обычно с пригоночными операциями на сборке, становится неоправ­ данным.

Однако иногда (в крупном машиностроении, при единичном производстве сложных, дорогих и точных машин) применение про­ верочных сборочных баз целесообразно.

Во всех случаях вопрос о целесообразности использования проверочных сборочных баз и пригоночных работ на сборке дол­ жен решаться на основе проведения соответствующих технико­ экономических расчетов.

Измерительная (контрольная) база

Измерительной (контрольной) базой детали называется сово­ купность поверхностей, линий или точек, от которых произво­ дится отсчет размеров при измерении детали или по которым производится проверка взаимного расположения ее поверхностей (параллельность, перпендикулярность).

Измерительные базы связываются с контролируемыми поверх­ ностями детали непосредственными размерами или определенными условиями.

Технологическая база

Технологической (установочной) базой детали называется сово­ купность поверхностей, линий или точек, относительно которых ориентируется при изготовлении детали поверхность, обрабаты­ ваемая на данной операции.

С представлением о технологических базах как совокупности поверхностей, по отношению к которым ориентируются обрабаты­ ваемые поверхности детали, связано понятие о направленности технологических размеров.

Вконструкторском чертеже отдельные ее поверхности связы­ ваются размерами и техническими условиями, определяющими правильность их взаимного расположения (параллельность не­ скольких плоскостей или их взаимная перпендикулярность и т. д.). При этом не возникает вопроса о том, какая из указанных по­ верхностей должна быть параллельна другой: плоскость А па­ раллельна плоскости В или наоборот плоскость В параллельна плоскости А. Для конструктора такой вопрос является праздным, так как ему важно, чтобы в готовой детали обе указанные плоскости были взаимно параллельны.

Вотличие от конструктора, технолог, проектирующий техноло­ гический процесс, видит в чертеже детали не одну деталь с кон­ фигурацией и размерами, заданными конструктором, а рассма­ тривает ряд форм и размеров этой детали в процессе ее превра­ щения из заготовки в готовое изделие.

Начиная с первой операции обработки детали, ее обрабатывае­ мые поверхности ориентируются по отношению к технологическим базам. При этом обрабатываемая поверхность располагается на

определенном расстоянии от технологической базы (точнее: от одной из ее базирующих поверхностей), заданном размером, ко­ торый в этом случае получает направление (плоскость А фрезе­ руется на заданном размером расстоянии от плоскости В или шлифуется параллельно плоскости В и т. д.).

Понятие о направленности технологических размеров, выдер­ живаемых от технологических баз, важно для расчетов техноло­ гических размерных цепей, правильного распределения припусков на обработку поверхностей, связанных общим размером (припуски даются «на толщину» детали, т. е. на две обрабатываемые поверх­ ности), и в некоторых других случаях технологического проек­ тирования.

Следует отметить, что при конкретных технологических расче­ тах размеров, определяющих расположение обрабатываемых по­ верхностей по отношению к технологическим базам, приходится иметь дело не с базой в целом, как совокупностью базирующих поверхностей, а лишь с ее отдельными базирующими поверх­ ностями, с которыми связаны рассчитываемые размеры. При этом в расчетах могут участвовать размеры, проставленные от любой из базирующих поверхностей технологической базы (главной, направляющей, упорной, двойной направляющей и т. д.). Таким образом, каждая из базирующих поверхностей технологической базы включается в свою линейную размерную цепь, расположен­ ную перпендикулярно к этой базирующей поверхности. В зависи­ мости от способа применения базирующих поверхностей при обработке деталей они подразделяются на о п о р н ы е , н а ­ с т р о е ч н ы е и п р о в е р о ч н ы е б а з и р у ю щ и е п о ­ в е р х н о с т и .

Опорные базирующие поверхности. Базирующие поверхности технологической базы называются опорными в тех случаях, когда они непосредственно соприкасаются с соответствующими уста­ новочными поверхностями приспособления или станка.

