Лекции ОТМС. Лекции, 6 часов самостоятельное изучение ) тема жизненный цикл изделий машиностроения и его технологическая со ставляющая. (2 Часа лекции) Введение

• Название: Лекции, 6 часов самостоятельное изучение ) тема жизненный цикл изделий машиностроения и его технологическая со ставляющая. (2 Часа лекции) Введение
• Анкор: Лекции ОТМС.pdf
• Дата: 12.05.2018
• Размер: 10.52 Mb.
• Имя файла: Лекции ОТМС.pdf
• Тип: Лекции; #19148
• страница: 4 из 19

ТЕМА 3.
СВЯЗИ В МАШИНЕ И ПРОИЗВОДСТВЕННОМ
ПРОЦЕССЕ ЕЁ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
Связи в машине и производственном процессе её изготовления
Машину следует рассматривать не как механическое соединение разнообразных деталей и совокупность разрозненных, независимых друг от друга явлений, происходящих в ней, а как связное, представляющее собой единое целое. Все, что составляет машину (материалы, приданные им формы, размеры, относительное положение) органически связано между собой. Работа машины обеспечивается действием многочисленных связей между явлениями различного физического содержания и только благодаря этому машина производит продукцию.
Производственный процесс реализует требуемые связи в изготовляемой машине с помощью своих связей между объектами и явлениями, сопровождающими его. Строение связей в производственном процессе предопределяется связями в конструкции изготовляемой машины и экономическими соображениями, вследствие чего связи производственного процесса имеют строгую направленность и целеустремленность, находясь в зависимости от связей в конструкции изготовляемой машины.
Определение понятия "связь"
В каждой из отраслей науки понятие "связь" определяется применительно к рассматриваемым задачам и явлениям.
Связь – это взаимообусловленность существования явлений, разделенных впространстве и
(или) во времени.
Примером связей в машине могут служить размерные, кинематические и динамические связи между исполнительными поверхностями токарного станка, с помощью которых станок выполняет свое служебное назначение. Размерные связи в токарном станке необходимы для придания нужного относительного положения в пространстве заготовке и режущему инструменту, кинематические связи – для создания требуемого их относительного движения, динамические связи обеспечивают процесс резания.
Проектирование машины, технологического и производственного процессов – это, по сути дела, выбор и целенаправленное построение строго определенных систем связей, действие которых и дает желаемый результат: получение качественной продукции.
Аналитическое выражение связей.
Смысл и направление решения прямой и обратной задач
Математическое соотношение, отражающее количественную сторону связи явлений или объектов, называют уравнением связи.
В общем виде уравнение связи может быть представлено так:
)
...,
,
,
(
2 1
n
x
x
x
f
y

В различных задачах функция и аргументы уравнения связи могут иметь разный смысл. Это можно видеть из примеров, приведенных в табл. 2.1.

Уравнение связи составляют после изучения и раскрытия физической сущности явлений или отношения объектов, сопутствующих работе машины или осуществлению производственного процесса ее изготовления.
Например, одним из пунктов служебного назначения токарного станка является требование об обеспечении цилиндрической формы обрабатываемой поверхности заготовки. Исследование процесса формообразования при установке заготовки в центрах показало, что для получения цилиндрической поверхности требуется, чтобы ось вращения заготовки была параллельна направлению перемещения резца в двух координатных плоскостях. Отклонение от параллельности в горизонтальной плоскости приведет к образованию конической поверхности (рис. 2.1, а), а в вертикальной – к образованию однополостного гиперболоида вращения (рис. 2.1, б).
Таблица 2.1.
Примеры, раскрывающие смысл функций и аргументов в различных задачах
Задача
y
n
x
x
x
...,
,
,
2 1
Переход от показателя служебного назначения машины к связям
Показатель служебного назначения машины
Показатели какого-то вида связей, обеспечивающие исполнение машиной своего служебного назначения по показателю у
Преобразование связей в машине или производственном процессе
Показатель данного вида связей
Показатели другого вида связи, к которому осуществляется переход (преобразование)
Обеспечение действия связей одного вида
Показатель данного вида связи в маши- не или производственном процессе
Показатели того же вида. обеспечивающие значение функции у

Рис. 2.1. Возникновение отклонений формы поверхности вала при токарной обработке
Причинами отклонения от параллельности оси вращения заготовки относительно направления перемещения резца как в горизонтальной
(рис. 2.2), так и в вертикальной плоскостях могут быть собственно отклонения

