Основы теории базирования

1. ОСНОВЫ ТЕОРИИ БАЗИРОВАНИЯ

Технология машиностроения
Лекция 3

2. Содержание

1.
2.
3.
4.
Термины и определения.
Правила базирования.
Погрешность закрепления.
Примеры определения погрешности
базирования.
11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
2

3. Термины и определения

ТЕРМИНЫ И
ОПРЕДЕЛЕНИЯ
11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
3

4. Погрешность установки заготовки

Погрешность установки заготовки - это отклонение
фактического положения заготовки от требуемого
Погрешность установки заготовки (в векторном
виде) определяется по формуле:
eуст = eбаз + eз + eпр ,
где
eбаз – погрешность базирования;
eз – погрешность закрепления;
eпр – погрешность приспособления.
11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
4

5. Переходя к векторных величин к скалярным, получаем

eуст =
e
2
баз
+e
2
з
+e
2
пр
Важнейшая составляющая
11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
5

6. У обрабатываемой заготовки можно выделить следующие поверхности:

11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
6

7. У обрабатываемой заготовки можно выделить следующие поверхности:

Обрабатываемые
11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
7

8. У обрабатываемой заготовки можно выделить следующие поверхности:

ориентирующие заготовку относительно
инструмента
11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
8

9. У обрабатываемой заготовки можно выделить следующие поверхности:

контактирующие с зажимными устройствами
11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
9

10. У обрабатываемой заготовки можно выделить следующие поверхности:

от которых измеряют выполняемый размер
11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
10

11. У обрабатываемой заготовки можно выделить следующие поверхности:

свободные
11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
11

12. Для целей проектирования, изготовления, ремонта изделий установлены термины:

Базирование – придание заготовке
требуемого положения относительно
выбранной системы координат.
Базы – поверхности, оси, точки,
принадлежащие заготовке и используемые
для базирования.
Процессы базирования являются общими для
всех стадий создания изделия:
конструирования, изготовления, сборки,
испытания изделия.
В связи с этим существует разделение баз по
назначению.
11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
12

13. Классификация баз по назначению

По назначению разделяют базы:
конструкторские,
технологические,
измерительные.
11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
13

14. Конструкторские базы

Конструкторская база – база, используемая для
определения положения детали или сборочной
единицы в изделии
Различают конструкторские базы
основные;
вспомогательные.
Основная база – конструкторская база,
принадлежащая данной детали, и определяющая
ее положение в сборочной единице
Вспомогательная база – конструкторская база,
принадлежащая данной детали, и определяющая
положение присоединяемой детали.
11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
14

15. Пример: фрагмент сборочного чертежа червячного редуктора

11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
15

16. Вал редуктора – основные конструкторские базы

11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
16

17. Вал редуктора – вспомогательные конструкторские базы

11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
17

18. Технологические базы

Технологическая база – база,
используемая для определения
положения заготовки в процессе
изготовления или ремонта.
Технологические базы могут быть
основными и вспомогательными.
Основные базы – это поверхности,
предусмотренные конструкцией детали.
Вспомогательные (искусственные) базы –
это поверхности, специально
создаваемые на детали из
технологических соображений.
11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
18

19. Примеры вспомогательных баз

Технологические
отверстия
11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
19

20. Примеры вспомогательных баз

Технологические
отверстия
11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
20

21. Примеры вспомогательных баз

Технологическая
площадка
11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
21

22. Примеры вспомогательных баз

Центровое
отверстие
11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
22

23. Измерительные базы

Измерительные базы – это
поверхности, от которых
производится отсчет выполняемых
размеров или проверка взаимного
расположения обработанных
поверхностей заготовки
11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
23

24. Примеры измерительных баз

Торец
Ось
11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
24

25. Классификация баз по месту расположения в маршруте

По месту расположения в маршруте
технологические базы могут быть
черновые,
промежуточные,
чистовые базы
окончательные.
Черновые базы (необработанные поверхности)
служат для создания промежуточных или
окончательных технологических баз.
Основное требование при применении черновых
баз:
повторное использование черновых баз
недопустимо.
11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
25