При обработке деталей по принципу автоматического полу­ чения размеров требуемая точность может быть получена сравни­ тельно легко путем настройки станка относительно опорных ба­ зирующих поверхностей деталей. Так, точность размера а (см. рис. 1, а), проставленного от опорной базирующей поверхности В, обеспечивается при настройке станка установкой оси фрезы на

расстояние Ь = а + от плоскости стола фрезерного станка,

на котором устанавливается обрабатываемая деталь своей опорной базирующей поверхностью, являющейся в данном случае главной базирующей поверхностью.

Очевидно, что смена деталей, обрабатываемых при неизменной настройке станка, не будет влиять на получаемый размер детали, и он будет одинаков для всей партии деталей, обработанных при данной настройке станка (не принимая во внимание рассеивание

размеров деталей под влиянием всевозможных причин случайного характера и не учитывая погрешности установки детали).

Аналогично неизменным будет размер а у партии деталей, изготовленных на револьверном станке (см. рис. 1, б). Установка упора этого стайка гарантирует сохранение расстояния подрез­ ного резца, обрабатывающего торец детали 2, до упорного торца зажимной гильзы, равного этой величине а.

Технологическая база, состоящая из опорных базирующих поверхностей, называется опорной.

Опорные технологические базы, обеспечивая необходимую точ­ ность обработки партии деталей на настроенных станках, не требуют сложной настройки станка и чрезвычайно широко при­ меняются в крупносерийном производстве. Неудобство промера обрабатываемой детали непосредственно на станке, связанное с использованием опорных базирующих поверхностей, не является сколько-нибудь существенным, так как точность обработки здесь определяется настройкой станка и промеры каждой детали не нужны.

Настроечные базирующие поверхности. При работе на на­ строенных стайках наивысшая точность размеров изготовляемой детали получается тогда, когда эти размеры проставлены непо­ средственно от тех поверхностей детали, относительно которых может быть произведена настройка станка, т. е. могут быть вы­ ставлены упоры станка или режущие инструменты.

Для осуществления настройки станка относительно определен­ ных поверхностей деталей, необходимо, чтобы эти поверхности занимали при смене деталей данной партии на станке неизменное положение относительно упоров станка, определяющих конечное положение обрабатывающего инструмента. К таким поверностям (занимающим неизменное положение на станке) относятся, в пер­ вую очередь, опорные поверхности детали, что и предопределяет широкое их использование в крупносерийном производстве в ка­ честве опорных технологических базирующих поверхностей. По­ верхности, образуемые на детали при данной операции и связан­ ные с другими обрабатываемыми поверхностями непосредствен­ ными размерами, также являются базирующими. Так, если у детали, изображенной на рис. 56, требуется обработать поверх­ ности А и В, связанные между собой размером Ь, то наилучшим способом обработки будет такой, когда обе эти поверхности обра­ батываются одновременно за одну установку. При этом настройка станка, обеспечивающая выполнение интересующего нас размера, осуществляется относительно одной из обрабатываемых поверх­ ностей детали (безразлично А или В) путем подбора размеров

В приведенном примере обработки поверхности В одновре­ менно с поверхностью А опорная поверхность детали не может рассматриваться как технологическая базирующая поверхность для обрабатываемой поверхности В, так как правильность распо­ ложения поверхности В по отношению к поверхности А и точность выполнения размера Ъ не зависят от положения поверхности С. Поэтому технологической базирующей поверхностью при обра­ ботке плоскости В служит поверхность А, обрабатываемая при той же установке.

Другим примером использования поверхности, обработанной за одну и ту же установку, в качестве технологической базирующей поверхности может служить обработка детали на револьверном станке (рис. 57). Заготовка опирается поверхностью М на соответ­ ствующий упор зажимного устройства станка; однако эта поверх­ ность, являясь опорной технологической базирующей поверх­ ностью для обработки торца А детали на размер h, не будет тако­ вой для всех остальных торцовых поверхностей детали (В, С, D, Е), обрабатываемых на размеры b, с, к, а. Положение поверх­ ностей В, С, D и Е определяется при настройке станка не поло­ жением поверхности М, а положением поверхности А, относи­ тельно которой производится установка упоров. В этом случае поверхность А, обрабатываемая при той же установке, что и рас­ сматриваемые поверхности В , С, D, Е, является для них техноло­ гической базирующей поверхностью, называемой нами настроеч­ ной базирующей поверхностью. Аналогично этому в примере, приведенном на рис. 56, плоскость А явилась настроечной бази­ рующей поверхностью для обрабатываемой плоскости В.