и

от параллельности общей оси центров станка направлению перемещения резца, смещения Б и Г, повороты

и

отклонения

и

от параллельности перемещения заднего центра относительно оси переднего центра.
Если условие образования цилиндрической поверхности при обработке заготовки в центрах обозначить через Ф, то в общем виде уравнение связи, отражающее решение данной задачи, будет выглядеть следующим образом:
)
,
,
,
Г,
Б,
,
,
(
Ф







f
Рис. 2.2. Факторы, вызывающие отклонения от параллельности оси вращения заготовки направлению подачи резца в горизонтальной плоскости

В процессе создания машины приходится иметь дело с двумя типами задач: прямыми и обратными.
В прямой задаче значение функции в уравнении связи известно. Оно задано условиями задачи. Решение задачи сводится к переходу от функции к аргументам, т.е. к установлению значений аргументов, удовлетворяющих значению функции. Прямую задачу часто называют проектной (рис.
2.3, а).
Особенностью прямой (проектной) задачи является многовариантность ее решения.
Действительно, при наличии единственного уравнения связи и известном значении функции возможно бесчисленное сочетание значений аргументов, соответствующих значению функции.
Единственный путь решения прямой задачи – подбор значений аргументов, исходя из значения функции.
Некоторого или даже значительного сокращения числа решений можно достичь, если учитывать соответствующие нормативы (если они есть), ограничивающие выбор значений аргументов, опыт решения подобных задач в прошлом, а также экономическую сторону дела.
Обратная задача имеет противоположное направление решения
(рис. 2.3, б), и ее цель – определить значение функции по известным из условия задачи значениям аргументов. Обратную задачу часто называют проверочной, отражая тем самым ее характер и роль.
Проверочные задачи либо сопутствуют решению проектных задач, возникая при необходимости проверить правильность проектного решения, либо возникают, если надо определить ожидаемый результат на основании предполагаемых или фактических данных о значениях аргументов.
Рис. 2.3. Схемы решения прямой (а) и обратной (б) задач
Поскольку причин для корреляционной связи между допусками не существует, то для перехода к ним достаточна зависимость
2 2
1 2
i
i
x
x
n
i
y
x
y













При теоретических расчетах полем допуска Т ограничивается рассеяние случайных отклонений, распределенных по нормальному закону, в пределах 6

. Поэтому











n
i
x
x
x
i
y
i
i
i
k
T
x
y
T
1 2
2 2

Где
i
x
k
– коэффициент, учитывающий закон распределения отклонений аргументов через коэффициент
i
x

(см. п. 1.3 и табл. 1.5) и избранный процент риска, обусловливающий выход значений функции у за пределы установленного допуска;
t
k
i
i
x
x


; здесь t – коэффициент риска.
При распределении отклонений аргументов по нормальному закону (
i
x

= 1/3) и риске в
0,27 % (t = 3) коэффициент
i
x
k
= 1.
Формулы, связывающие как средние значения, так и поля допусков функции и аргументов, являются универсальными и могут быть применены для расчета допусков в связях различных физических величин при решении прямых и обратных задач.
При решении прямой задачи исходными величинами являются среднее значение
y
и значение поля допуска Т
у
, которыми определены границы отклонений функции. Значения этих величин заданы условиями конструкторской или технологической задачи. Расчет допусков сводится к установлению средних значений аргументов
i
x
, соответствующих
y
, и распределению значения
Т
у
между аргументами с учетом передаточных отношений и квадратического суммирования
i
x
T
При решении обратной задачи известными величинами являются средние значения
i
x
, поля допусков или поля рассеяния
i
x

фактических отклонений аргументов. В состав исходных данных могут входить и значения коэффициентов
i
x
k
. Решение обратной задачи сводится к определению по этим данным соответствующих значений характеристик
y
, Т
у
или
y

точности функции. Решение обратной задачи всегда одновариантно и в отношении этих величин.
Свойства связей
Связь в машине или в производственном процессе можно рассматривать как замкнутый контур. Одной частью этого контура является выражение или результат решения данной задачи.
Другая часть контура, состоящая не менее чем из двух аргументов, обеспечивает ее решение.
Замкнутость связей является одним из важных их свойств.
Контуры связей могут сопрягаться друг с другом, имея общие звенья. При этом можно наблюдать различные случаи таких сопряжений.
1. Две (может и более) связи имеют общие аргументы (рис. 2.4, а). Тогда у = f(x
1
, х
2
, х
3
, х
4
,
х
5
);
)
,
,
,
(
4 3
2 1
V
V
V
V
W