26. Пример применения черновых и промежуточных (чистовых) баз

005 Токарно-винторезная
11.01.2019
010 Токарно-винторезная
Лекция 3
Коккарева Е.С.
26

27. Правила базирования

ПРАВИЛА БАЗИРОВАНИЯ
11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
27

28. Правила базирования

Существует три правила
базирования:
правило шести точек;
правило совмещения баз;
правило постоянства баз.
11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
28

29. Правило шести точек:

для базирования заготовки
необходимо и достаточно,
чтобы она опиралась на шесть
неподвижных точек.
11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
29

30. Обоснование правила

Твердое тело в пространстве имеет шесть
степеней свободы:
три поступательных;
три вращательных.
Для закрепления тела на него накладывают
связи:
двухсторонние;
односторонние.
Двухсторонние связи препятствуют
перемещению в двух противоположных
направлениях.
Односторонние связи препятствуют
перемещению в одном направлении.
11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
30

31. Обоснование правила шести точек

Q1
направляющая база
z
опорная база
Q2
x
Q3
установочная база
y
11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
31

32. Классификация технологических баз в зависимости от числа задействованых опорных точек

Установочная база – это база, лишающая
заготовку трех степеней свободы (или
использующая три опорные точки).
Направляющая база – это база,
лишающая заготовку двух степеней
свободы (или использующая две опорные
точки).
Опорная база – это база, лишающая
заготовку одной степени свободы (или
использующая одну опорную точку).
11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
32

33. Условные обозначения идеальных опорных точек

При проектировании технологических
операций могут изображаться «теоретические
схемы базирования»
На этих схемах опорные точки изображаются
символами:
Вид сбоку
11.01.2019
Вид сверху
Лекция 3
Коккарева Е.С.
33

34. Примеры разработки теоретических схем базирования

11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
34

35. Примеры разработки теоретических схем базирования

11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
35

36. Следствие из правила 6 точек:

При увеличении числа опорных
точек свыше шести,
условия базирования ухудшаются
из-за наличия погрешностей формы
базовых поверхностей
11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
36

37. Правило совмещения баз

В качестве технологических баз следует
принимать поверхности, которые
одновременно являются измерительными
базами.
В противном случае возникает
погрешность базирования.
Оптимальным случаем является
совпадение технологических,
измерительных и конструкторских баз.
11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
37

38. Определение погрешности базирования

Погрешностью базирования называется
разность расстояний от измерительной базы
заготовки до настроенного на размер
инструмента
Комментарий 1: Подразумевается, что метод
достижения точности – обработка на
настроенных станках
Комментарий 2: В случае, когда совпадают
технологические и измерительные базы,
обработка заготовок осуществляется по
размерам, проставленным конструктором на
чертежах.
11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
38

39. Пример определения погрешности базирования

11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
39

40. Пример определения погрешности базирования

11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
40

41. Пример определения погрешности базирования

11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
41

42. Пример определения погрешности базирования

11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
42

43. Пример определения погрешности базирования

На чертеже проставлен размер h.
А - технологическая база
Б - измерительная база
Погрешность базирования εбаз=Ta
11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
43

44. Пример определения погрешности базирования

На чертеже проставлен размер h1.
А - технологическая база
А - измерительная база
Погрешность базирования εбаз=0
11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
44

45. Выводы:

Для того, чтобы при изготовлении детали
избежать появления погрешности
базирования, конструктору необходимо
размеры проставлять от технологических
баз.
Если на рабочем чертеже детали
технологические базы не совпадают с
измерительными базами, технологу
приходится вводить промежуточные
технологические размеры. Это усложняет
и удорожает обработку.
11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
45