Настроечной базирующей поверхностью называется поверхность детали, по отношению к которой ориентируются обрабатывае­ мые поверхности, связанная с этими поверхностями непосредствен­ ными размерами и образуемая при одной установке с рцссматрц-

ваемыми обрабатываемыми поверхностями детали. Настроечная базирующая поверхность обычно связывается непосредственным размером с опорной базирующей поверхностью детали.

При построении операции обработки детали с использованием настроечной базирующей поверхности опорная поверхность де­ тали является технологической базирующей поверхностью только для обработки самой настроечной базирующей поверхности, с ко­ торой она связана непосредственным размером. Технологической базой для обработки всех остальных поверхностей деталей в этом случае служит не опорная, а настроечная базирующая поверх­ ность детали.

Деталь в зависимости от конфигурации и предъявляемых к ней требований может иметь несколько настроечных базирующих поверхностей одного направления размеров, что в известной сте­ пени затрудняет настройку станка, однако создает преимущество непосредственной простановки размеров между поверхностями, взаимное расположение которых важно для готового изделия.

В некоторых случаях при построении операции обработки детали сложной конфигурации может быть использовано несколько настроечных базирующих поверхностей разных направлений.

Технологическая база, состоящая из настроечных базирующих поверхностей, называется настроечной базой.

К методу работы по настроечной базе относятся всевозможные способы точной расточки нескольких отверстий и другие подобные им операции, при которых режущий инструмент перемещается от одной обработанной поверхности к другой поверхности детали на требуемое по чертежу расстояние между ними с помощью специальных шаблонов, отсчетных устройств станка или согласно заданной программе. Очевидно, что в подобных случаях может быть использовано несколько настроечных базирующих поверх­ ностей разных направлений.

Применение настроечных технологических баз значительно расширяет возможности простановки размеров на чертежах де­ талей, так как позволяет устанавливать размеры без повышения их точности не только непосредственно от опорных поверхностей, но также и от измерительных (контрольных) поверхностей, кото­ рые могут быть использованы в качестве настроечных базирующих поверхностей.

Применение настроечных баз способствует упрощению при­ способлений для обработки деталей, концентрации операций тех­ нологического процесса и сокращению общего числа операций, делает возможным промеры деталей непосредственно на станке. Некоторое усложнение наладки станка, связанное с использова­ нием настроечной базы, компенсируется в крупносерийном про­ изводстве указанными преимуществами применения этих баз.

Особенно ярко выявляются преимущества использования на­ строечных баз при применении автоматов, многорезцовых станков,

станков с копировальными устройствами (гидросуппорты и т. п.) и станков с программным управлением и обрабатывающих цент­ ров, которые требуют создания сложных концентрированных опе­ раций, а также при многопозиционной обработке.

Опорная и настроечная технологические базы широко исполь­ зуются в крупносерийном производстве при настройке станков, работающих по методу автоматического получения размеров.

Как было показано выше (см. рис. 35), при установке детали в приспособлениях на опорной базирующей поверхности всегда возникает погрешность установки А,,, являющаяся одной из причин рассеивания размеров деталей, проставленных от опор­ ных баз, и увеличивающая об­

поверхностям.

Проверочной базирующей поверхностью называется поверхность обрабатываемой детали, по которой происходит выверка положе­ ния этой детали на станке или установка режущего инструмента.

Характерным примером использования проверочной базирую­ щей поверхности в мелкосерийном производстве крупного маши­ ностроения может служить операция расточки гнезд подшипников фундаментной рамы двигателя (рис. 58).