. При этом V
3
= x
3
; V
2
= x
4

Рис. 2.4. Три случая сопряжения контуров связей
В теории размерных цепей такой вид сопряжения связей получил название параллельной связи размерных цепей.
2. Один из аргументов одной связи является функцией другой связи. В свою очередь аргумент другой связи может быть функцией третьей связи и т.д. На рис. 2.4, б представлена схема такого случая:
3. Каждый из аргументов данной связи является функцией какой-то своей связи.
По своей сути проектирование машины – это последовательный переход от связей, с помощью которых машина выполняет свое служебное назначение, к связям свойств материалов и размерным связям, составляющим ее конструкцию. Этот переход сопровождается многократными преобразованиями связей
Производственный процесс изготовления машины представляет собой проявление различного вида связей. Связи производственного процесса можно распределить по уровням. Так, к связям высшего уровня можно отнести связи свойств материалов, размерные, информационные, временные и экономические, т.е. те связи, за счет непосредственного действия которых создаются детали машины, осуществляется ее сборка и определяются ее качество и себестоимость.
Связи более низкого уровня обеспечивают действие связей более высокого уровня.
Например, размерные связи в технологическом процессе изготовления детали создаются с помощью кинематических связей, последние обеспечиваются действием либо механических, либо гидравлических, либо каких-то других связей, создающих необходимые относительные движения инструментов и заготовки.
Таким образом, и в производственном процессе изготовления машины идет преобразование связей, их переход из одного вида в другой. И только за счет этого производственный процесс функционирует.
Раздел 2. Основы базирования (2 часа лекции, 2 часа
самостоятельное изучение)

ТЕМА 4.
БАЗИРОВАНИЕ И БАЗЫ В МАШИНОСТРОЕНИИ (2
ЧАСА ЛЕКЦИИ)
Базирование и размерные цепи
Основы базирования
Задачи определения положения детали в машине и в процессе ее контроля, заготовки при обработке на станке или их базирование занимают центральное место в процессе создания машины.
От того, как они решены, во многом зависит качество деталей и машины в целом.
Вопросам базирования и в нашей стране, и за рубежом уделено большое внимание и посвящено немало специальных научных трудов. Большой вклад в разработку теории базирования внесен учеными Б.С. Балакшиным, А.И. Кашириным, В.М. Кованом, А.А. Маталиным, А.П.
Соколовским, В.П. Фираго и многими другими.
Теорию базирования разрабатывали в двух направлениях. Первое из них преследовало цель обобщения опыта машиностроения и классификации баз в соответствии с терминологией, порожденной практикой. Результатом этого направления явилась чрезвычайно обширная и недостаточно строгая терминология, пользование которой было сопряжено с немалыми трудностями. Основу другого научного направления составила теоретическая механика, ее раздел об определении положения твердого тела в пространстве. Основоположником этого направления был
Б.С. Балакшин, разработавший в 40-х годах теорию базирования, положенную в основу ГОСТ
21495–76 "Базирование и базы в машиностроении", созданного под его руководством.
Теоретическая механика рассматривает два состояния твердого тела: покоя и движения.
Понятия "покоя" и "движения" являются относительными и имеют смысл только тогда, когда указана система, отсчета.
Требуемое положение или движение твердого тела относительно выбранной системы отсчета достигается наложением геометрических или кинематических связей.
Связями в теоретической механике называют условия, которые налагают ограничения либо только на положение, либо также и на скорость точек тела. В первом случае связь называют геометрической, во втором – кинематической.
Связи обычно осуществляются в виде различных тел, стесняющих свободу движения данного тела. Эффект действия связей такой же, как и действие сил, вследствие чего действие связей можно заменить соответствующими силами, называемыми реакциями связей. Направление реакции связи совпадает с тем направлением, в котором связь препятствует перемещению тела.
Независимые перемещения, которые может иметь тело, называют степенями свободы.
Абсолютно твердое тело имеет шесть степеней свободы. Для того чтобы придать телу необходимое положение и состояние покоя относительно выбранной системы отсчета, его надо лишить шести степеней свободы, наложив на него шесть двусторонних геометрических связей.
Если избрать в качестве системы отсчета прямоугольную систему координат OXYZ (рис.
3.1), то при наложении шести геометрических связей
1–6 тело лишится трех перемещений вдоль осей ОХ, ОУ и OZ и трех поворотов вокруг осей, параллельных им, оставаясь неподвижным в системе OXYZ.

