Базування та бази в машинобудуванні
2. БАЗУВАННЯ І БАЗИ В МАШИНОБУДУВАННІ
2.1 Основні поняття теорії базування
Для нормальної роботи будь-якої машини необхідно певний взаємне розташування її деталей і вузлів. Певне положення повинна займати і сама заготівля на верстаті при її обробці. Визначеність положення деталі або вузла в виробі і заготовки на верстаті досягається базуванням (орієнтуванням).
У загальному випадку базуванням називається надання заготовки або виробу необхідного положення щодо вибрано системи координат.
При механічній обробці деталей на металорізальних верстатах під базуванням розуміють надання заготівлі або деталі необхідного положення щодо елементів верстата, що визначають рух подач різального інструменту.
Теорія базування ґрунтується на фундаментальних уявленнях про невільною системі, що вивчаються в теоретичної механіки. Розглянемо деякі з них.
Вільне тверде тіло має шість ступенів свободи: три переміщення уздовж координатних осей Ox, Oy, Oz і три повороти навколо цих осей.
Якщо на рух точок твердого тіла або механічної системи накладені обмеження геометричними або кінематичними зв'язками, то таке тіло або система називається вільним тілом (системою). Таким чином необхідне положення або рух твердого тіла щодо обраної системи координат досягається накладенням геометричних або кінематичних зв'язків. При накладенні геометричних зв'язків на тверде тіло, що позбавляють його трьох переміщень уздовж координатних осей і трьох поворотів навколо цих осей, тіло стає нерухомим в даній системі координат. Шість зв'язків, які позбавляють тіло руху в шести напрямках, можуть бути створені контактом тіл, що сполучаються в шести точках. Як приклад розглянемо базування призматической заготовки в пристосуванні за трьома координатним площинам: XOY (A), XOZ (B) і YOZ (C) (рис. 2.1).
Для заданого орієнтування (базування) заготівлі необхідно мати: три контактні точки А1. А2. А3 в площині XOY (А), що не лежать на одній прямій; дві точки В1 і В2 в площині XOZ (В) і одну точку С в площині YOZ (С).
Для фіксування (закріплення) заготовки в пристосуванні необхідно докласти силу. Таким чином, процес установки заготовки в пристосуванні або на верстат складається з базування (орієнтування) і закріплення, що забезпечує незмінність положення заготовки при її обробці.
Мал. 2.1. Базування призматичної деталі
Базування деталі можна замінити її закріпленням. Якщо з шести опорних точок відсутня одна або кілька, то у заготовки залишається один чи кілька ступенів свободи. Це означає, що в напрямку відсутніх опорних точок положення заготовки не визначено та заміни відсутніх опорні точки закріпленням з метою базування не можна.
Поверхня (поєднання поверхонь), лінія або точка, що використовуються для базування, називають базою. Опорна точка символізує один із зв'язків заготовки (деталі) до вибраної системи координат.
Для повної орієнтації заготовки в пристосуванні необхідно і достатньо мати шість опорних точок, розташованих певним чином щодо базових поверхонь заготовки (правило шести точок). Технолог і конструктор з проектування пристосувань при необхідності повної орієнтування заготовки щодо всіх трьох площин прямокутної системи координат завжди керується правилом шести точок. Якщо в залежності від службового призначення деталь (вузол) повинна мати певне число ступенів свободи, то відповідне число ступенів зв'язку знімається.
Розташування опорних точок на базах заготовки (деталі) і є схема базування.
Для умовного зображення опорних точок прийняті наступні знаки _ / \ _- опорні точки в вигляді спереду і збоку деталі; - ♦ - - опорні точки на вигляді зверху деталі (в плані).
2.2. Класифікація поверхонь і баз
Класифікація поверхонь. Все різноманіття поверхонь деталей і машин можна розділити на три групи: робітники, базові і вільні поверхні.
Робочі поверхні - поверхні, за допомогою яких визначається положення даної деталі у виробі або заготовки на верстаті, наприклад ялинковий або трапецеїдальний профілі замків лопаток ГТД, опорні поверхні вала і ін.
Базові поверхні - поверхні, за допомогою яких визначається положення даної деталі у виробі або заготовки на верстаті, наприклад ялинковий і трапеціедально профілі замків лопаток ГТД, опорні поверхні вала і ін.
Вільні поверхні - поверхні, не стикаються з поверхнями інших деталей і не мають прямого функціонального призначення.
Робочі і базові поверхні мають більш високу точність і малу шорсткість поверхні, вони визначають вибір методів обробки та їх послідовність при виготовленні деталі.
Класифікація баз. Існує кілька ознак для класифікації баз: 1) за призначенням, 2) позбавляє ступенями свободи і 3) характером прояву баз.
1) Класифікація баз за призначенням. Базування необхідно для всіх стадій створення вироби: конструювання, виготовлення і вимір. Звідси випливає необхідність поділу аз за призначенням на три види: конструкторські, технологічні і вимірювальні.
Конструкторська база - поверхня, лінія або точка, що використовуються конструктором для визначення положення деталі або вузла в виробі. Конструкторські бази бувають основні і допоміжні.
Основна база - це конструкторська база, що належить даній деталі або вузла і використовувана для визначення приєднується до них деталі або вузла.
Допоміжна конструкторська база - це база, що належить даній деталі або вузла і використовувана для визначення приєднується до них деталі або вузла.
Технологічна база - поверхня або утворює поверхні, використовувані для визначення положення заготовки або вузла в процесі виготовлення або ремонту. Технологічна база вибирається при проектуванні технологічного процесу.
Вимірювальна база - поверхня, що утворює або точка поверхні, щодо якої перевіряється стан обробленої поверхні, тобто перевіряється операційний розмір.
2) Класифікація баз по позбавляє ступенями свободи. За позбавляє ступенями свободи розмічають настановні, направляючі опорні бази (рис. 2.2).