Для обеспечения параллельности оси растачиваемых гнезд подшипников по отношению к плоскости соединения фундамент­ ной рамы с блоком цилиндров (плоскость А) при установке рамы на расточном станке тщательно по точным ватерпасам выверяют положение плоскости А , являющейся технологической провероч­ ной базирующей поверхностью детали. Правильное положение этой поверхности достигается применением специальных клиновых подкладок, которые помещаются между опорной плоскостью де­ тали В (отнюдь не являющейся в этом случае базовой поверхно­ стью детали) и опорами С.

Как следует из приведенного примера, при работе по технолог гическим проверочным базирующим поверхностям точность и качество опорных поверхностей детали (плоскбсти В) не дкдзад*

ваю? особого влияния на точность обработки детали. Этот метод не требует применения сложных приспособлений для ориентировки детали на станке, необходимых при обработке по методу опор­ ных баз.

Указанные достоинства использования проверочных базирую­ щих поверхностей обеспечили широкое применение этого метода в мелкосерийном производстве, где изготовление сложных при­ способлений и дополнительная точная обработка опорных баз нерентабельны, а увеличение потери времени на выверку детали на станке незначительно по сравнению с общим временем обра­ ботки детали.

В качестве проверочных базирующих поверхностей в мелко­ серийном производстве часто используются обрабатываемые по­ верхности детали. Например, при расточке отверстия в эксцен­ трично изготовленной отливке для уменьшения влияния неравно­ мерности припуска на расточку и устранения возможности появле­ ния черноты в отдельных местах расточенного отверстия токарь перед расточкой выверяет установку детали в четырехкулачковой планшайбе по внутреннему необработанному еще отверстию, добиваясь его концентричности к оси вращения. В этом случае обрабатываемая поверхность отверстия служит при установке детали в качестве технологической проверочной базирующей поверхности. Аналогично этому при необходимости отфрезеровать одну сторону плоской детали при ее установке на опорной уста­ новочной базе пришлось бы снять значительный слой металла (вследствие непараллельности плоскостей детали до обработки). При использовании обрабатываемой поверхности в качестве про­ верочной технологической базы и при предварительной выверке установки детали по этой поверхности припуск на обработку, а следовательно, и затрачиваемое время на выполнение операции значительно снижаются.

Другой разновидностью проверочных баз являются всевоз­ можные разметочные риски и керна, по отношению к которым ориентируется режущий инструмент при обработке деталей.

Метод работы по проверочным базам, наиболее распростра­ ненный в мелкосерийном производстве крупного и среднего ма­ шиностроения, находит применение в некоторых случаях и на предприятиях точного машиностроения и приборостроения в круп­ носерийном производстве.

Интересным примером использования проверочной базы для изготовления особо точной детали оптического прибора может служить нарезание зуба отсчетного червячного колеса прибора.

По условиям своей работы в приборе начальная окружность зубчатого венца детали должна быть строго концентрична поса­ дочному наружному цилиндру А (см. рис. 60), являющемуся сбо­ рочной базой детали. Неконцентричность этих поверхностей не­ посредственно отражается на появлении ошибки прибора при

отсчетах углов и не может быть допущена свыше 0,005 мм (что соответствует допуску на биение начальной окружности зубчатого венца по отношению к посадочной цилиндрической поверхности в пределах 0,01 мм).

Биение нарезанного зуба вызывается, как известно, неточно­ стями механизмов зуборезного станка (величиной радиального биения шпинделя станка, в котором крепится оправка), неточно­ стями изготовления оправки для крепления детали на станке (эксцентричностью поверхности оправки, ориентирующей деталь на станке по отношению к поверхности конуса оправки, которым

она крепится в шпинделе зуборезного стайка), и на­ конец, эксцентричностью посадки детали на оправке вследствие наличия зазо­ ра 5 между посадочной поверхностью оправки и опорной базой детали.

Как следует из рис. 59, эксцентричность нарезае­ мого зубчатого венца де­ тали в наиболее неблаго­ приятном случае может состоять из суммы всех рассмотренных эксцентри­ ситетов

етах = + е2 + е3.

Современные точные зуборезные станки выпускаются с бие­ нием шпинделя в пределах 0,01—0,02 мм, т. е. с эксцентрисите­ том ег = 0,005 мм. Точность изготовления зуборезных оправок обычно обеспечивает взаимную концентричность посадочного диаметра оправки и ее конуса в пределах е2 = 0,003ч-0,005 мм.

