Базы и способы базирования
Элементы технологического процесса
Технологический процесс механической обработки детали состоит из следующих элементов: операций, установок, переходов, проходов и проемов.
Операцией называется часть технологического процесса, выполняемая на одном станке и охватывающая все последовательные действия рабочего и станка по обработке детали до перехода к обработке следующей детали.
Например, сначала обтачивается в центрах один конец вала, потом - другой. После обтачивания первого конца вала необходимо его снять с центров, повернуть на 180° и опять установить в центры и начать обтачивать другой конец. Все это составляет одну операцию, состоящую из двух установок детали.
Если требуется обработать несколько таких валов, то можно сначала обточить один конец у всех заготовок, а потом приступить к обтачиванию второго конца тоже у всех заготовок. В этом случае вал обтачивается за две операции и каждая операции состоит из одной установки.
Установкой называют часть операции, выполняемую при одном закреплении детали на станке. Так, например, установить и закрепить вал в центрах для обтачивания одного его конца первая установка, а после повертывания и нового закрепления его в центрах для обработки другого конца - вторая установка.
Операция разделяется на переходы. Переходом называется часть операции, которая характеризуется неизменностью обрабатываемой поверхности детали, режущего инструмента и режима резания.
Изменение хотя бы одного из перечисленных элементов, т. е. обрабатываемой поверхности, режущего инструмента или режима резания определяет новый переход. Например, подрезать торец вала и обточить его по наружному диаметру - это будут два отдельных перехода. Подрезать один и тот же торец вала сначала начерно, а потом начисто одним и тем же резцом, но с изменением величины подачи или числа оборотов - будет также составлять два отдельных перехода.
Переход может состоять из одного или нескольких проходов.
Под проходом понимается часть перехода, охватывающая все действия, связанные со снятием одного слоя материала при неизменности поверхности обработки, инструмента и режима резания. Примером может служить подрезание торца вала. Если припуск велик и за одни проход его снять нельзя, то тем же резцом и при тех же режимах резания торец подрезается дважды - за два прохода, составляющих один переход. Если же второе подрезание торца производить другим резцом или изменить подачу или число оборотов, то это будет уже новый переход, и тогда подрезание торца будет осуществляться за два перехода и каждый переход будет состоять из одного прохода. Для более точного определения времени обработки детали на станке операции расчленяются на отдельные приемы.
Под приемом понимают законченное действие рабочего при работе на станке. Например, установить вал в центры, переключить числа оборотов шпинделя, включить подачу и др., составляют отдельные приемы. Таким образом, весь технологический процесс механической обработки детали состоит из отдельных операций, расчлененных на отдельные переходы, выполняемые при соответствующих установках и состоящие из проходов и приемов.
Базы и способы базирования
Базирование - придание заготовке или изделию требуемого положения относительно выбранной системы координат. Известно, что любое твёрдое тело, находящееся в пространстве, имеет шесть степеней свободы. Любое твёрдое тело (рис.2.1.) в пространстве относительно выбранной системы координат имеет три перемещения вдоль осей ОХ, ОУ OZ и три поворота вокруг этих осей. Таким образом, базирование достигается наложением геометрических связей (1-6), лишающих заготовку или изделие всех шести степеней свободы.
Наложение двусторонних геометрических связей достигается при соприкосновении поверхностей базируемого тела с поверхностями других тел, к которым оно присоединяется, а также при приложении сил и пар сил для обеспечения контакта между ними. Поверхность или выполняющее ту же функцию сочетание поверхностей, ось, точка, принадлежащая заготовке или изделию и используемая для базирования, называются базой (рис. 2.2).
Базы классифицируются на три основные группы по назначению по лишаемым степеням свободы и по характеру проявления.
По назначению базы подразделяются на конструкторские, технологические и измерительные; конструкторские, в свою очередь, классифицируются на основные и вспомогательные.
По лишаемым степеням свободы базы подразделяются на установочные, направляющие, опорные, двойные направляющие и двойные опорные.
По характеру проявления базы классифицируются на явные и скрытые.
Все поверхности деталей и изделий подразделяются на следующие виды:
• исполнительные поверхности, при помощи которых деталь выполняет своё назначение в изделии;
• основные базы, посредством которых определяется положение данной детали в изделии;
• вспомогательные базы, при помощи которых определяется положении присоединяемых деталей относительно данной;
• свободные поверхности, которые не соприкасаются с поверхностями других деталей.
Так как базирование осуществляется на всех стадиях создания изделия (конструирование, изготовление, измерение), то базы делятся по назначению в зависимости от этих стадий.
Конструкторская база - база, используемая для определения положения детали или сборочной единицы в изделии.
Основная база - конструкторская база данной детали или сборочной единицы, используемая для определения их положения в изделии.
Вспомогательная база –конструкторская база данной детали или сборочной единицы, используемая для определения положения присоединяемого к ним изделия.
Технологическая база –база, используемая для определения положения заготовки или изделия при изготовлении или ремонте.
Измерительная база –база, используемая для определения относительного положения заготовки или изделия и средств измерения.
Учитывая, что законы базирования являются общими для всех стадий создания изделий, независимо от назначения, базы, кроме того, различают по лишаемым степеням свободы и по характеру проявления.
Установочная база – база, используемая для наложения на заготовку или изделие связей: лишающих их трех степеней свободы - перемещений вдоль одной координатной оси и поворотов вокруг двух других осей (как, правило, это наибольшая по всей протяжённости плоскость).
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.
Двойная направляющая база – база, лишающая заготовку или изделие четырёх степеней свободы - перемещений вдоль двух координатных осей и поворотов вокруг этих осей.
Двойная опорная база –база, лишающая заготовку или изделие двух степеней свободы - перемещений вдоль двух координатных осей и поворотов вокруг этих осей.
Скрытая база –база заготовки или изделия в виде воображаемой плоскости, оси или точки.
Явная база –база заготовки или изделия в виде реальной поверхности, разметочной риски или точки пересечения рисок.
Для осуществления базирования необходимо предусмотреть комплект баз (совокупность трех баз, образующих систему координат), имеющих опорные точки, символизирующие одну из связей заготовки или изделия с выбранной системой координат.
При разработке технологических процессов большое значение имеет разработка теоретической схемы базирования, т.е. схемы расположения опорных точек на базах.
Все опорные точки на схеме базирования изображают условными знаками, каждой точке дают порядковый номер, начиная с установочной базы, имеющей наибольшее (три) число опорных точек, и заканчивая опорной базой, имеющей наименьшее (одну) число опорных точек. При наложении в какой-либо проекции одной опорной точки на другую воспроизводят одну точку и около неё проставляют номера совмещённых точек. Число проекций заготовки или изделия на схеме базирования должно быть достаточным для формирования чёткого представления об опорных точках.
В соответствии с положениями теории базирования определение положения тела относительно избранной системы координат OXYZ осуществляется после фиксирования положения связанной с этим телом системы координат O1X1Y1Z1, так как жёсткая связь системы O1X1Y1Z1 с телом даёт возможность отнести связи, налагаемые на тело, к системе координат.
Система координат O1X1Y1Z1 строятся, как правило, таким образом на базах заготовки или изделия, что плоскость X1O1Y1 совпадает с установочной базой, плоскость X1O1Z1 – с направляющей базой, а плоскость Y1O1Z1 с опорной базой. Так как данные плоскости системы координат взаимно перпендикулярны, то эти же требования предъявляются и к относительному положению баз, входящих в состав комплекта баз. Отсюда следует и определение понятия «комплект баз».
Комплект баз –совокупность трёх баз, образующих систему координат заготовки или изделия.
Так как базирование оказывает значительное влияние на точность и трудоёмкость изготовления деталей и изделий, при проектировании изделий и технологических процессов необходимо стремиться к соблюдению двух основных принципов – соблюдение единства баз и их постоянство. Принцип единства баз заключается в совмещении конструкторских, технологических и измерительных баз, т.е. в использовании в качестве этих баз одних и тех же поверхностей. Это позволяет получить наибольшую точность обработки деталей.
Принцип постоянства баз состоит в том, что для выполнения всех операций обработки детали используют одну и ту же базу.
При этом одна и та же база в детали или изделии отвечает всем трём основным признакам.
В некоторых случаях соблюдения этих принципов настолько важно, что в чертёж детали вводят специальные консруктивные элементы (выступы, бобышки) назначением которых является лишь обеспечение базирования в процессе обработки и измерения размеров деталей. Так как базирование на практике происходит по реальным поверхностям, которые имеют отклонения от идеальных поверхностей как по своей форме, так и по взаимному расположению, то в процессе базирования возникают погрешности.
Погрешность базирования –отклонение фактически достигнутого положения заготовки или изделия при базировании от требуемого.
Погрешность базирования может быть вызвано сменой баз, т.е. несовмещением конструкторских, технологических и измерительных баз, а также рядом других причин, в том числе выбором способа реализации схемы базирования.
Реализацией схемы базирования является установка заготовки или изделия, которая заключается в их базировании и закреплении. Так как закрепление - процесс приложения сил и пар сил к заготовки или изделию для обеспечения постоянства их положения, достигнутого при базировании, то в процессе закрепления возникают дополнительны погрешности, которые совместно с погрешностями базирования составляют погрешность установки.
Погрешность установки – отклонение фактически достигнутого положения заготовки или изделия при установке от требуемого.
Таким образом, погрешность установки складывается из погрешности базирования и погрешности закрепления. В общем случае
Погрешность закрепления возникает в результате деформации детали при приложении к ней сил и пар сил. В основном погрешность закрепления зависит от жёсткости детали.
Составление схем базирования, а также построение схем установки имеют большое значение в обеспечение заданной точности, что является важной предпосылкой оптимального проектирования технологического процесса.
В прил.1 приведены примеры базирования заготовок в процессе обработки, а также формулы для определения погрешностей при базировании. Следует отметить, что на качество обработки детали оказывает влияние не только схема базирования, но и практическая реализация теоретической схемы. Точность обработки обусловлена различными факторами. Большое значение имеет жёсткость системы СПИД. Например, погрешность базирования детали типа втулка наименьшая при базировании её по внутреннему диаметру на цангу. Однако на практике предпочтительнее, как правило, осуществлять базирование на призму, так как в этом случае значительно возрастает жёсткость системы СПИД, что обусловлено повышением жёсткости приспособления.
В качестве примера рассмотрим разработку схемы базирования и её реализация в процессе механической обработки детали (рис.2.3). Например, деталь «втулка шкива генератора переменного тока» входит в состав сборочной единицы «шкив генератора переменного тока» в сборе