Аналитическое определение требуемого положения абсолютно твердого тела сводится к заданию значений шести независимых параметров, однозначно характеризующих его положение.
Сделано это может быть различными способами.
По одному из них с телом связывают неизменно прямоугольную систему координат
O
1
X
l
Y
l
Z
l
, называемую подвижной. Ее положение в системе OXYZ характеризуют координаты х, у, z начала O
l и три угла Эйлера:

– угол нутации,

– угол прецессии и

– угол собственного вращения системы O
1
X
l
Y
l
Z
l
. По значениям этих параметров судят о положении как системы O
1
X
l
Y
l
Z
l так и самого тела относительно системы OXYZ, являющейся системой отсчета.
Положение подвижной системы координат и самого тела будет также определено, если выбрать на плоскости X
l
O
l
У
1
три точки, не лежащие на прямой линии, на X
1
O
l
Z
l
– две, на Y
1
O
1
Z
1
– одну и задать значения их координат (рис. 3.2). Поскольку параметру х, у, z,

,

,

аналитически связаны со значениями координат этих шести точек, то такой способ характеристики положения тела в системе OXYZ будет равнозначен изложенному выше. Из восемнадцати координат, определяющих положение шести точек, шесть (z
1
, z
2
, z
3
, у
4
, у
5
, х
6
) будут независимыми.
Неизменность их значений есть условие действия шести геометрических связей, наложенных на тело.
Тело находится в неподвижном состоянии, если выполняются два условия: сумма всех активных сил, действующих на тело, и реакций равна нулю; в начальный момент скорость тела также равна нулю.
Рис. 3.1. Геометрические связи и координаты, определяющие положение твердого тела в системе OXYZ

Рис. 3.2. Определение положения твердого тела с использованием координат шести точек, размещенных на плоскостях подвижной системы O
l
X
l
Y
l
Z
l
Если в избранной системе отсчета требуется создать движение тела с определенной скоростью в одном или нескольких направлениях, то соответствующее число геометрических связей должно быть заменено таким же числом кинематических связей.
Под базированием в машиностроении понимают придание заготовке или изделию требуемого положения относительно выбранной системы координат.
Под изделием подразумевают деталь, сборочную единицу, а также режущий и измерительный инструмент, приспособления, приборы и другие объекты, допускающие их представление как абсолютно твердых тел.
Придание детали требуемого положения в избранной системе координат осуществляется в реальной ситуации путем соприкосновения ее поверхностей с поверхностями детали или деталей, на которые ее устанавливают или с которыми ее соединяют. Фиксация достигнутого положения и постоянство контакта обеспечиваются силами, в числе которых первым проявляется действие массы самой детали и сил трения.
Реальные детали машин ограничены поверхностями, имеющими отклонения формы от своего идеального прототипа. Поэтому базируемая деталь может контактировать с деталями, определяющими ее положение лишь на отдельных элементарных площадках, условно считаемых точками контакта.
В общем случае при сопряжении детали по трем поверхностям с деталями, базирующими ее, возникает шесть точек контакта. При этом на контактирующих поверхностях точки контакта распределяются определенным образом.
На рис. 3.3 показана деталь типа прямоугольного параллелепипеда, установленная в "угол", образованный базирующими деталями. Шесть точек контакта распределились на поверхностях детали (соответственно и на поверхностях деталей, на которые она установлена) следующим образом: три точки контакта на нижней поверхности детали, две на боковой поверхности наибольшей протяженности и одна на торцовой поверхности. Такому распределению и местоположению точек контакта способствовали выбор места приложения и соотношений сил N
1
,
N
2
, и N
3
Таким образом, наложение на деталь шести геометрических связей и определение ее положения относительно деталей, на которые она установлена, в реальной жизни осуществляется