Посадка заготовки шестерени на гладкий цилиндр оправки даже при применении метода подбора заготовок, имеющих оди­ наковые отклонения размера посадочного диаметра по отношению к соответствующим оправкам из комплекта оправок, практически не может исключить появление зазора, достигающего обычно значения S = 0,003-^0,006 мм на диаметр, что создает эксцен­ триситет в пределах е3 = 0,0015-^0,003 мм.

Вследствие вышеизложенного при попытке использовать для нарезания зуба данного червячного колеса опорную технологи­ ческую базирующую поверхность (в качестве которой естественно принять сборочную базу детали, т. е. ее наружную цилиндриче­ скую поверхность А) эксцентричность нарезаемого зубчатого венца по отношению к сборочной базе А будет изменяться в за­ висимости от фактического взаимного расположения трех эксцен-

триситетов (ег, е2,. е3), достигая иногда своего максимального значения,

Для обеспечения концентричности нарезаемого венца по отно­ шению к сборочной базе детали при выполнении этой операции на некоторых заводах применяется технологическая проверочная база, в качестве которой используется сборочная база детали — ее наружная цилиндрическая поверх­ ность А. При этом деталь устанавли­ вается на зуборезной оправке по вну­ треннему диаметру с зазором 5 в пре­ делах допуска 3-го класса точности этого отверстия (рис. 60).

Перед нарезанием зуба установка детали по отношению к оси вращения зуборезного станка тщательно выве­ ряется индикатором по проверочной технологической базирующей поверх­ ности А — имеющееся биение этой базы устраняется при вращении шпинделя (в пределах чувствительности хорошего индикатора).

Метод работы по проверочной базе, связанный с некоторой затратой времени на установку детали по индикатору, в данном случае полностью оправдывается обеспечением исключительно высокой точности взаимного расположения ответственных по­ верхностей детали (концентричности начальной окружности чер­ вячного венца и цилиндрической поверхности А, являющейся сборочной базирующей поверхностью детали), недостижимой при других способах изготовления этой детали.

Довольно распространенным случаем применения настроечных баз в крупносерийном производстве является базирование на стайках корпусных и т. п. деталей по ранее изготовленным (отли­ тым или обработанным) отверстиям с помощью установочных штырей. После закрепления деталей в приспособлениях устано­ вочные штыри вынимаются из детали, давая возможность произ­ вести чистовую обработку этих отверстий.

Подобный метод обеспечивает высокую равномерность распре­ деления припуска на обработку отверстий (что бывает особенно важно при обработке на алмазнорасточных станках), а также пра­ вильное расположение обработанных поверхностей относительно оси базирующего отверстия.

Замена выверки положения детали по проверочной базе спе­ циальными штырями, центрирующими деталь по этой базе,

значительно сокращает затраты вспомогательного времени на уста­ новку детали, что делает применение этого метода базирования экономически целесообразным.

Технологическая база, состоящая из проверочных базирующих поверхностей, называется проверочной базой.

Так же как и проверочная сборочная база, проверочная тех­ нологическая база может быть реальной, образованной совокуп­ ностью материальных поверхностей, и условной, включающей в себя геометрические элементы (осевые линии, биссектрисы углов, линии симметрии). В последнем случае эти геометрические эле­ менты материализуются нанесением на детали разметочных рисок или созданием специальных приспособлений и устройств.

Во многих случаях базирования технологические базы вклю­ чают в себя одновременно и опорные, и проверочные или настроеч­ ные базирующие поверхности. В подобных случаях технологи­ ческая база является смешанной (опорно-проверочная или опорно­ настроечная базы) и ее свойства в разных направлениях оказы­ ваются разными в зависимости от того, какая по характеру базирующая поверхность (опорная, настроечная или проверочная) ориентирует обрабатываемую поверхность в рассматриваемом направлении размеров.

По своему значению для готового изделия технологические базы детали подразделяются на основные и вспомогательные (оперативные).

