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. 3.14).
3.14 базирование втулки в корпусе
Поскольку задача касается определения положений самой детали в какой-то сборочной единице, то речь может идти лишь о конструкторских основных базах. Пусть ОХYZ будет являться системой отсчета. 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 ОZ. и поворачиваться вокруг осей, параллельных им. Одна из опорных баз (торец) удерживает деталь от перемещения вдоль оси ОУ, 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 на 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: фрезеровать уступ у детали типа плитки (рис. 3.15); выдержать размеры а, b и параллельность поверхностей уступа относительно поверхностей А и Б.
3.15. базирование плитки, обеспечивающее получение размеров, заданных чертежом
Решается технологическая задача и потому положение заготовки должно быть определено в системе координат ОХУZ фрезерного станка.
Для того чтобы получить размер а и обеспечить параллельность горизонтальной поверхности уступа относительно поверхности А необходимо, используя поверхность A, придать заготовке нужное положение относительно плоскости ХОУ, лишив заготовку перемещения в направлении оси ОZ и поворота вокруг осей, параллельных осям ОХ и ОY.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 ОY и поворачиваться вокруг оси ОZ. 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.3.15.
В рассмотренной задаче в процессе выбора баз не было необходимости в построении подвижной системы координат. Это объясняется тем, что оказалось возможным решить задачу с помощью комплекта явных баз, непосредственно образующих координатную систему O1X1Y1Z1. При использовании скрытых баз разработка схемы базирования детали или заготовки не может обойтись без построения этой системы координат.
Задача: просверлить отверстие в шаре так, чтобы ось отверстия проходила через центр шара, а глубина отверстия от центра шара была бы равной h (рис. 3.16).
Рис. 3.16. Базирование шара, обеспечивающее соблюдение условий задачи
Условия задачи обязывают взять центр шара за начало отсчета, совместить с ним начало подвижной системы O1X1Y1Z1 и наложить на него три связи, лишающие шар перемещений в направлении трех координатных осей. Поворотов вокруг осей О1Х и О1У1 шар будет лишен, если на каждую из них наложить по одной связи. Наконец, чтобы отнять у шара возможность вращаться вокруг оси О1Z1, необходимо на ось О1Х1 наложить еще одну связь, но направленную на плоскость Х1О1Z1.Проанализировав распределение связей между координатными плоскостями, нетрудно прийти к выводу о том, что шар оказался забазированным с помощью установочной (опорные точки 1, 2 и 3), направляющей (опорные точки 4 и 5) и опорной (опорная точка 6) скрытых баз. Разработать теоретическую схему базирования шара удалось в данном случае через наложение необходимых связей на координатные плоскости системы, связанной с шаром в соответствии с условиями поставленной задачи. И только в результате этого удалось выявить базы, составляющие комплект.
ТЕОРИЯ РАЗМЕРНЫХ ЦЕПЕЙ
Размерные цепи отражают объективные размерные связи в конструкции машины, в технологических процессах изготовления ее деталей и сборки, при измерении, возникающие в соответствии с условиями решаемых задач. Свойства и закономерности размерных цепей отражаются системой понятий и аналитическими зависимостями, позволяющими рассчитывать номинальные размеры и обеспечивать наиболее экономичным путем точность изделий при конструировании, изготовлении, ремонте и во время эксплуатации. Основные понятия и определения Размерной цепью называют совокупность размеров, непосредственно участвующих в решении поставленной задачи и образующих замкнутый контур. Из определения этого понятия следует, что размерную цепь образует замкнутый контур не любых размеров, а только тех размеров, которые непосредственно участвуют в решении задачи. Например, если поставлена задача обеспечить зазор между зубчатым колесом и торцом проставочного кольца, то только размеры, нанесенные на чертеж (рис. 3.17), участвуют в обеспечении необходимого зазора и никакие другие размеры (например, ширина корпусной детали). Размерные цепи принято обозначать прописными буквами русского алфавита (А, Б,...), если они образованы линейными размерами, и строчными буквами греческого алфавита β, γ,... (кроме букв ά, δ, ξ, λ, ω), если их составляют угловые размеры. Размеры, образующие размерную цепь, называют звеньями размерной цепи. Так, все размеры, образующие размерную цепь. А на рис. 3.17, являются ее звеньями. На схемах размерных цепей звенья условно обозначаются: линейные размеры — двусторонними стрелками, угловые размеры — односторонними стрелками с направлением острия к базе (см. рис. 1.29, 1.30). Для обозначения звеньев размерных цепей используют те же буквы, что и для обозначения самих размерных цепей, с добавлением соответствующих индексов. В любой размерной цепи одно из звеньев является замыкающим, все
остальные — составляющие звенья. Замыкающим называют звено размерной цепи, являющееся исходным при постановке задачи или получающееся последним в результате ее решения. В замыкающем звене заключен смысл решаемой задачи независимо от того, является задача прямой или обратной. Задача — обеспечить зазор между зубчатым колесом и торцом кольца (см. рис. 3.17). Поэтому зазор в этой задаче будет являться замыкающим звеном, поскольку именно он нас интересует.
3.17. Конструкторская размерная цепь, определяющая зазор А∆
