Теоретическая схема базирования

 

Одной из основных и самых сложных для формализации процедур проектирования технологической операции является разработка модели установки заготовки, которую предлагается осуществлять в три этапа:

1. разработка теоретической схемы базирования;

2. разработка теоретической схемы установки (выдача задания на проектирование оснастки);

3. разработка (или выбор) конструктивной модели приспособления.

При переходе от первого этапа проектирования к последнему происходит наращивание объема информации о реальном процессе установки. Однако никогда модель установки не может быть тождественна реальному процессу, да это и не требуется.

Цель разработки теоретической схемы базирования, т.е. проектного базирования – формирование декартовой системы координат на компонентах геометрической модели объекта производства (ГМО) (или заготовки (ГМЗ)), по отношению к которым осуществляется ориентация ее обрабатываемых элементов. Эту декартову систему координат логично назвать собственной или базовой (ССК или БСК). Геометрическая модель объекта производства – это эскиз заготовки в состоянии после выполнения рассматриваемой операции, на котором выделены обрабатываемые компоненты, указаны показатели их ориентации (расстояния, относительные повороты, допуски) относительно ранее обработанных элементов (плоскостей, осей, точек).

Создание ССК происходит путем сопряжения (соприкосновения) ранее полученных элементов ГМЗ с ее плоскостями. Будем считать, что каждая точка сопряжения накладывает на модель заготовки одну связь, которая отражает отсутствие неопределенности положения обрабатываемого компонента в собственной системе координат. Считается, что связь определяет положение точки сопряжения в направлении, перпендикулярном той из плоскостей базовой системы координат, в которой лежит рассматриваемая точка сопряжения. Чтобы определить направление связи и направление оси базовой системы координат предлагается использовать направляющий вектор, перпендикулярный соответствующей плоскости базовой системы координат, и определяющий направление оси базовой системы координат. На рис. 10 приведены примеры расположений точек сопряжения и направляющих векторов в базовой системе координат.

Рис. 10. Примеры расположения точек сопряжения в базовой

системе координат

Создание ССК следует осуществлять путем размещения на номинальных поверхностях ГМО шести точек сопряжения. Точки сопряжения должны обязательно лежать одновременно на плоскостях (в частном случае на осях) ССК и на компонентах ГМЗ, однако в некоторых случаях (которые будут рассмотрены далее) это невозможно.

Номинальными будем называть идеализированные поверхности ГМО, форма которых задана чертежом. Согласно определению к номинальным поверхностям относятся также плоскости, оси и центры симметрии идеализированных поверхностей модели заготовки.

Поверхности, линии, точки и иногда совокупность этих компонентов заготовки, относительно которых ориентируются обрабатываемые элементы, будем называть проектными технологическими базами (далее – технологическими базами). Совокупность технологических баз, обеспечивающая полную определенность ориентации обрабатываемых элементов, будем называть комплектом технологических баз ориентации.

Комплектами технологических баз ориентации могут быть: три взаимно перпендикулярные плоскости (в общем случае); плоскость и две оси, одна из которых перпендикулярна плоскости, а вторая параллельна; плоскость и две оси перпендикулярных данной плоскости; две плоскости и ось перпендикулярная одной из плоскостей (см. раздел 3.2).

Если точки сопряжения расположены на реальных поверхностях ГМО, то такие технологические базы называются явными, а если они расположены на плоскостях, осях или точках симметрии, то такие технологические базы называют скрытыми.

Сочетания точек сопряжения в ССК, расположенные на каждой из технологических баз, могут накладывать на ГМО разное число связей. Оно определяет вид компонента комплекта баз. Сочетания точек сопряжения ГОСТ определяет как установочная, направляющая, опорная, двойная опорная, двойная направляющая базы. Таким образом, вид компонента комплекта (понятия установочной, направляющей, опорной и т.д. баз) можно легко определить с помощью понятий точка сопряжения и направляющий вектор.

Установочная технологическая база (в дальнейшем просто установочная база) формируется тремя точками сопряжения, не лежащими на одной прямой и имеющими одинаковое направление направляющих векторов. Эта база накладывает три связи: определенность положения обрабатываемого элемента заготовки вдоль одной координатной оси, и углового положения (поворота) вокруг двух других осей собственной системы координат.

Установочная база может быть реализована:

1. плоскостью модели заготовки;

2. двумя образующими, которые принадлежат пересекающимся или параллельным цилиндрам и лежат в одной плоскости (рис. 11);

3. образующими цилиндра и конуса, лежащими в одной плоскости рис.12);

4. направляющей окружностью тора (рис. 13, а);

5.  наружными точками трех сфер, лежащих в одной соприкасающейся с ними плоскости (рис. 13, б); (или плоскостью проходящей через центры этих сфер);

6. двумя пересекающимися (или параллельными) осями цилиндров или цилиндра и конуса.