Основная технологическая база. Технологическая база, располо­ жение которой относительно обрабатываемой поверхности имеет существенное значение с точки зрения работы детали в собранном изделии, называется основной технологической базой ( или просто — основной базой).

Из определения следует, что в качестве основных технологи­ ческих баз деталей обычно служат окончательно обработанные конструкторские и сборочные базы, связанные с обрабатываемой поверхностью непосредственным размером или условием взаимной параллельности, перпендикулярности и т. д. Так, например, при нарезании зуба цилиндрической шестерни основной технологи­ ческой базирующей поверхностью является поверхность отверстия

вэтой шестерне, служащая в готовом изделии ее сборочной базой

исвязанная с начальной окружностью нарезаемого зубчатого венца требованием взаимной соосности.

Выбор одной из двух связанных между собой размером или условием сборочных баз в качестве технологической базы произ­ водится исключительно из технологических соображений (удоб­ ство базирования, упрощение технологии и приспособления и т. д.)

исовершенно не имеет значения с точки зрения получения конеч­ ной точности изделий. По принципу обратимости баз для обеспе­ чения соосности сборочных баз безразлично, нарезается ли ше­ стерня на оправке на основной базе (окончательно обработанном

отверстии) или это отверстие само окончательно обрабатывается относительно зубчатого венца, являющегося в этом случае основ­ ной базирующей поверхностью, как это имеет место при обработке закаленных шестерен.

При использовании в качестве технологических баз основных баз детали требуемые согласно чертежу размеры, связывающие конструкторские базы детали, получаются у детали непосред­ ственно, без каких-либо пересчетов. Это позволяет полностью использовать установленные конструктором допуски при выпол­ нении данных размеров, что является крупным преимуществом применения основных баз.

Вспомогательная (оперативная) технологическая база. Техноло­ гическая база, расположение которой относительно обрабатывае­ мой поверхности в готовом изделии непосредственного значения не имеет, называется вспомогательной (оперативной) базой.

К применению вспомогательных баз приходится прибегать в тех случаях, когда конструкция обрабатываемой детали исклю­ чает возможность использования основной базы детали в качестве технологической базы или требует для этого изготовления сложных или неудобных приспособлений.

При этом, однако, конструктивно необходимый размер обычно получается как замыкающий (исходный) размер некоторой размер­ ной цепи, составляющими размерами которой являются вспомо­ гательные размеры, выдерживаемые при обработке детали. Как известно, допуск замыкающего (исходного) размера размерной цепи равен сумме допусков составляющих размеров. Поэтому при использовании вспомогательных технологических баз и замене основных конструктивных размеров вспомогательными размерами точность фактически выдерживаемых при обработке деталей вспомогательных размеров должна устанавливаться технологом более высокой, чем точность, установленная конструктором на размеры, проставленные от конструкторских баз детали, необ­ ходимые для правильной работы собранного механизма.

В качестве иллюстрации изменения условий обработки детали при использовании основных и вспомогательных опорных техно­ логических баз, а также настроечных технологических баз, на рис. 61 и 62 приведено несколько вариантов базирования детали при обработке паза.

При обработке паза на глубину 10Л7 (рис. 61, а) для упроще­ ния конструкции приспособления бывает удобно установить де­ таль на нижнюю поверхность В (рис. 61, г). Так как дно паза С связано размером 10+0-36 с верхней плоскостью Л, эта плоскость является для паза конструкторской базирующей поверхностью. В этом случае поверхность В, с которой паз не связан в конструк­ торском чертеже ни размером, ни условием правильного взаим­ ного расположения, является вспомогательной технологической базирующей поверхностью.

Так как при работе на настроенном станке расстояние от оси фрезы до плоскости стола сохраняется неизменным (k — const), а следовательно, постоянен и размер с, установленный на чертеже, то размер глубины паза а — 10+°'36 мм не может быть выдержан,

В)

Рис. 61. Фрезерование паза от опорной вспомога­ тельной базирующей поверхности

так как на его колебание непосредственно влияет погрешность размера b — 50_0.02лш, выдерживаемого на предыдущей операции (рис. 61, б). Очевидно, что на операционном эскизе фрезерования паза в этом случае следует поставить размер с = 40 мм, точность

которого не зависит от предыдущей операции, а конструкторский размер а — 10+0-36 мм целесообразно с эскиза сиять. Расчет величины технологического размера с и его допуска, а также до­ пуска размера b = 50_0j62 мм, влияющего на образование кон­ структорского размера а = Ю+0-36 мм, может быть произведен исходя из размерной цепи, приведенной на рис. 61, в.

