Важнейшим понятием в технологии машиностроения является понятие о базах. Понимание данного вопроса позволит правильно разработать технологический процесс обработки детали, сборки узла и др.

Базирование – придание заготовке или изделию требуемого положения относительно выбранной системы координат. База – поверхность или выполняющая ту же функцию совокупность поверхностей, ось, точка, принадлежащая заготовке изделию и используемая для базирования. Проектная база – база, выбранная при проектировании изделия, технологического процесса изготовления или ремонта этого изделия. Действительная база – база, фактически используемая в конструкции при изготовлении, эксплуатации или ремонте изделия. Схема базирования – схема расположения опорных точек на базах заготовки или изделия. ГОСТ 3.1107-73 определены условные графические элементы, применяемые в технической документации для обозначения зажимов и опор.

Погрешность базирования – отклонение фактически достигнутого положения заготовки или изделия при базировании. Закрепление – приложение сил и пар сил к заготовке или изделию для обеспечения постоянства их положения, достигнутого при базировании. Установка – процесс базирования или закрепления заготовки или изделия. Погрешность установки – отклонение фактически достигнутого положения заготовки или изделия при установке от требуемого.

Абсолютно твердое тело в пространстве имеет шесть степенней свободы, т.е. тело может перемещаться в трех взаимно перпендикулярных осях X, Y, Z и вращаться вокруг каждой из этих осей. Лишив тело этих шести степеней своды, мы тем самым закрепим его.

При этом закрепление тела должно происходить таким образом, чтобы обеспечить вполне определенное его положение в пространстве. Отметим, что точность обработки в значительной степени зависит от того, насколько точно это удалось.

В технологии машиностроения существует «правило шести точек», которое гласит – для получения вполне определенного положения заготовки в приспособлении необходимо и достаточно иметь шесть опорных точек, из которых три находятся в установочной плоскости, две в направляющей и одна в опорной.

Следует отметить, что иногда достаточно меньшего количества опорных точек. Например, при фрезеровании паза в бруске, закрепленном в тисках, нет необходимости обеспечивать вполне определенное положение опорной плоскости бруска, т.к. фрезерование осуществляется напроход.

Установочная база – база лишающая заготовку или изделие трех степеней свободы, а именно перемещения вдоль одной координатной оси и вращения вокруг двух других.

Направляющая база – база, лишающая заготовку или изделие двух степеней свободы, а именно перемещения вдоль одной координатной оси и поворота вокруг другой.

Опорная база – база, лишающая заготовку или изделие одной степени свободы, а именно перемещения вдоль или поворота вокруг одной из осей.

Смена баз – замена одних баз другими с сохранением их принадлежности к конструкторским, технологическим и измерительным базам. Смена баз бывает необходима в следующих случаях: 1) когда нельзя обработать все поверхности детали (заготовки) с одной установки; 2) когда для получения требуемой точности или других показателей качества деталь приходится обрабатывать на различных станках или на различных видах оборудования; 3) когда она приводит к повышению производительности или экономичности достижения требуемой точности детали.

При выборе баз следует руководствоваться следующими принципами. В первой стадии, когда ни одна поверхность не обработана, заготовку устанавливают на необработанную поверхность – черновую базу. При этом если заготовка обрабатывается не со всех сторон, то в качестве базовой выбирают необрабатываемую поверхность. Если же заготовка обрабатывается со всех сторон, то в качестве базовой выбирают поверхность с наименьшим припуском. При чистовой обработке необходимо использовать принцип совмещения (единства) баз и принцип постоянства баз. Принцип совмещения баз означает, что при выборе баз различного назначения надо стремиться использовать одну и ту же поверхность в качестве различных баз, так как это способствует повышению точности обработки. Принцип постоянства баз означает, что в качестве установочных баз необходимо использовать одни и те же поверхности. Если последний невозможно обеспечить, то необходимо использовать уже обработанную поверхность.

По назначению базы можно разделить на:

· Конструкторская база – база, используемая для определения положения детали в изделии.