через точки контакта. Более того, шесть точек контакта материализуют подвижную систему координат О
1
X
l
Y
l
Z
l
, связанную через них как с базируемой, так и базирующими деталями.
Рис. 3.3. Сопряжение реальных деталей по трем номинально плоским поверхностям
Из рассмотренного примера видно, что базирование детали было осуществлено с помощью нескольких ее поверхностей
–
баз.
Базой называют поверхность или выполняющее ту же функцию сочетание поверхностей, ось, точка, принадлежащая заготовке или изделию и используемая для базирования.
Для наложения на деталь шести связей с целью определения ее положения в системе OXYZ и придания ей состояния покоя потребовались три базы, образовавшие подвижную систему O
1
X
1
Y
1
Z
1
Совокупность трех баз, образующих систему координат заготовки или изделия, называют комплектом баз. В рассмотренном примере система O
l
X
l
Y
1
Z
l была построена на точках контакта базируемой детали с деталями, на которые она установлена. При идеализации геометрической формы поверхностей баз считается, что контакт деталей происходит полностью по сопрягающимся поверхностям. И тогда за координатные плоскости принимают поверхности баз, а наличие связей, наложенных на них, отображается опорными точками, носящими теоретический характер.
Опорная точка – это символ одной из связей заготовки или изделия с выбранной системой координат. Условное изображение опорной точки показано на рис. 3.4.
Рис. 3.4. Условное обозначение опорной точки:
а – на виде спереди и сбоку; б – на виде сверху
Все опорные точки на схеме базирования нумеруют порядковыми номерами, начиная с базы, на которой располагают наибольшее число опорных точек. Число проекций детали на схеме базирования должно быть достаточным для четкого представления о размещении опорных точек. При наложении в какой-либо проекции одной опорной точки на другую, изображают одну точку и около нее проставляют номера совмещенных точек.

На рис. 3.5 пример, приведенный на рис. 3.3, дан в другой интерпретации: детали сопрягаются по идеально плоским поверхностям, координатные плоскости системы O
l
X
l
Y
1
Z
l образованы самими базами. Здесь же показана схема базирования устанавливаемой детали.
Рис. 3.5. Идеализированное представление о сопряжении деталей по плоским поверхностям
Классификация баз
Несмотря на разнообразие задач по базированию, оказалось возможным ограничиться тремя признаками при классификации баз: по назначению, по лишаемым степеням свободы и по характеру проявления.
Классификация баз по назначению. Базирование необходимо на всех стадиях создания изделия: при конструировании и рассмотрении его в сборе, при изготовлении и измерении. Отсюда вытекает необходимость разделения баз по назначению на три вида: конструкторские, технологические и измерительные.
Конструкторской называют базу, используемую для определения положения детали или сборочной единицы в изделии. Группу конструкторских баз составляют основные и вспомогательные базы (рис. 3.6).

Рис. 3.6. Основные и вспомогательные базы деталей
Основной называют конструкторскую базу, принадлежащую данной детали или сборочной единице и используемую для определения их положения в изделии.
Вспомогательной называют конструкторскую базу, принадлежащую данной детали или сборочной единице и используемую для определения положения присоединяемого к ним изделия
(детали или сборочной единицы).
Из определения понятий основной и вспомогательной баз видно различие их функций. С помощью комплекта основных баз определяют положение самой детали в машине или в сборочной единице. С помощью комплекта вспомогательных баз определяют положение относительно, данной детали присоединяемой к ней детали или сборочной единицы.
Можно заметить, что любая деталь может иметь только один комплект основных баз и столько комплектов вспомогательных баз, сколько деталей или сборочных единиц к ней присоединяется.
Технологической называют базу, используемую для определения положения заготовки или изделия в процессе изготовления или ремонта. Понятие технологической базы распространяется на все стадии процесса изготовления изделия (на изготовление детали механической обработкой, на сборку изделия и т.д.).
Измерительной называют базу, используемую для определения относительного положения заготовки или изделия и средств измерения. Измерительные базы необходимы во всех случаях измерений (при оценке точности детали, в процессе настройки станков и т.д.)
Классификация баз по лишаемым степеням свободы. Законы базирования являются общими для всех стадий создания изделий. Поэтому независимо от назначения базы различают в зависимости от их участия в наложении связей на базируемые заготовки, детали или сборочные единицы.
Комплект баз может быть образован сочетанием поверхностей разных размеров и конструктивных форм (плоских, цилиндрических, конических и др.), и распределение шести связей между ними может быть различным. С точки зрения числа и свойств воспринимаемых связей база может быть установочной, направляющей, опорной, Двойной направляющей или двойной опорной.