Направляющая технологическая база (в дальнейшем просто направляющая база) формируется двумя не слившимися точками сопряжения, имеющими одинаковое направление направляющих векторов.

Рис. 11. Схема реализации установочной базы с помощью двух образующих, принадлежащих пересекающимся цилиндрам и лежащих в одной плоскости

 

Рис. 12. Схема реализации установочной базы с помощью образующих цилиндра и конуса, лежащими в одной плоскости

 

 

Рис. 13. Схема реализации установочной базы с помощью: (а) направляющей тора, (б) наружными точками трех сфер, лежащими в одной плоскости

Направляющая база накладывает на модель заготовки две связи, которые обеспечивают определенность расстояния обрабатываемого элемента заготовки вдоль одной из осей базовой системы координат и определенность углового положения (поворота) вокруг одной из двух других осей.

Направляющую базу можно реализовать:

1) плоскостью модели заготовки (рис. 14, а);

2) осью цилиндра (рис. 14, б);

3) образующей цилиндра (рис. 15, а);

4) точками, которые лежат на общей касательной к двум наружным цилиндрам (рис. 15, б);

5) линией пересечения двух плоскостей (рис. 16, а).

Опорная технологическая база (в дальнейшем просто опорная база) формируется одной точкой сопряжения. Накладывает одну связь – определенность положения обрабатываемого элемента заготовки вдоль направляющего вектора.

 

Рис. 14. Схема реализации направляющей базы с помощью: (а) плоскости, (б) оси цилиндра геометрической модели заготовки

 

 

Рис. 15. Схема реализации направляющей базы с помощью: образующей цилиндра (а), образующими двух наружных цилиндров (б)

Рис. 16. Схема реализации направляющей базы с помощью точек, лежащих на: линии пересечения плоскостей (а), опорной базы – с помощью точки на оси цилиндра (б)

Опорная база может быть реализована точкой, лежащей на:

1. оси цилиндра, конуса или тора (рис. 16, .б);

2. плоскости геометрической модели заготовки;

3. образующей цилиндра;

4. линии пересечения плоскостей и т. д.

Приведенные названия технологических баз нельзя воспринимать буквально, ибо опорной базой заготовка ни на что не опирается, направляющей базой никуда не направляется, а на установочную – не всегда устанавливается.

С помощью оси цилиндрической или конической поверхности заготовки может быть реализована двойная опорная технологическая база (в дальнейшем просто двойная опорная база), если в одной точке этой оси лежат две слившиеся точки сопряжения, а соответствующие направляющие векторы взаимно перпендикулярны. Эта база накладывает две связи: определенность расстояния обрабатываемого элемента вдоль осей базовой системы координат, параллельных направляющим векторам. (Рис. 17.)

Рис. 17. Схема расположения точек сопряжения в базовой системе координат комплекта баз, включающего двойную опорную базу (а) и схема реализации двойной опорной базы с помощью точки на оси цилиндра (б)

С помощью центра сферической или точки на оси конической поверхности можно реализовать тройную опорную технологическую базу (в дальнейшем просто тройную опорную базу), если в центре сферы или в одной из точек оси конуса расположены три слившиеся точки сопряжения, а соответствующие направляющие векторы взаимно перпендикулярны. Обычно в эту базу помещают начало базовой системы координат. Тройная опорная база накладывает три связи: определенность положения обрабатываемого элемента заготовки вдоль осей базовой системы координат. (Рис. 18.)

С помощью достаточно длинной оси цилиндрической поверхности заготовки можно реализовать двойную направляющую технологическую базу (в дальнейшем просто двойную направляющую базу), если на этой оси расположены четыре попарно слившиеся точки сопряжения, а направляющие векторы, выходящие из каждой пары слившихся точек сопряжения, взаимно перпендикулярны. Можно представить двойную направляющую базу как сочетание двух лежащих на одной оси и перпендикулярных направляющих баз или двух лежащих на одной оси двойных опорных баз. Двойная направляющая база накладывает четыре связи: определенность расстояния обрабатываемого элемента заготовки вдоль двух осей базовой системы координат (две связи), перпендикулярных оси, которая реализует данную базу, и определенность углового положения (поворота) вокруг этих же осей (еще две связи) (рис. 19.).

Рис. 18. Схема расположения точек сопряжения в базовой системе координат комплекта баз, включающего тройную опорную базу (а) и схема реализации тройной опорной базы с помощью центра сферической поверхности (б)

 

Рис. 19. Схема расположения точек сопряжения в базовой системе координат комплекта баз, включающего двойную направляющую базу (а) и схема реализации двойной направляющей базы с помощью оси цилиндра (б)

 

 

В зависимости от видов компонентов всего возможны девять вариантов комплектов технологических баз:

1) установочная, направляющая и опорная;

2) установочная, двойная опорная и опорная;

3) двойная направляющая, опорная и опорная;

4) двойная направляющая и двойная опорная;

5) тройная опорная, направляющая и опорная;

6) тройная опорная, опорная, опорная и опорная;

7) тройная опорная, двойная опорная и опорная;

8) направляющая, направляющая и направляющая;

9) двойная опорная, двойная опорная и двойная опорная.

