3. Разновидности баз.

В общем случае базой называют поверхность, линию или точку дета­ли, по отношению к которой ориентируются другие детали изделия или другие поверхности данной детали при их конструировании, сборке, механической обработке или измерении. По своему назначению и облас­ти применения в машиностроении базы подразделяются на конструктор­ские, измерительные и технологические, используемые при сборке или механической обработке.

Конструкторской базой называется поверхность, линия или точка детали, по отношению к которым определяются на чер­теже расчётные положения других деталей или сборочных единил изде­лия, а также других поверхностей и геометрических элементов данной детали. Конструкторские базы служат для определения положения дета­ли или сборочной единицы в изделии. Они выявляются при расчёте раз­мерных цепей механизмов и машин. В качестве конструкторских баз могут выступать не материальные поверхности, а геометрические эле­менты деталей, такие как осевые линии, плоскости симметрии, диамет­ры делительных окружностей, биссектрисы углов, точки и т.д. Перечисленные и другие геометрические элементы, в отличие от материальных поверхностей ("явных" баз), называются условными или скрытыми базами. Использование условных конструкторских баз удобно при оформлении чертежа, например, при простановке межцентровых расстояний, диаметров делительных окружностей и пр.

Пример. Одноступенчатый редуктор изображён на рис. 11. Определить относительное положение (координаты) осей редуктора О₁ и О₂ :

расстояние между центрами осей

,

где R₁ и R₂ – радиусы делительных окружностей большого и малого колёс; – зазор в зацеплении (при решении размерной цепи должно быть

;

расстояние от плоскости П основания редуктора до оси первого колеса

;

где – зазор между колесом и корпусом; – толщина корпуса редуктора у основания;

расстояние от плоскости П основания редуктора до оси второго колеса

;

разность положений осей O₁ и O₂ по высоте (размер по вертикали)

;

размер между осями O₁ и O₂ по горизонтали

,

где L₁ и L₂ – расстояния от базы m (оси установочного штифта) до осей O₁ и О₂ соответственно;

из прямоугольного треугольника О₁О₂К

Далее, задаваясь размером L₁ (принимая конструктивно), определяют размер

.

Здесь основание редуктора – плоскость П – является материальной базой; все остальные базы – условные (скрытые).

При сборке машин в качестве баз служат только материальные поверхности деталей. Условные базы материализуют с помощью разметочных линий и точек, наносимых на поверхности детали. Даже при попытке использования в качестве баз осевых линий, они всегда материализуются нитями отвесов, лучами оптических коллиматоров, лучами лазеров и других устройств.

Измерительной базой называют поверхность, линию или точку, от которых производится отсчёт выполняемых размеров при обработке или измерении заготовок, а также при проверке взаимного расположения поверхностей деталей или элементов изделия (перпендикулярность, параллельность, сосность и др., рис. 12, а).

При использовании в качестве измерительных баз материальных поверхностей изделия проверку производят обычными прямыми методами измерения; при использовании геометрических элементов (биссектрис углов, осевых линий и других условных или "скрытых" баз) измерительные базы материализуются с помощью вспомогательных деталей (штырей, пальцев, натянутых струн), оптических установок и других устройств.

Пример. Схема контроля расстояния между осями отверстий О₁ и O₂ с помощью двух технологических штырей d₁ и d₂. и микрометра МК-75-П ГОСТ 6507-90* дана на рис. 12.б. Допускаемая погрешность микрометра Т_и=0,008 мм ( 0,004). Штыри плотно (без зазора) вводят в отверстия детали D . Считается, что погрешность измерения не должна превышать 10...30% допуска контролируемой величины T_A.

Составим измерительную размерную цепь (см. рис. 12, в), в которой замыкающим звеном А_ принят контролируемый размер А. Будем считать, что T_A=20%, мм ( 0,01). В размерной цепи уменьшавшие размеры и

(допуск на радиус принят равным половине допуска на соответствующий диаметр). Увеличивающий размер А₂ (A₂ = L) – это расстояние между измерительными поверхностями микрометра (неподвижной пятой и подвижной).

Проверим возможность контроля размера А по принятой схеме. Уравнение линейной размерной цепи (по ГОСТ 16319-70)

,

откуда

мм,

далее

Допуск на мм превышает величину Т_и и, следовательно, принятая схема контроля правомерна. На эскизе в контрольной карте (для контролёра) следует указать размер (с погрешностью в I мкм).

Технологическая база – это база, используемая для определения положения заготовки или изделия в процессе изготовления или ремонта. Согласно определению ГОСТ 3.1109-82* технологическая база – поверхность, сочетание поверхности, ось или точка, используемые для определения положения предмета труда в процессе изготовления.

При механической обработке технологической базой называют поверхность заготовки, относительно которой ориентируются её поверхности, обрабатываемые при данном установе. В качестве технологических баз используют также размоточные линии и точки, нанесённые на поверхности заготовок для выверки их положения на станках относительно траектории движения режущих инструментов. Различают контактные, настроечные и проверочные технологические базы.

Контактными технологическими базами называют поверхности заготовки, непосредственно соприкасающиеся с соответствующими установочными элементами приспособления или станка (т.е. с опорами).

