Основы проектирования сборочно-сварочных приспособлений

Рис. 3.1. Геометрические связи, определяющие положение твердого тела в системе xoyz:

1–6 – двухсторонние связи

3.2.Базы. Комплект баз

Вреальной ситуации придание детали требуемого положения в избранной системе координат осуществляется путем соприкосновения ее поверхностей с поверхностями детали или деталей, на которые ее устанавливают или с которыми ее соединяют. Фиксация положения и постоянство контакта обеспечиваются замыкающими 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 контактирует с деталями, определяющими ее положение, лишь на отдельных элементарных площадках, условно считаемых точками контакта.

Вобщем 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. 3.2 показана деталь типа прямоугольного параллелепипеда, установленная в «угол», образованный базирующими деталями.

21

Рис. 3.2. Сопряжение реальных деталей по трем плоским поверхностям

Шесть точек контакта распределились на поверхностях детали (соответственно и на поверхностях деталей, на которые она установлена) следующим образом: три точки контакта – 1, 2, 3 на нижней поверхности детали; две – 4, 5 на боковой поверхности наибольшейпротяженности; одна 6 наторцовой поверхности.

На данном примере видно, что базирование детали было осуществлено с помощью нескольких ее поверхностей – баз.

В общем случае базой может быть поверхность, сочетание поверхностей, ось, точка, принадлежащие детали и используемые для базирования.

Для наложения на деталь шести связей с целью определения ее положения в системе oxyz и придания ей состояния покоя требуется три базы. Совокупность трех баз, образующих координатные плоскости системы координат заготовки или изделия,

называют комплектом баз.

Наличие связей, наложенных на базы, отображается опорными точками. Опорная точка – это символ одной из связей детали или изделия с выбранной системой координат. Условное изображение опорной точки показано на рис. 3.3.

22

Рис. 3.3. Условное обозначение опорной точки: а – вид спереди и сбоку; б – вид сверху

Таким образом, базирование призматической детали (рис. 3) можно представить в виде схемы (рис. 3.4).

а б

Рис. 3.4. Идеализированное представление о сопряжении деталей по плоским поверхностям (а) и схема базирования (б)

Все опорные точки на схеме базирования нумеруют по порядку, 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.

23

Из сказанного следует правило: для придания деталям, за-

готовкам, изделию вполне определенного положения и обеспечения им состояния покоя в приспособлении необходимо и достаточно, чтобы они были установлены на шесть опорных точек, лишающих детали всех шести степеней свободы.

Это правило получило название Правило шести точек.

При установке деталей недопустимо использовать более шести опорных точек. Лишние опорные точки препятствуют правильной установке детали, при закреплении ее положение нарушается.

3.3. Классификация баз

Базы классифицируют по трем признакам: по назначению, по лишаемым степеням свободы и по характеру проявления.

Классификация баз по назначению. Базы по назначению разделяют 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 вспомога-

тельные базы.

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).

С помощью комплекта основных баз определяют положение самой детали в машине или сборочной единице. С помощью комплекта вспомогательных баз определяют положение относительно данной детали присоединяемой к ней детали или сборочной единицы. Различие ролей основных и вспомогательных баз необходимо учитывать как при конст-

24

руировании, так и в технологическом процессе изготовления детали и в процессе измерения.

Любая деталь может иметь только один комплект основных баз и столько комплектов вспомогательных баз, сколькодеталейили сборочных единицкней 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.

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 назначению не допускает совмещения названий баз в рамках этого признака. Например, нельзя технологическую базу назвать основной или вспомогательной, но в качестве технологических могут быть использованы и основные, и вспомогательные базы. То же относится к измерительным базам.

Классификация баз по количеству лишаемых степеней свободы*. Кроме различия баз по назначению, 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.

Для примера рассмотрим использование трех первых баз при базировании призматической детали (рис. 3.5).

* Лишаемая степень свободы – термин авт.