46. Правило постоянства баз

При обработке необходимо по мере
возможности пользоваться одним
комплектом технологических баз.
Не рекомендуется без необходимости
менять базы, поскольку каждая смена
баз вносит погрешности, зависящие от
неточности взаимного расположения баз.
Если же менять базы необходимо, то
каждая последующая база должна быть
обработана точнее предыдущей.
11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
46

47. Пример: фрагмент технологического процесса механической обработки

Исходные данные: фрагмент чертежа детали «Фланец» с
наиболее важными размерами
11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
47

48. Пример: фрагмент технологического процесса механической обработки

Эскиз заготовки из листового проката
11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
48

49. Фрагменты операционных эскизов механической обработки детали «Фланец»

Токарно-винторезная операция с установкой заготовки на
приспособлении в виде угольника
11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
49

50. Фрагменты операционных эскизов механической обработки детали «Фланец»

Радиально-сверлильная операция с применением кондуктора
11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
50

51. Схема размерных связей при обработке отверстий детали «Фланец»

В случае соблюдения постоянства баз
11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
51

52. Схема размерных связей при обработке отверстий детали «Фланец»

В случае смены баз
11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
52

53. Погрешность закрепления

ПОГРЕШНОСТЬ
ЗАКРЕПЛЕНИЯ
11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
53

54. Погрешность закрепления

Погрешность закрепления – это смещение
заготовки под действием зажимной силы,
измеренное по нормали к обрабатываемой
поверхности.
Погрешность закрепления имеет две
составляющих:
eз = eзаг + e ст
,
где εзаг – составляющая, возникающая от
деформации микронеровностей
поверхностного слоя заготовки;
εст – составляющая, возникающая от
деформации стыков (в контактах заготовки с
приспособлением и приспособления со
станком).
11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
54

55. Формула для определения составляющей погрешности εзаг

e заг = c Pзn
Формула для определения
составляющей погрешности εзаг
Для определения составляющей погрешности
закрепления εзаг могут использоваться
эмпирические зависимости вида
e заг = c P n
з
,
где c – экспериментально определяемый
коэффициент, зависящий от условий контакта,
материала и твердости заготовок;
Pз – зажимная сила, действующая на опору;
n – показатель степени (обычно находится в
пределах 0,3-0,5).
11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
55

56. Пример графика экспериментально определенной составляющей погрешности εзаг

11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
56

57. Последствия неправильно выбранной схемы закрепления заготовки

В случае неправильно выбранной схемы
закрепления при зажатии заготовки
может происходить
смещение,
сильная деформация,
повреждение поверхности заготовки.
Эти явления можно характеризовать как
грубый просчет, вызванный
неграмотностью, а не погрешность
закрепления
11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
57

58. Смещение заготовки при закреплении

до закрепления
11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
58

59. Смещение заготовки при закреплении

после закрепления
11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
59

60. Примеры определения погрешности базирования

ПРИМЕРЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ПОГРЕШНОСТИ
БАЗИРОВАНИЯ
11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
60

61. Примеры определения погрешности базирования

Измерительная база
Технологическая база
Погрешность базирования
в трехкулачковом самоцентрирующемся патроне
при обработке диаметральных размеров
εбаз = 0
11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
61

62. Примеры определения погрешности базирования

Измерительная база
Технологическая база
Погрешность базирования
в центрах с установкой заготовки в поводковом
патроне
при обработке диаметральных размеров
εбаз = 0
11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
62

63. Примеры определения погрешности базирования

Технологическая база
Измерительная база
Погрешность базирования
на разжимной оправке
при обработке наружных диаметральных размеров
TD
εбаз =
2
11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
( допуск размера D )
63

64. Примеры определения погрешности базирования

Технологическая база
Измерительная база
Погрешность базирования
на цилиндрической оправке с зазором
при обработке наружных диаметральных размеров
TD
+Δ
εбаз =
2
11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
зазор
64

65. Примеры определения погрешности базирования

Погрешность базирования в призме
определяется на лабораторном
практикуме
11.01.2019
Лекция 3
Коккарева Е.С.
65