· Вспомогательная база – конструкторская база, принадлежащая данной детали или сборочной единице и используемая для определения положения присоединяемого к ним изделия. Например, в качестве вспомогательной базы используется центровочное отверстие.

· Технологическая база – поверхность или сочетание поверхностей или точка используемые в процессе изготовления, ремонта или сборки в качестве определяющих положение заготовки или детали.

· Измерительная база – база, используемая для определения относительного положения заготовки или изделия и средств измерения.

Виды баз по лишаемым степеням свободы.

Установочная база — база, лишающая заготовку или изделие трех степеней свободы — перемещения вдоль одной координатной оси и поворота вокруг двух осей.

Направляющая база — база, лишающая заготовку или изделие двух степеней свободы — перемещения вдоль одной координатной оси и поворота вокруг другой оси.

Опорная база — база, лишающая заготовку или изделие одной степени свободы — перемещения вдоль одной координатной оси или поворота вокруг оси.

Базирование обрабатываемых деталей. Из механики известно, что каждое абсолютно твердое тело в пространстве имеет шесть степеней свободы, т. е. оно может перемещаться в трех взаимно перепендикулярных направлениях по осям х, у и г и поворачиваться вокруг этих осей. Чтобы закрепить твердое тело в пространстве в определенном положении, надо лишить его этих шести степеней свободы.

При установке заготовки на станке необходимо обеспечить вполне определенное ее положение относительно режущего инструмента, так как от этого в значительной мере зависит точность обработанной детали. На рис. 98 показана схема установки на шесть точек заготовки, имеющей форму параллелепипеда. Нижней установочной базой заготовку устанавливают на три точки (штифта) 1, 2 и 3. Заготовка при этом лишилась трех степеней свободы, а именно: поворота вокруг осей х и у и перемещения вдоль оси г. Прижав заготовку к двум направляющим точкам (штифтам) 4 и 5, мы лишаем ее еще двух степеней свободы — поворота вокруг оси г и перемещения вдоль оси х. Чтобы лишить заготовку последней, шестой, степени свободы — перемещения вдоль оси v, — достаточно опорную плоскость прижать к штифту 6. Таким образом, для получения вполне определенной установки заготовки в приспособлении необходимо и достаточно иметь шесть опорных точек, из которых три находятся в установочной плоскости, две — в направляющей и одна — в опорной. Это правило в технологии машиностроения носит название «правила шести точек».

Однако не всегда требуется обеспечить вполне определенное положение заготовки. Например, при фрезеровании паза в бруске, закрепленном в тисках, его, как правило, устанавливают на две подкладки, заменяющие три точки в опорной плоскости, и прижимают к неподвижной губке тисков, заменяющей две точки в направляющей плоскости. Шестая точка в упорной плоскости отсутствует, так как в данном случае не требуется обеспечить вполне определенное положение упорной плоскости бруска.

При базировании цилиндрической детали на на призме она лишается четырех степеней свободы четырьмя неподвижными одноточечными опорами 1,2, 3 и 4. Оставшихся двух степеней свободы — перемещение детали вдоль оси у (вдоль призмы) и вращение детали вокруг оси — она лишается с помощью еще двух одноточечных опор. Для этого необходимо в точке 5 поставить упор, а в точке 6 — шпонку.

В этом случае неточность размеров по диаметру ступеней вала, полученная после их токарной обработки, будет изменять положение оси вала по высоте. Поэтому при установке ступенчатых валов следует применять одну призму, неподвижную по высоте, а другую — регулируемую.

Иногда при фрезеровании заготовки устанавливают на магнитном столе, закрепленном на столе фрезерного станка, только по трем опорным точкам. Для фиксации положения заготовок, имеющих точные отверстия и плоскости (шатуны, блоки цилиндров, корпусные детали и т. д.), вместо базирования по опорной, направляющей и упорной плоскостям применяют базирование по плоскости и двум отверстиям, перпендикулярным к ней, и по плоскости и параллельному ей отверстию.

Приспособления для установки заготовок на фрезерных станках