25

Установочной называют базу, используемую для наложения на деталь (изделие) связей, лишающих ее трех степеней свободы – перемещения вдоль одной оси oz и поворотов вокруг осей oх и oу. Для призматической детали роль установочной базы выполняет нижняя поверхность (опорные точки 1, 2, 3), используемая для наложения трех связей, лишающих деталь возможности перемещаться в направлении оси oz и поворачиваться вокруг осей, параллельных oх и oу.

Рис. 3.5. Наложение шести связей на призматическую деталь

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 (опорные точки 4, 5) на деталь лишило ее возможности перемещения в направлении оси oуи поворота вокругоси oz.

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 ис-

26

пользована одна из торцовых поверхностей детали. Через эту поверхность у детали отнята возможность перемещения в направлении оси oх.

Комплект баз, в состав которого входит установочная, направляющая и опорная базы, является весьма распространенным и считается 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 oу, oz и поворотов вокруг этих осей.

Наложение связей на деталь или заготовку с помощью цилиндрической (конической) поверхности чаще всего осуществляется через ось, относительно которой она образована вращением образующей прямой (рис. 3.6).

z z1

5

4y1

Рис. 3.6. Наложение шести связей на цилиндрическую деталь

27

Перемещения детали вдоль оси oх может лишить связь 5, наложенная на торец детали. Угловое положение детали будет определено, если на координатную плоскость х1o1у1 наложить дополнительно связь 6. Последние две связи реализуются при помощи двух опорных баз, одна из которых отбирает у детали возможность перемещения, другая – поворота.

Комплект из двойной направляющей и двух опорных баз широко распространен и может считаться также типовым.

Положение детали типа диска будет более устойчивым, если установить его на торец и сделать торец установочной базой

(рис. 3.7).

4

y1

6

2 y

Рис. 3.7. Наложение шести связей на деталь типа диска

Вданном случае ось цилиндрической поверхности детали была использована как база для лишения детали двух перемещений. Такая база получила название двойной опорной.

Двойной опорной называют базу, используемую для наложения на заготовку или изделие связей, лишающих их двух степеней свободы – перемещений вдоль двух координатных осей.

Вотличие от направляющей базы, с помощью которой деталь лишается одного перемещения и одного поворота, двойную опорную базу используют для лишения детали двух перемеще-

28

ний. Комплект из установочной, двойной опорной и опорной баз следует считать третьим типовым комплектом баз.

В рамках этого признака (степени свободы) принято различать базы на главные и дополнительные. Главной базой из типового комплекта баз называют базу, которая лишает деталь максимального числа степеней свободы. Например, в комплекте из установочной, двойной опорной и опорной баз главной базой следует считать установочную. Дополнительной базой называют каждую из группы баз, кроме главной, в нашем примере это двойная опорная и опорная.

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, 3.7), где в роли скрытых баз выступали воображаемая плоскость, оси, пересечения осей координатной системы, связываемой с деталью.

Наложение связей на скрытые базы может быть осуществлено либо на глаз, либо с помощью технических средств, например центров на токарном станке, самоцентрирующих патрона и тисков и т.д. На рис. 3.8 показано базирование рычага по двум его плоскостям симметрии, осуществленное с помощью самоцентрирующих призм.

При этом наложение связей (опорные точки 4, 5 и 6) на обе координатные плоскости осуществляется в момент контакта рычага с призмами в четырех точках.

Таким образом, базирование по скрытым базам с применением технических средств может осуществляться также через контакт базируемой детали с базирующими деталями по реальным поверхностям.

29

Рис. 3.8. Базирование рычага

Однако наложение связей на координатные плоскости реализуется в этих случаях не непосредственно через точки контакта, как это было при базировании по явным базам, а при участии их и в функциональной связи с ними.

Рассмотренную выше классификацию баз по трем признакам можно представить в виде схемы (рис. 3.9).

Рис. 3.9. Классификация баз

Согласно этой схеме полное название базы должно охватывать в принятой очередности три классификационных признака. Положение рычага в примере, приведенном на рис. 3.8,

30