Как видно из размерной цепи, величина размера с определяется разностью с = b — а = 50 — 10 = 40 мм.

Таким образом, вместо колебания размера в пределах уста­ новленного конструкторским чертежом значения а — 10+0’36 мм размер изменяется в пределах 10±(и7лш, т. е. получает значения, заниженные по сравнению с размерами по чертежу на 0,17 мм.

Для увеличения фактического значения размера на 0,17 мм необходимо соответственно уменьшить величину расчетного раз­ мера с. Тогда размер с может быть получен из выражения

с = 40_0(17 — 0,17 = 39,83_0>17 м м .

Как легко заметить, последнее значение с может быть записано

Q 1 у

в виде с = 40_о'з4 м м , что соответствует по ОСТу значению с = = 40Лг

При дополнительной проверке колебания фактических значений конструкторского размера легко убедиться, что

йя5 = 50-(40_„,31) = 1 0 +м <;

анм — (50_од7) (40_0>17) = 10,

т. е. фактическое колебание размера находится в пределах уста­ новленного конструкторским чертежом значения а = 10+0-35 мм, а следовательно, расчет технологического размера с и пересчет

и с = 40Л4. Таким образом, в связи с работой от вспомогательной технологической базы рабочему фактически приходится выдер­ живать заметно более жесткие допуски, чем допуски, установлен­ ные конструктором. В рассмотренном случае вместо допусков 7-го класса, установленных чертежом, должны быть выдержаны допуски 4-го класса.

Если столь значительное повышение точности обработки по­ требует чрезмерного снижения производительности и повышения ее себестоимости, то может оказаться целесообразным создание специального приспособления, позволяющего осуществить фрезе­ рование паза непосредственно от конструкторской базирующей поверхности. Примером подобного приспособления служит устрой­ ство, схема которого изображена на рис. 62, а. Технологическая базирующая поверхность — плоскость А — является основной технологической базирующей поверхностью, от которой без вся­ ких пересчетов непосредственно выдерживается конструкторский размер а = 10+°-36лш. Колебание размера b никак не отражается

>на точности получения конструкторского размера а, поэтому ужесточения допусков здесь производить нет необходимости.

На рис. 62, б изображен случай фрезерования паза комплек­ том фрез одновременно с плоскостью А . В этом случае так же,

как и в предыдущем, паз обрабатывается от основной технологи­ ческой базирующей поверхности — плоскости А, являющейся здесь настроечной. Конструкторский размер а = 10+0-36 мм также выдерживается без всяких пересчетов, и никакого ужесточения допусков, установленных конструктором, при этом не требуется. Плоскость В является опорной технологической базирующей поверхностью для обработки плоскости А на размер Ь.

Как показывают рассмотренные на рис. 61 и 62 примеры обра­ ботки призматической детали с прямоугольным пазом, в ряде случаев разработки технологических процессов технолог имеет возможность использовать различные виды технологических баз. Варианты возможных технологических процессов могут иметь и достоинства и недостатки. Например, при обработке детали от вспомогательных опорных технологических баз (рис. 61) возни­ кает необходимость проведения пересчета размеров и допусков и значительного ужесточения последних. Это должно привести к снижению производительности и удорожанию обработки, но зато изготовление детали не требует ни специальных приспособ­ лений, ни инструментов.

При обработке детали от основной опорной технологической базы (рис. 62, а) имеется возможность непосредственно выдержи­ вать конструкторские размеры без пересчетов и ужесточения дан­ ных конструктором допусков, а следовательно, и без снижения производительности обработки, однако требуется создание спе­ циального и не всегда удобного приспособления.

