Понятие о базах, их классификация и назначение

В зависимости от служебного назначения все поверхности детали по ГОСТ 21495—76 подразделяются па основные, вспомогательные, исполнительные и свободные. Под основными понимают поверхности, с помощью которых определяют положение данной детали в изделии. Так, на рис. 21 цилиндрические поверхности крайней шейки 2 (2′) (их ось) и уступ 1 (1′) ступенчатого вала являются основными, определяющими положение вала в корпусе 6(6′); уступы препятствуют перемещению вала вдоль оси. Вспомогательными называют поверхности детали, определяющие положение всех присоединяемых деталей относительно данной. Так, на рис. 21 у ступенчатого вала имеется два комплекта вспомогательных поверхностей для установки с двух сторон зубчатых колес. Каждый комплект состоит из трех элементов: шейки 3(3′), уступа 5(5′) и шпоночной канавки. Исполнительные поверхности – поверхности, выполняющие служебное назначение. У конструкции на рис. 21 исполнительной поверхностью является профиль зубчатого колеса. Свободной поверхностью называется поверхность, не соприкасающаяся с поверхностями других деталей и предназначенная для соединения основных, вспомогательных и исполнительной поверхностей между собой с образованием совместно необходимой для конструкции формы детали, например, поверхность шейки 4 (рис. 21).

Базой называют поверхность, заменяющую ее совокупность поверхностей, ось, точку детали или сборочной единицы, по отношению к которым ориентируются другие детали изделия или поверхности детали, обрабатываемые или собираемые на данной операции. По характеру своего назначения (при конструировании, изготовлении н талей, измерении и сборке механизмов и машин) базы подразделяются на конструкторские, технологические и измерительные.

Группу конструкторских баз составляют основные и вспомогательные базы, учет которых при конструировании (выборе форм поверхностей, их относительного положения, простановки размеров, разработке норм точности и т. п.) имеет существенное значение. Основная база определяет положение самой детали или сборочной единицы в изделии, а вспомогательная база— положение присоединяемой детали или сборочной единицы относительно данной детали. Как правило, положение детали относительно других деталей определяют комплектом из двух или трех баз. Так, основными пазами ступенчатого вала (рис. 21) являются ось валика 00 и уступ 1 или 1′, а вспомогательными базами — поверхности крайних шеек 2 или 2′ и уступ 1 или 1′.

На рис. 22 наружная поверхность 1 шарикоподшипника определяет положение его центра относительно корпуса, в который он запрессован, а поверхность 2 (торец) — положение шарикоподшипника при установке вдоль его оси. Таким образом, для данного случая, установки шарикоподшипника поверхности 1 и 2 являются основной и вспомогательной базами.

Технологической базой называют поверхность, определяющую положение детали или сборочной единицы в процессе их изготовления.

Измерительной базой называют поверхность, определяющую относительное положение детали или сборочной единицы и средств измерения.

Как известно из теоретической механики, требуемое положение твердого тела относительно системы координат Оxyz может быть задано наложением на него шести двусторонних связей, лишающих тело трех перемещений вдоль осей Ох, Оу и Оz и трех поворотов вокруг осей. Наложение двусторонних связей достигается соприкосновением базирующих поверхностей тела с базирующими поверхностями других тел (или тела), к которым (или которому) оно присоединяется, и приложением силового замыкания для обеспечения необходимого контакта. Поэтому независимо от назначения базы могут различаться по числу отнимаемых от базируемой детали или сборочной единицы степеней свободы на установочные, направляющие, опорные, двойные направляющие и двойные опорные. Установочной называется база, лишающая деталь или сборочную единицу трех степеней свободы — перемещения вдоль одной координатной оси и поворотов вокруг двух других осей (рис. 23, а, поверхность I). Направляющей называется база, лишающая деталь или сборочную единицу двух степеней свободы — перемещения вдоль одной координатной оси и поворота вокруг другой оси (рис. 23, а, поверхность II). Опорной называется база, лишающая деталь или сборочную единицу одной степени свободы — перемещения вдоль одной координатной оси или поворота вокруг оси (рис. 23, а, поверхность III). Двойной направляющей базой называется база, лишающая деталь или сборочную единицу четырех степеней свободы — двух перемещений вдоль двух координатных осей и поворотов вокруг этих же осей (рис. 23, б, поверхность IV). Двойной опорной называется база, лишающая деталь или сборочную единицу двух степеней свободы — перемещения вдоль двух координатных осей (рис. 23, в, поверхность V).

По конструктивному оформлению базы подразделяются на скрытые и конструктивно оформленные. К скрытым базам относятся мысленно проводимая плоскость, ось или точка, используемые в качестве одной из баз (рис. 24, II и III), к конструктивно оформленным — реальная поверхность детали или заменяющее ее сочетание поверхностей, используемое в качестве одной из баз (рис. 24, I).

В ряде случаев в качестве скрытых баз используют плоскости, мысленно проводимые перпендикулярно обрабатываемым поверхностям через оси симметрии детали или параллельно им. Нередко скрытые базы, материализуют, т. е. на поверхность детали разметкой наносят риски, которые представляют собой следы пересечения скрытых баз с поверхностью детали. На рис. 25 показана схема образования скрытых баз на кронштейне и их материализации путем нанесения разметочных рисок и накернивания. Установочной базой кронштейна является нижняя плоскость с четырьмя отверстиями; она же является и основной базой, так как этой плоскостью кронштейн присоединяется к соответствующему узлу машины. Так как верхняя часть кронштейна является направляющей и неизменность ее положения — это конструктивное требование, а обрабатывается только установочная база, то приходится пользоваться скрытыми базами, образующими необходимое количество опорных точек, которые обеспечивают неподвижность обрабатываемой заготовки (ребро кронштейна и отверстие в верхней части).

Скрытые базы материализуют также в виде технологических приливов, используемых при установке заготовки на станке или в приспособлении.

Для повышения точности изготовления деталей, а, следовательно, и лучших эксплуатационных результатов необходимо стремиться к тому, чтобы конструкторские и технологические базы представляли собой одни и те же поверхности. Если конструкторские и технологические базы не совпадают, возникают погрешности базирования (измерения), что приводит к необходимости перерасчета допусков.

При обработке деталей для их ориентации могут быть использованы базы, состоящие из одной, двух или трех базирующих поверхностей и несущие в общей сложности три, четыре, пять или шесть опорных точек. Чем проще установочная база, тем меньше в нее входит базирующих поверхностей и меньше содержится опорных точек, тем проще и дешевле приспособление для закрепления детали на станке. Поэтому при выборе базы необходимо стремиться использовать наименьшее число базирующих поверхностей с наименьшим числом опорных точек.

В современном производстве базирование обрабатываемой заготовки по опорным установочным базам позволяет осуществить автоматизацию обработки в пределах заданной точности, которая обеспечивается заранее установленным на требуемый размер режущим инструментом или использованием упоров и копиров, причем обрабатываемые заготовки должны занимать на станке одно и то же положение.