Установочной называют базу, используемую для наложения на заготовку или изделие связей, лишающих их трех степеней свободы – перемещения вдоль одной координатной оси и поворотов вокруг двух других осей.
Например, если деталь призматическая (рис. 3.7), роль установочной базы выполняет нижняя поверхность, использованная для наложения трех связей, лишающим деталь возможности перемещаться в направлении оси OZ и поворачиваться вокруг осей, параллельных ОХ и OY.
Направляющей называют базу используемую для наложения на заготовку или изделие связей, лишающих их двух степеней свободы –перемещения вдоль одной координатной оси и поворота вокруг другой оси. Для детали призматической формы – это боковая поверхность детали, наложение через которую двух связей на деталь лишило ее возможности перемещения в направлении оси OY и поворота вокруг оси, параллельной OZ.
Рис. 3.7. Наложение шести связей на призматическую деталь
Опорной называют базу, используемую для наложения на заготовку или изделие связи, лишающей их одной степени свободы – перемещения вдоль одной координатной оси или поворота вокруг оси.
В данном случае в качестве опорной базы использована одна из торцовых поверхностей детали. Через эту поверхность у детали! отнята возможность перемещения в направлении оси ОХ.
Комплект баз, в состав которого входит установочная, направляющая и опорная базы, представляет собой подвижную систему координат O
1
X
1
Y
1
Z
1
, на которую наложены те же связи, что и на деталь: три связи на координатную плоскость X
l
O
l
Y
l
, две – на X
1
O
l
Z
l и одна – на Y
1
O
1
Z
1
Данный комплект баз является весьма распространенным и может считаться типовым.
Если базирование детали или заготовки осуществляется с использованием цилиндрической
(конической) поверхности большой протяженности (соотношение ее длины и диаметра больше единицы), то с помощью этой поверхности на деталь или заготовку можно наложить четыре связи.
Такая база получила название двойной направляющей.
Двойной направляющей называют базу, используемую для наложения на заготовку или изделие связей, лишающих их четырех степеней свободы – перемещений вдоль двух координатных осей и поворотов вокруг осей, параллельных им.
Наложение связей на деталь или заготовку с помощью цилиндри ческой (конической) поверхности чаще всего осуществляется через ось (рис. 3.8.), относительно которой она образована вращением образующей прямой. Это может служить основанием для совмещения с этой осью оси

О
1
Х
1
подвижной системы O
1
X
1
Y
1
Z
1
. Рассматривая ось О
1
Х
1
как пересечение координатных плоскостей X
1
O
1
Y
1
и X
1
O
1
Z
1
, две связи (1 и 2) из четырех, наложенных на ось, можно отнести к координатной плоскости X
1
O
1
Y
1
, две (3 и 4) – к X
1
O
1
Z
1
. Эти связи отбирают у детали возможность перемещаться вдоль и поворачиваться вокруг осей, параллельных OY и OZ. Перемещения детали вдоль оси О
1
Х
1
может лишить связь 5, наложенная на торец детали и координатную плоскость
У
1
О
1
Z
1
, совмещенную с ним. Угловое положение детали будет определено, если на координатную плоскость X
1
O
1
Y
1
наложить дополнительно связь 6. Последние две связи реализуются при помощи двух опорных баз, одна из которых отбирает у детали возможность перемещения, другая – поворота.
Рис. 3.8. Наложение шести связей на цилиндрическую деталь
Комплект из двойной направляющей и двух опорных баз широко распространен и может считаться также типовым.
Часты случаи, когда двойную направляющую базу образует сочетание Двух цилиндрических или конических поверхностей небольшой протяженности (Рис. 3.9). Роль двойной направляющей могут выполнять две опорные шейки вала (рис. 3.9, а), по которым его базируют на подшипниках в корпусе, во втором – конические отверстия (рис. 3.9, б), с помощью которых заготовку вала) устанавливают в центрах на токарном станке.

Рис. 3.9. Реализация двойной направляющей базы сочетанием Двух поверхностей: а
–
опорными шейками вала; б
–
Центровыми отверстиями в заготовке
Положение детали типа диска будет более устойчивым, если установить его на торец и сделать торец установочной базой
(рис. 3.10). Тогда с торцем окажется совмещенной координатная плоскость X
1
O
1
Y
1
,на которую будут наложены три связи, присущие установочной базе. Две связи (4 и 5), лишающие диск возможности перемещения в направлении осей ОХ и ОУ, целесообразно в данном случае наложить на ось цилиндрической поверхности, совместив с нею координатную осы
O
1
Z
1
Две связи, наложенные на ось, следует рассматривать относящимися соответственно к координатным плоскостям X
1
O
1
Z
1
и Y
1
O
1
Z
1
.Для того чтобы лишить диск возможности поворота вокруг оси O
1
Z
1
необходимо наложить связь 6на координатную плоскость X
1
O
1
Z
1
,
создав тем самым опорную базу.
Рис. 3.10. Наложение шести связей на деталь типа диска
В данном случае ось цилиндрической поверхности детали была использована как база для лишения детали двух перемещений. Такая база получила название двойной опорной.
Двойной опорнойназывают базу, используемую для наложения на заготовку или изделие связей, лишающих их двух степеней свободы – перемещений вдоль двух координатных осей.