Для корпусных деталей в подавляющем большинстве случаев применяется четыре первых.

Теоретической схемой базирования (или просто схемой базирования) будем называть геометрическую модель заготовки в состоянии после выполнения рассматриваемой операции, на которой выделены обработанные поверхности, проставлены размеры и условные значки, интерпретирующие точки сопряжения и направляющие векторы. (рис. 20, а). При этом ГМЗ для условных обозначений точек сопряжения считается прозрачной. Эти обозначения можно располагать на одной или двух проекциях.

 

Рис. 20. Обозначение точек сопряжения (а) и пример схемы базирования(б)

Возможные варианты схем базирования можно разделить на четыре класса. Первый класс объединяет варианты схем базирования, в которых главной является установочная база. Эта база сочетается в комплект либо с направляющей и опорной (Рис.20, б), либо с двойной опорной и опорной базами (рис. 21.).

Второй класс объединяет варианты схем базирования, в которых главной является двойная направляющая база (ось "длинного" цилиндра). Эта база сочетается в комплект либо с двумя опорными (рис. 22), либо с двойной опорной базой.

 

Рис. 21. Пример схемы базирования первого класса (с двойной опорной базой)

 

Рис. 22. Пример схемы базирования второго класса

 

К третьему классу относятся варианты схем базирования, в которых главной является тройная опорная база. Эта база сочетается в комплект либо с направляющей и опорной базами, либо с двойной опорной и опорной базами (рис. 23), либо с тремя опорными базами (рис. 24).

К четвертому классу относятся варианты схем базирования, где нет главной базы, а комплект технологических баз образуется сочетанием трех одинаковых (направляющих или двойных опорных (Рис. 25)) баз.

 

 

 

 

Рис. 23. Пример схемы базирования третьего класса

Рис. 24. Пример схемы базирования третьего класса

Рис. 25. Пример схемы базирования четвертого класса

 

Во всех приведенных примерах нет условий для возникновения погрешности схемы базирования, под которыми будем понимать невозможность выполнения требования, чтобы точки сопряжения обязательно лежали одновременно на плоскостях (в частном случае на осях) ССК и на компонентах ГМЗ от которых задаются расстояния и угловые повороты.

Условия для возникновения погрешности схемы базирования имеют место, когда невозможно создать ССК на компонентах ГМЗ, от которых заданы размеры и показатели угловой ориентации обрабатываемых элементов заготовки.

Пример указанной ситуации приведен на рис. 26. Положение оси обрабатываемого отверстия определяется углом b, который откладывается от плоскости Б, перпендикулярной установочной базе (плоскость С), и расстоянием A_n, которое откладывается от наружного диаметра ГМО. Плоскость Б будет направляющей базой. Провести третью плоскость СКО через точку М нельзя, так как в этом случае не получится декартовой системы координат. Кроме того, ее положение не является постоянным, а зависит от диаметра D, который изменяется в пределах допуска. Поэтому эту плоскость ССК (Е) следует провести через точку О. В таком случае размер А_п зависит от фактического значения радиуса детали и колеблется в пределах допуска. Тогда погрешность схемы базирования D _сб(А_п) = Т D / 2. Чтобы не было погрешности схемы базирования следует задавать не размер A_n а размер A_{n 1} .

Рис. 27. Настроечная база при растачивании отверстия

Рис. 26. Иллюстрация условий для проявления погрешности схемы базирования по размеру Аn

Понятие настроечная база используется в случаях, когда с одного установа требуется обработать несколько поверхностей, связанных размерами и (или) относительными поворотами. Одна из них связана размером (относительным поворотом) с технологической базой. Именно эта поверхность будет для другой обрабатываемой поверхности настроечной базой.

Так, например, при обработке поверхности М подшипникового гнезда (рис. 27) настроечной базой является поверхность К. При обработке поверхности F на станке с ЧПУ, оснащенном поворотным столом (рис. 28), настроечной базой является поверхность P, а при обработке отверстия G настроечной базой является ось поверхности Н (цепной метод простановки размеров на чертеже).

Рис. 28. Настроечные базы при обработке заготовки на станке с ЧПУ, оснащенном поворотным столом

Таким образом, если от комплекта технологических баз ориентируются две поверхности и расстояния (относительные повороты) до них заданы цепным методом, то поверхность, связанная с технологической базой и будет являться настроечной базой. Если цепным методом задано несколько поверхностей, то каждая предыдущая поверхность в цепи будет настроечной базой для последующей.

 

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться: