Назначение технологических баз

Одним из наиболее сложных и принципиальных разделов проектирования технологических процессов механической обработки является назначение технологических баз. От правильности решения вопроса о технологических базах в значительной степени зависят: фактическая точность выполнения линейных размеров, заданных конструктором; правильность взаимного расположения обработанных поверхностей; точность обработки, которую должен выдержать рабочий при выполнении запроектированной технологической операции; степень сложности и конструкция необходимых приспособлений, режущих и мерительных инструментов; общая производительность обработки заготовок.
При автоматизации производства, развитии гидрокопировальных устройств и применении станков с числовым программным управлением (в том числе обрабатывающих центров) значение правильного выбора технологических баз еще более возрастает, так как все эти виды обработки основываются на принципе автоматического получения размеров, в котором технологическая база является одним из основных составляющих элементов.
В связи с этим вопрос о выборе технологических баз решается технологом в самом начале проектирования технологического процесса одновременно с вопросом о последовательности и видах обработки отдельных поверхностей заготовки. При этом назначение технологических баз начинается с выбора технологической базы для выполнения первой операции.

ПРИНЦИП СОВМЕЩЕНИЯ (ЕДИНСТВА) БАЗ

Суть принципы в том, что технолог должен совмещать свою технологическую базу с конструкторской. При нарушении этого принципа неизбежно возникает дополнительная погрешность размеров, названная погрешностью базирования и равная допуску на размеры, соединяющие на чертеже несовмещенные конструкторские и технологические базы. Появление погрешности базирования вынуждает технолога пересчитывать размеры и допуски в сторону ужесточения последних, но это не всегда помогает.

Сказанное можно проиллюстрировать следующим примером. При обработке паза на глубину 10Н14 (рис. 9.19, а) для упрощения конструкции приспособления удобно установить заготовку на нижнюю поверхность В (рис. 9.19, г). Так как дно паза С связано размером 10^+0,36 с верхней плоскостью А, эта плоскость является для паза конструкторской базой. В этом случае технологическая база — поверхность В не совпадает с конструкторской и не связана с ней ни размером, ни условием правильного взаимного расположения. Поскольку при работе на настроенном станке расстояние от оси фрезы до плоскости стола сохраняется неизменным (к = const), а следовательно, постоянен и размер с, отсутствующий на чертеже, то размер глубины паза а = 10^{+0,36 мм не может быть выдержан, так как на его}

Рис. 9.19 Фрезерование паза от опорной технологической базы В, не совпадающей с конструкторской.

колебание непосредственно влияет погрешность размера b = 50_{-0,62 мм, выдерживаемого на предыдущей операции (рис. 9.19, б). Очевидно, что на операционном эскизе фрезерования паза в этом случае следует поставить технологический размер с, точность которого не зависит от предыдущей операции, а конструкторский размер а = 10}^{+0,36 мм целесообразно с эскиза снять. Расчет технологического размера с, а также нового технологического допуска размера b можно произвести, исходя из размерной цепи, приведенной на рис.9.19, в. Из рисунка видно, что с=b—а = 50 — 10 = 40 мм.}

Допуск размера с определяется из той же размерной цепи, в которой замыкающим размером является конструкторский размер а = 10^+0,35, так как весь расчет производится на основании предпосылки, что размер а должен быть автоматически получен в пределах заданного конструктором допуска при выполнении составляющих размеров цепи b и с в пределах установленных для них допусков. По методу расчета РЦ на максимум и минимум Та = Тb + Тс, откуда Тс = Та — Тb. Подставляя соответствующие значения, получаем Тс = 0,36-0,62. Так как допуск — величина сугубо положительная и отрицательной быть не может, полученное уравнение не может быть решено без увеличения уменьшаемого или без уменьшения вычитаемого. Допуск размера а задан конструктором и не может быть увеличен, поэтому единственным способом решения поставленной задачи является уменьшение вычитаемого, т. е. ужесточение допуска на размер b. Уменьшение Тb следует произвести таким образом, чтобы на размер b и на технологический размер с были установлены технологически выполнимые допуски. Так как с технологической точки зрения сложность выполнения размеров b и с одинакова (оба размера лежат в одном интервале размеров и получаются на горизонтально-фрезерном станке от опорной технологической базы), допуск размера b ужесточается до величины Тb = 0,18 мм, равной половине допуска исходного размера а. В этом случае на технологический размер с можно назначить допуск, близкий установленному допуску размера b.

Окончательно размер b назначается с допуском, равным ближайшему стандартному с сохранением установленного чертежом минусового отклонения поля допуска от номинала. Тогда расчетный допуск технологического размера

Тс = 0,36 — 0,16 = 0,20 мм.

Таким образом, в связи с несовпадением технологической и конструкторской (измерительной) баз рабочему фактически приходится выдерживать заметно более жесткие допуски по сравнению с допусками, установленными конструктором. Если столь значительное повышение требуемой точности обработки приведет к чрезмерному снижению производительности и возрастанию себестоимости продукции, то может оказаться целесообразным использовать специальное приспособление, позволяющее осуществить фрезерование паза непосредственно от конструкторской базы А. Схема подобного приспособления изображена на рис. 9.20, а. Технологическая контактная база — плоскость А является одновременно конструкторской базой, от которой без всяких пере счетов непосредственно выдерживается конструкторский размер а = 10^{+0,36 мм. Колебание размера b никак не отражается на точности получения конструкторского размера, поэтому ужесточения допусков здесь производить нет необходимости.}

На рис. 9.20, б показано фрезерование паза комплектом фрез одновременно с плоскостью А. Так же, как и в предыдущем случае,

Рис. 9.20 Фрезерование паза от технологической базы А, совпадающей с конструкторской.