В отличие от направляющей базы, с помощью которой деталь лишается одного перемещения и одного поворота, двойную опорную базу используют для лишения детали двух перемещений.
Комплект из установочной, двойной опорной и опорной баз следует считать третьим типовым комплектом баз.
Классификация баз по характеру проявления. Третий признак классификации, независимо от первых двух, дает разделение баз на скрытые и явные.
Скрытой называют базу в виде воображаемой плоскости, оси или точки.
Явной называют базу в виде реальной поверхности, разметочной риски или точки пересечения рисок.
К скрытым базам прибегают, когда требуется определить положение детали или заготовки с использованием плоскостей симметрии, оси или пересечения осей. С такими случаями мы уже встречались (см. рис. 3.6, 3.8–3.10), где в роли скрытых баз выступали плоскости, оси, пересечения осей координатной системы, связываемой с деталью.
Наложение связей на скрытые базы может быть осуществлено либо на глаз, либо с помощью специальных технических средств. В первом случае человек, оценивая положение воображаемых координатных плоскостей относительно системы отсчета, придает нужное положение детали или заготовке. Таким примером может служить установка заготовки (плитки) на магнитной плите плоскошлифовального станка, производимая на глаз. Для повышения точности базирования могут быть применены измерительные приборы или инструменты.
В других случаях базирование по скрытым базам с надлежащей точностью может быть выполнено лишь с помощью специальных средств (центров на токарном станке, самоцентрирующих патрона и тисков и т.д.). На рис. 3.11 показано базирование рычага по двум его плоскостям симметрии, осуществленное с помощью одновременно сходящихся призм. Положение координатной плоскости X
l
O
l
Z
l рычага определено призмами, а плоскости Y
l
0 1
Z
l
– устройством, одновременно сводящим призмы. При этом наложение связей (опорные точки 4, 5 и 6) на обе координатные плоскости осуществляется в момент контакта рычага с призмами в четырех точках.
Рис. 3.11. Базирование рычага
Таким образом, базирование по скрытым базам с применением технических средств может осуществляться также через контакт базируемой детали с базирующими деталями по реальным

поверхностям. Однако наложение связей на координатные плоскости реализуется в этих случаях не непосредственно через точки контакта, как это было при базировании по явным базам (см. рис. 3.3), а при участии их и в функциональной связи с ними.
На рис. 3.12 приведена схема классификации баз по трем признакам. Согласно этой схеме полное название базы должно охватывать в принятой очередности три классификационных признака.
Так, базы, определяющие положение вала, показанного на рис. 3.9, а имеют следующие названия: конструкторская основная, двойная направляющая, скрытая; конструкторская основная, опорная, явная; конструкторская основная, опорная, скрытая. Положение рычага в примере, приведенном на рис. 3.11, определяют базы: технологическая, установочная, явная; технологическая, направляющая, скрытая; технологическая, опорная, скрытая.
Рис. 3.12. Классификация баз
Ради упрощения из названия баз часто опускают слова "конструкторская" и "явная", имея в виду, если база основная или вспомогательная, то само собой разумеется, что она конструкторская, и если база не скрытая, то она явная. Допускаются и краткие названия баз, отражающие только те классификационные признаки, которые представляют интерес в данный момент времени: основная установочная база; технологическая база; двойная опорная скрытая база и т.п. Практика показывает, что регламентированная ГОСТ 21495–76 классификация баз вполне достаточна для решения разнообразнейших задач до базированию в области конструирования и изготовления машин.
Рекомендации к решению задач по базированию
Освоение теории базирования до уровня свободного пользования ею при решении задач сопряжено с определенными трудностями. Приобретению навыков в базировании могут способствовать следующие рекомендации.
Прежде всего необходимо осмыслить основные теоретические положения и добиться ясности представления существа базирования, роли связей, налагаемых на объект базирования при определении его положения, и их реализации, усвоить основные понятия, которыми оперируют в теории базирования. Очень важным является прочное Удерживание в памяти классификации баз, их названий в соответствии с классификационными признаками, а также трех типовых схем базирования и комплектов баз. Необходимо иметь в виду, что навыки по базированию приобретаются через самостоятельное и вдумчивое решение разнообразных задач, о количестве которых лишь можно сказать: чем больше, тем лучше.