Примеры. При фрезеровании заготовок в размеры a и b контактными являются установочная база А и направляющая В (рис. 13, а). Размер а, получают непосредственно при установке инструмента относительно плоскости А, а размер b – как разность расстояний между плоскостью B и осью фрезы С и её радиусом , т.е.

.

При точении заготовки, усыновленной в патрон, размер а обеспечивается при настройке станка путём закрепления упора N на расстоянии n от упорной (контактной) базы А, причём (см. рис. 13, б).

Применение контактных баз исключает разметку и выверку заготовок при их установке на станок. Они широко используются в условиях крупносерийного и массового производства, обеспечивая высокую точность обработки на настроенных станках по методу автоматического получения заданных размеров.

Настроечной базой называется поверхность заготовки, по отношению к которой ориентируются обрабатываемые поверхности, связанная с ними непосредственными размерами и образуемая при одном установе с рассматриваемыми поверхностями заготовки.

Пример. Заготовка обрабатывается в трёхкулачковом пневматическом патроне многоинструментального токарного (или револьверного) станка (рис. 14). Поверхностью М она опирается в торцы кулачков. При обработке торца N поверхность M служит контактной упорной базой. Между ними выдерживается размер n. Обрабатываемая поверхность N связана с другими обрабатываемыми (при данном установе) поверхностями А, В, С и D непосредственными размерами а, b, c и d. Положение всех перечисленных поверхностей на детали зависит от положения поверхности N, которая и является для них, в этом случае, настроечной базой.

Использование настроечных баз несколько усложняет настройку станка, но упрощает конструкции приспособлений, способствует повышению концентрации и сокращению общего числа технологических операций. Их применение эффективно при обработке заготовок на автоматах и полуавтоматах, на многорезцовых и копировальных станках, станках с ЧПУ, на обрабатывающих центрах и других высокопроизводительных станках, которыми оснащают серийное и крупносерийное производство. Требуемая точность обработки достигается без ужесточения допусков на технологические размеры заготовок; отсутствует погрешность закрепления. К методу работы по настроечной базе относят различные способы расточки нескольких отверстий с координированным взаимным расположением их осей и другие операции, при которых режущий инструмент последовательно перемещается от одной поверхности к другой (например, на координатных или расточных станках). Иногда используют не одну, а несколько настроечных баз, связанных с другими поверхностями заготовки непосредственными размерами, в том числе и в разных направлениях.

Проверочной технологической базой называется поверхность, линия или точка заготовки или детали, по отношению к которым производится выверка положения заготовки на станке или установка режущего инструмента при обработке заготовки, а также выверка положения других деталей или сборочных единиц при сборке изделия.

Пример. При расточке гнёзд подшипников в корпусной детали требуется обеспечить параллельность между осью растачиваемых отверстий и плоскостью А (рис. 15). Поверхность А из-за ограниченных размеров, недостаточной жёсткости и по другим соображениям, не может служить контактной базой. Для обработки заготовку поверхностью Б ставят на опоры стола С горизонтально-расточного станка. По точным уровням выверяют горизонтальность плоскости А. Между поверхностью Б и опорами С устанавливают клиновые прокладки К и в таком положении всё закрепляют. Затем на расстоянии а от плоскости А растачивают отверстия. В этом примере поверхность А используется как проверочная технологическая база, а поверхность Б – просто в качестве опорной поверхности (но не базы).

В целях достижения концентричности поверхности заготовки А относительно поверхности B и её оси (рис. 16) отливку закрепляют в 4-кулачковом патроне (с независимым перемещением кулачков). При установке перед обработкой токарь выверяет положение заготовки с помощью индикатора И, добиваясь совпадения оси отверстия в отливке с осью вращения шпинделя . После выверки и закрепления заготовки приступают к токарной обработке, при которой с поверхности В снимается минимальный припуск и полностью выводится чернота, а обработка с одного установа обеспечивает требуемую концентричность поверхностей А и В между собой и осью заготовки. В этом случае в качестве проверочной технологической базы служит поверхность В растачиваемого в отливке отверстия.

Проверочные технологические базы широко используют в условиях единичного и мелкосерийного производства. В их качестве могут выступать геометрические элементу: оси, точки, углы материализуемые в виде рисок, кернов и т.п. По разметке ориентируют режущий инструмент при обработке деталей. Распространенным случаем использования проверочных технологических баз в крупносерийном производстве является базирование заготовок по заранее изготовленным (отлитым, проштампованным или обработанным) отверстиям с помощью специальных установочных штырей (рис. 17). После закрепления силой Q штыри 1 из отверстий выводят и приступают к обработке заготовок 2. При этом обеспечивается равномерное снятие припуска на обработку отверстий, а также правильное расположение других обработанных поверхностей относительно оси базирующего отверстия. Замена выверки базированием с помощью центрирующих штырей значительно сокращает время на установку заготовок, что делает применение этого способа базирования экономически целесообразным.

Пример. На Белгородском заводе фрез этим методом пользуются при установке пакета заготовок отрезных фрез для одновременного шлифования в них посадочного отверстия.