Выбор баз

При разработке технологических процессов необходимо учитывать основные требования, которые предъявляются к технологическим базам.

Технологические базы должны обеспечивать устойчивое положение заготовки на станке или в приспособлении, надежное закрепление заготовки с исключением упругих деформаций различных ее поверхностей, при этом погрешности установки должны быть исключены или сведены к минимуму.

Механическая обработка заготовок обычно производится за несколько установок с использованием различных технологических баз. Заготовка будущей детали, как правило, изготовляется в заготовительных цехах (литейном, кузнечно-прессовом и других).

Поэтому в самом начале технолог имеет дело с необработанными поверхностями заготовки. Из этих поверхностей необходимо выбрать технологические базы для выполнения первой операции. Эти базы называют черновыми (первоначальными) технологическим базами. Они должны отвечать основным требованиям, которые были сформулированы выше. При этом необходимо учитывать некоторые особенности.

1. Черновые базы используются в большинстве случаев только для выполнения первой операции механической обработки заготовки. Следовательно, первые операции являются определяющими взаимное расположение поверхностей, обработка которых не предусматривается чертежом (необработанные поверхности), и поверхностей, подлежащих механической обработке. Поэтому, в качестве черновых баз рекомендуется использовать необрабатываемые поверхности.

2. Черновые базы должны быть, по возможности, простой, правильной геометрической формы с наименьшей поверхностью; недопустимо на них наличие различного вида неровностей (заусенцев, мест, где были расположены прибыли, литники, выпоры и т.п.).

3. При выполнении первой операции припуск распределяется между обрабатываемыми поверхностями. В связи с этим следует стремиться к равномерности распределения припусков цилиндрических поверхностей и пазов (удаление неравномерного припуска с этих поверхностей вызывает снижение режимов резания), учитывать объем удаляемого металла, а также возможность перераспределения внутренних напряжений в заготовке.

После выполнения первой операции необходимо установить технологические базы для последующей обработки заготовки, которые обычно называют чистовыми.

Такими базами будут уже обработанные поверхности. Они должны обеспечить обработку исполнительных поверхностей, конструкторских основных и вспомогательных баз с необходимыми параметрами шероховатости, с заданными допустимыми отклонениями размеров, геометрической формы и взаимного расположения поверхностей.

В ходе технологического процесса могут быть использованы и другие технологические базы, которые называют промежуточными.

В процессе разработки технологических процессов, решая вопросы выбора баз, следует стремиться к соблюдению принципа совмещения (единства) баз и принципа постоянства баз.

Принцип совмещения (единства) баз заключается в том, что в качестве технологических баз принимаются поверхности, которые являются конструкторскими и измерительными базами.

При несовпадении технологической базы с измерительной возникают погрешности базирования. Если технологическая база не совпадает с конструкторской, необходимо решать вопросы пересчета размеров, определяющих взаимное расположение поверхностей. Это может привести к ужесточению допусков размеров обрабатываемых поверхностей, что приводит к снижению производительности и повышению себестоимости изготовления деталей.

Отмеченное обстоятельство можно пояснить следующим примером.

На рис.4.18 представлен эскиз обрабатываемой заготовки с размерами: А = 80_-0,74; Б = 35^+0,62; точность обоих размеров соответствует 14-му квалитету (JT14).

Поверхность III является конструкторской и технологической базой для поверхностей II и IV. Однако эти поверхности удобно обрабатывать на горизонтально-фрезерном станке набором двухсторонних дисковых фрез с использованием, в качестве технологической установочной базы, поверхности I, которая не совпадает с конструкторской.

При работе на настроенном станке (при автоматическом получении размера) положение инструмента будет определяться не обозначенным в чертеже размером “В”. Технолог же обязан обеспечить обработку детали так, чтобы размер “Б” находился в пределах допуска (ТБ = 0,62).

Решая поставленную задачу расчетом размерной цепи с использованием метода “максимум-минимум”, с корректировкой полученных результатов до стандартных значений, будем иметь: А = 80_-0,3 (JT12); В = 35. Если же скорректировать предельные отклонения размера В до стандартных, то они будут соответствовать 11-му квалитету: 35 а 11().

Рассмотренный пример показывает, что несовпадение конструкторских и технологических баз вызвало необходимость уменьшения допусков на размеры обрабатываемых поверхностей. Если такое повышение точности не может быть приемлемым по различным причинам, то следует рассмотреть другие варианты обработки поверхностей II и IV. Например, использовать приспособление, в котором для базирования детали использовать поверхность III или обрабатывать одновременно комплектом фрез поверхности II, III и IV при установке детали на поверхность I; при этом технологической настроечной базой будет поверхность III.

На этом примере можно убедиться в том, что конструктор обязан внимательно подходить к назначению размеров, анализируя технологические возможности обработки поверхностей детали. Неудачно проставленные размеры могут привести к значительному усложнению обработки детали и увеличению ее себестоимости.

Принцип постоянства баз заключается в том, что для выполнения всех операций обработки детали используются одни и те же технологические базы.

Осуществление этого принципа снижает погрешности взаимного расположения обработанных поверхностей / 9 /. Принцип постоянства баз в идеальном случае имеет место, когда обработка всех поверхностей заготовки обрабатывается при одной установке с черновых баз. Этот принцип практически в полной мере используется при обработке с одной установки заготовок наиболее простых конструктивных форм (обработка на токарно-револьверных станках, токарные автоматы и полуавтоматы и др.). Заготовки сложной формы, имеющие разнообразные поверхности, обрабатываются с одной установки при построении технологического процесса по принципу концентрации операций на многоцелевых станках, станках с ЧПУ, многопозиционных станках автоматах, на автоматических линиях.

Довольно часто с одной установки обрабатываются детали в мелкосерийном и единичном производстве, в тяжелом машиностроении. В большинстве же случаев обработка деталей производится за несколько операций. Поэтому в начале технологического процесса создают надежные технологические базы, которые используются на последующих операциях.

Однако некоторые особые условия заставляют отступать от принципа постоянства баз.

При выполнении большого количества операций технологические базы могут приобретать различные дефекты: утрачивать первоначальную точность размеров, формы и расположения, а также параметр шероховатости. Например, наиболее надежными технологическими базами при обработке корпусных деталей считают плоскость и два точных отверстия, расположенных на ней. В ходе продолжительного технологического процесса у этих поверхностей могут возникнуть различные дефекты. Поэтому часть операций выполняют на других промежуточных базах.

В ряде случаев использование принципа постоянства баз может привести к усложнению выполнения технологического процесса, в результате чего увеличится себестоимость изготовления детали. Могут быть и другие причины, диктующие перемену технологических баз.

Когда возникает такая необходимость, в качестве промежуточных баз следует принимать такие поверхности, которые связаны с чистовыми базами высокими точностными параметрами.

Принятая схема базирования должна обеспечить положение заготовки на станке или в приспособлении, необходимое для обработки поверхностей с заданной степенью точности. Разработчик технологического процесса определяет принципиальное задание для проектирования станочного приспособления. С этой целью на операционных эскизах указывается схема базирования, что может быть заменена графическим обозначением опор, зажимов и установочных устройств в соответствии с ГОСТ 3.1107-81, которые материализуют в реальных приспособлениях идеальные опорные точки.

В ГОСТ 21495-76, ГОСТ 3.1107-81, в учебной и справочной литературе по технологии машиностроения, например / 7, 9 / приведены распространенные схемы базирования заготовок или изделий, примеры разработки схем базирования, условные обозначения, условные обозначения опор, зажимов установочных устройств и число лишаемых степеней свободы.