Все конструкторские, технологические и метрологические задачи! по базированию можно подразделить на два типа: анализ принятой схемы базирования детали в конструкции изделия, технологическом процессе его изготовления или при измерении; разработка схемы базирования в соответствии с возникшей задачей на каком-либо этапе создания машины.
При решении задач первого типа необходимо: из условий задачи выявить назначение баз и систему координат, относительно которой осуществлено базирование; выявить состав поверхностей детали, заготовки и т.п., участвующих в базировании; проанализировать функции, выполняемые этими поверхностями в базировании, мысленно сопоставить найденные базы с типовыми комплектами и установить соответствие с одним из них; определить названия найденных баз, используя свои знания о типовых комплектах баз и их классификации; показать теоретическую схему базирования на эскизе или чертеже.
Задача: выявить схему базирования втулки в корпусе (рис. 3.13). Поскольку задача касается определения положений самой детали в какой-то сборочной единице, то речь может идти лишь о конструкторских основных базах. Пусть OXYZ будет являться системой отсчета.
Рис. 3.13.Базирование втулки в корпус
В базировании втулки участвуют ее цилиндрическая поверхность при соотношении
L/d > 1 и плоская торцовая поверхность. Такому сочетанию баз соответствует типовой комплект, в состав которого входят двойная направляющая и две опорные базы. Двойная направляющая база лишает деталь возможности перемещаться в направлении осей ОХ и OZ и поворачиваться вокруг осей, параллельных им. Одна из опорных баз (торец) удерживает деталь от перемещения вдоль оси OY, вторая лишает возможности вращения вокруг оси цилиндрической поверхности.
По характеру проявления двойная направляющая база будет скрытой, первая опорная – явной и вторая опорная – скрытой. Таким образом, в состав комплекта основных

баз, с помощью которых определено положение втулки в корпусе, входят двойная направляющая скрытая, опорная и опорная скрытая базы.
При нанесении схемы базирования не, эскиз опорные точки 1 – 4, обозначающие двойную направляющую базу, надо проставить на оси цилиндрической поверхности вне детали, поскольку это скрытая база, отобразив условными знаками направление действия связей. Опорная точка 5 должна своим острием быть направлена от корпуса на торец втулки и символизировать опору. Опорная точка 6 должна быть расположена вне детали в плоскости, проходящей через ось цилиндрической поверхности.
При разработке схем базирования необходимо: из условий задачи выяснить назначение комплекта баз и систему координат, относительно которой необходимо придать детали, заготовке и т.п. требуемое положение; выявить состав связей, которые необходимо создать в соответствии с условиями решаемой задачи; разработать конструктивные формы поверхностей баз (при конструировании) или выявить поверхности (при решении технологических или измерительных задач), позволяющие осуществить базирование и решить поставленную задачу; определить состав комплекта баз и их названия, обратившись к типовым комплектам и классификации баз; нанести теоретическую схему базирования на чертеж или эскиз.
Задача: профрезеровать уступ у детали типа плитки (рис. 3.14); выдержать размеры а, b и параллельность поверхностей уступа относительно поверхностей А и Б.
Рис. 3.14. Базирование плитки, обеспечивающее получение размеров, заданных чертежом
Решается технологическая задача и потому положение заготовки должно быть определено в системе координат OXYZ фрезерного станка.
Для того чтобы получить размер а и обеспечить параллельность горизонтальной поверхности уступа относительно поверхности А необходимо, используя поверхность А,

придать заготовке нужное положение относительно плоскости XOY, лишив заготовку перемещения в направлении оси OZ и поворота вокруг осей, параллельных осям ОХ и OY.
Для получения размера b и параллельности вертикальной поверхности уступа относительно поверхности Б необходимо на заготовку через поверхность Б наложить Две связи, лишив ее возможности перемещаться в направлении оси OY и поворачиваться вокруг оси OZ. Перемещения вдоль оси ОХ заготовку может лишить опора в ее торец.
Такую комбинацию связей дает типовой комплект баз, имеющий в своем составе
Установочную, направляющую и опорную базы. Все базы будут явными.
Итак, задача может быть решена с помощью технологических установочной, направляющей и опорной баз. Следует обратить внимание на то, что в качестве установочной и направляющей баз оказались использованными именно те поверхности, относительно которых было задано положение обрабатываемых поверхностей.
Теоретическую схему базирования следует показать так, как это сделано на рис. 3.14
Раздел 3. Основы размерного анализа (6 часов лекции, 6 часов
самостоятельное изучение)