паз обрабатывается от технологической базы — плоскости А (являющейся здесь настроечной), совпадающей с конструкторской. Конструкторский размер а = 10^{+0,36 мм выдерживается без всяких пересчетов, и никакого ужесточения допусков, установленных конструктором, здесь также не требуется. Плоскость В служит контактной  технологической базой для обработки плоскости А на размер b, который тоже может выполняться с установленным чертежом допуском Тb — 0,62 мм без его ужесточения. Рассмотренные на рис. 9.19 и 9.20 примеры обработки призматической заготовки с прямоугольным пазом показывают, что при разработке технологических процессов технолог может использовать различные виды технологических баз. Варианты возможных технологических процессов имеют свои достоинства и недостатки. Например, при обработке заготовки от контактных технологических баз, несовмещенных с конструкторскими базами (рис. 9.19), возникает необходимость пересчета размеров и значительного ужесточения допусков, что приводит к снижению производительности и удорожанию обработки. Зато для изготовления заготовки не требуется специальных приспособлений или инструментов. При обработке заготовки от контактных технологической базы, совмещенной с конструкторской (рис. 9.20, а), имеется возможность непосредственно выдерживать конструкторские размеры баз пересчета и ужесточения данных конструктором допусков, а следовательно, и без снижения производительности обработки, однако требуется создавать специальное и не всегда удобное приспособление. Если размеры выдерживаются от настроечной технологической базы, совмещенной с конструкторской (рис. 9.20, б), пересчитывать и ужесточать допуски также не приходится, но для выполнения операции требуется набор режущих инструментов. Выбор наилучшего варианта технологического процесса производится на основании технико-экономического расчета с учетом конкретных условий производства. Вторым важным принципом, которым следует руководствоваться при назначении баз, является принцип постоянства баз.}

ПРИНЦИП ПОСТОЯНСТВА БАЗ

Принцип постоянства баз заключается в том, что при разработке технологического процесса необ-ходимо стремиться к использованию одной и той же технологической базы, не допуская без особой необходимости смены технологических баз (не считая смены черновой базы).

При нарушении этого принципа неизбежно возникает дополнительная погрешность взаимного расположения поверхностей, обработанных от разных баз.

Стремление осуществить обработку на одной технологической базе объясняется тем, что всякая смена технологических баз увеличивает погрешность взаимного расположения поверхностей, обработанных от разных технологических баз, дополнительно внося в нее погрешность взаимного расположения самих технологических баз, от которых производилась обработка поверхностей. Например, если на заготовке, изображенной на рис. 9.21, а, требуется обеспечить совмещение оси симметрии четырех малых отверстий с осью центрального отверстия в пределах допустимой погрешности = ±0,1 мм, а расточка центрального отверстия на токарном станке (рис. 9.21, б) и сверление четырех малых отверстий в кондукторе (рис. 9.21, в) выполняются при использовании различных баз А и В, то фактическая величина смещения осей возрастает на величину погрешности взаимного расположения использованных баз, т. е. на величину допуска на размер 100. Это подтверждает расчет технологической размерной цепи (рис. 9.21, г):

 

Рис. 9.21 Применение принципа постоянства баз при расточке и сверлении.

 

В связи с тем, что сверление малых отверстий выполняется по кондуктору, расстояние между ними (размер 60) выполняется точно, поэтому в расчете размер 30 условно принят постоянным. Нетрудно убедиться в том, что при выполнении обеих операций от неизменной базы (например, от плоскости А) колебание величины смещения осей уменьшается, так как оно определяется из более короткой технологической размерной цепи (рис. 9.21, д), не включающей в себя размер 100, т. е.:

При этом требование чертежа о совмещении осей в пределах погрешности ±0,1 мм выполняется. Сохранение постоянной технологической базы при обработке заготовок на различных операциях снижает погрешности взаимного расположения обработанных поверхностей, однако на практике встречаются случаи, когда выполнение этого требования приводит к чрезмерному усложнению конструкции приспособлений и их удорожанию. В этих случаях технолог вынужден заменять технологические базы, выбирая наиболее удобные и производя соответствующие расчеты увеличения погрешности взаимного расположения поверхностей.

При решении вопроса о том, какую из разновидностей технологических баз лучше всего применить в проектируемом технологическом процессе, следует учесть изложенные выше данные об особенностях проверочных, настроечных и контактных технологических баз.

Наиболее целесообразно и удобно использовать настроечные технологические базы при построении технологического процесса по принципу концентрации операций, когда обработка заготовки осуществляется за небольшое число сложных по своему содержанию операций с применением комбинированного многолезвийного и фасонного инструмента и сложных настроек станков при многопозиционной обработке, при обработке на копировальных станках, автоматах, станках с ЧПУ и при групповой обработке.

При разработке технологического процесса обработки крупных и точных заготовок единичного производства, когда затраты времени на их установку и выверку составляют лишь незначительную часть основного времени обработки заготовки, а изготовление крупных и сложных специальных приспособлений, необходимых при использовании настроечных и контактных технологических баз, экономически не оправдывается, допускается применение проверочных технологических баз. В обычных условиях крупносерийного производства проверочные технологические базы следует использовать только в виде исключения при обработке особо точных заготовок и сборочных единиц, когда их высокая точность не может быть достигнута с помощью других разновидностей технологических баз.

При работе с новейшими измерительными и управляющими устройствами, ускоряющими и автоматизирующими выверку положения заготовок на станках, применение проверочных баз становится рациональным не только при серийном, но и массовом производстве, особенно в случае необходимости достижения высокой точности расположения обработанных поверхностей.