга - за допомогою циліндричної оправки.

Рис. 69. Теоретичні схеми базування довгих заготовок типу тіл обертання

Комплект баз № 1 застосовується також при фрезеруванні торців заготовок валів. При цьому, якщо заготовка вала за конфігурацією відповідає формі майбутнього вала, то вона встановлюється на дві короткі шийки в призмі (дві подвійні опорні бази, які позбавляють заготовку 4-х ступенів вільності). Як опорна база в цьому випадку використовується торцева поверхня, яка на конструкторському кресленні зв'язана розміром з торцем вала (рис. 70, а). Якщо заготовка вала гладка, то вона також встановлюється в призми, а опорною базою є один із оброблюваних торців вала. Дана схема реалізується за допомогою відкидного упора (рис. 70, б), який після силового замикання (перед початком обробки) відкидається.



Рис. 70. Теоретичні схеми базування валів при обробці торців

Комплект № 2. Торець (3 ступені вільності) і циліндрична поверхня (2 ступені вільності).

Торець (площина) виконує в даному випадку роль установчої бази. Циліндрична поверхня (коротка, ?/d < 1) виконує роль подвійної опорної бази.

Як і в попередньому випадку, даний комплект має два різновиди: в одному з них циліндрична поверхня є зовнішньою, в другому - внутрішньою (рис. 71).

Рис. 71. Теоретичні схеми базування коротких деталей типу тіл обертання: а - циліндрична поверхня є зовнішньою; б - циліндрична поверхня є внутрішньою

Перший варіант реалізується при базуванні в призмі, другий - за допомогою короткої оправки.

Комплект № 3. Вісь заготовки (4 ступені вільності) і конічна поверхня лівого центрового отвору (1 ступінь вільності).

Рис. 72. Визначення похибки базування при витриманні лінійних розмірів при обробці вала в жорстких центрах

Така схема базування застосовується при обробці валів в центрах. Конічні поверхні центрових отворів виконують функції подвійних опорних баз. Конічна поверхня лівого центрового отвору, яка обмежує переміщення вала в осьовому напрямку, виконує, крім того, роль опорної бази.

Теоретична схема базування при обробці вала в центрах наведена на рис. 72.

Дана схема базування забезпечує при токарній обробці та шліфуванні досить високу точність діаметральних розмірів і співвісність всіх циліндричних поверхонь. Проте при витримуванні лінійних розмірів виникають (через похибки зацентровування) похибки базування, обумовлені різним положенням вимірювальної бази (див. рис. 72).

Комплект № Вісь заготовки (4 ступені вільності) і торець (1 ступінь вільності).

Даний комплект може бути матеріалізований в різних варіантах (див. рис. 73 і 74).

Рис. 73. Теоретичні схеми базування заготовок типу тіл обертання з використанням осі як бази

Рис. 74 Реалізація схем базування заготовок типу тіл обертання
з використанням осі як бази

Схема 1 реалізується за допомогою центрів. Однак на відміну від схеми, яка представляє комплект баз № 3, ця схема припускає застосування підпружиненого потопаючого лівого центра, що виключає похибку базування при витримуванні лінійних розмірів.

Схема 2 реалізується за допомогою самоцентруючого патрона з осьовим упором і центра задньої бабки, схема 3 - за допомогою самоцентруючого патрона з подовженими губками (кулачками), схема 4 - за допомогою самоцентруючих розтискних оправок.

Комплект № 5. Похила конічна поверхня (5 ступенів вільності), яка символізує вісь заготовки (подвійна напрямна база) і опорну базу.

Дана схема базування застосовується у двох варіантах:

коли оброблювана заготовка має похилий конічний отвір;

коли оброблювана заготовка має похилий конічний хвостовик.

Обидві ці схеми наведені на рис. 75.

Рис. 75. Використання осі пологої конічної поверхні як подвійної напрямної та опорної баз

Кожна з цих схем потребує точно оброблених конічних поверхонь. Схеми широко використовуються на фінішних операціях у верстатобудуванні та інструментальному виробництві.

Розглянуті 10 схем базування найбільш часто застосовуються при виготовленні корпусних, коробчастих деталей та деталей типу тіл обертання.

15.3 Базування за обробленими поверхнями

При окремих видах чистової та оздоблюваної обробки базами можуть бути самі оброблювані поверхні.

З однією такою схемою ми вже познайомились (схема базування гладкої заготовки вала при фрезеруванні торців) (рис. 70). Як інші приклади можна навести схему базування заготовки при шліфуванні на безцентровошліфувальному верстаті. Оброблювана поверхня в даному випадку є подвійною напрямною базою (неповна схема базування).

При протягуванні отворів поверхня останнього також є технологічною базою. При цьому якщо ?/d > 1, то поверхня отвору є подвійною напрямною базою, якщо ?/d < 1 - то подвійною опорною базою. Подібні ж схеми базування використовуються при хонінгуванні та суперфінішуванні поверхонь.

При виготовленні кулі на всіх технологічних операціях як технологічні бази, використовується оброблювана поверхня.

Література

1. Балакшин Б.С. Основы технологии машиностроения. - М.,1969. - 559 с.

2. Бондаренко С.Г. Розмірні розрахунки механоскладального виробництва. - К. 1993. - 544 с.

3. Боровик А.І. Проектування технологічного оснащення. - К. 1996. - 488 с.

4. ГОСТ 21495-76. Базирование и базы в машиностроении. Термины и определения. - Изд. стандартов, 1987. - 35 с.

5. Колкер Я.Д., Руднев О.Н. Базирование и базы в машиностроении. - К.: Вища школа, 1991. - 100 с.

6. Маталин А.А. Технология машиностроения. - Л. - М, 1985 - 496 с.

7. Руденко П.А. Теоретические основы технологии машиностроения: Конспект лекций. - Чернигов, 1986. - 258 с.

Размещено на Allbest.ru