В случае обработки детали (рис. 62, б), когда размеры выдер­ живаются от настроечной базы, пересчитывать размеры и уже­ сточать допуски также не приходится. Но для выполнения опера­ ции требуется набор режущих инструментов.

Какой из вариантов технологического процесса является наи­ лучшим, зависит от конкретных условий производства, и решение этого вопроса — далеко не простая задача, решаемая технологом с помощью технико-экономических расчетов.

При использовании вспомогательных технологических баз детали фактическая точность размеров, проставленных от ее кон­ структорских баз, зависит не только от точности получения со­ ставляющих размеров соответствующей размерной цепи, но также

технологической базы, т. е. зависит от погрешности базировки Дб, являющейся одной из причин рассеивания размеров деталей.

Необходимость ужесточения фактически выдерживаемых допу­ сков при обработке деталей от вспомогательных баз по сравнению с допусками, предписанными конструктором, затрудняет и удоро­ жает изготовление деталей и является главным недостатком при­ менения вспомогательных технологических баз. В отдельных случаях ужесточение допусков, имеющее место при переходе

ИЗ

на вспомогательные базы, столь значительно, что расчетные до­ пуски оказываются жестче достижимых точностей обработки де­ талей. Тогда приходится создавать сложные приспособления, рас­ считанные на обработку деталей от основных технологических баз, применять специальные наборы режущих инструментов для обра­ ботки от настроечных технологических баз или далее пересматри­ вать конструкцию деталей с целью придания ей такой конфигура­ ции, при которой обработка ее от основных технологических баз не вызывает особых затруднений.

В качестве вспомогательных технологических баз могут быть использованы любые обработанные поверхности детали, удобные для ее ориентировки и закрепления в приспособлении.

В тех случаях, когда конфигурация деталей не дает возможности выбрать технологическую базу, позволяющую удобно, устойчиво и надежно ориентировать и закрепить деталь в при­ способлении или на станке, прибегают к созданию искусственных вспомогательных баз.

Искусственной вспомогательной базой называется вспомога­ тельная база, которая создается исключительно для облегчения установки детали в приспособлении или на станке.

К категории искусственных вспомогательных баз относятся также такие вспомогательные базы, которые в целях повышения точности ориентировки обрабатываемой детали в приспособлении

Наиболее характерным примером применения искусственных вспомогательных баз является создание центровых отверстий, не требующихся для готового вала и необходимых исключительно из технологических соображений как вспомогательная техноло­ гическая база, используемая при обработке вала. После обработки вала центровые отверстия могут быть сохранены, если они не мешают при эксплуатации вала, или срезаны, когда их сохране­ ние по условиям эксплуатации недопустимо.

Если центровые отверстия используются при эксплуатации детали и являются конструктивно необходимыми, то они не могут рассматриваться в качестве искусственной вспомогательной базы, а являются, в зависимости от их роли в готовом изделии, основ­ ными или вспомогательными технологическими базами.

Другим примером искусственных вспомогательных баз может служить специальный прилив — бобышка, который создается на заготовках крупногабаритных турбинных лопаток для облегче­ ния установки лопаток в приспособлениях при их механической обработке. При механической обработке крупногабаритных тур­ бинных лопаток в качестве технологической базы часто исполь­ зуется хвостовик лопатки (основная технологическая база) и прилив — бобышка, специально созданная и обработанная для

использования в качестве технологической базы. После механиче­ ской обработки лопатки бобышка отрезается (рис. 63).

В случае, когда отдельные поверхности специального при­ лива — бобышки — входят в общее число базирующих поверх­ ностей технологической базы и вместе с ними несут на себе шесть опорных точек, бобышка должна быть отнесена к категории искус­ ственных вспомогательных баз.

Однако если все шесть опорных точек технологической базы размещаются на других поверхностях лопатки, например на ее хвостовике, и опорные точки, располагающиеся на технологи­ ческой бобышке, являются избыточными сверх шести, необходи­ мых для полной ориенти­ ровки детали, технологи­ ческая бобышка относится к категории искусствен­ ных дополнительных баз.

Как указывалось ранее, для полной ориентировки тела в пространстве необ­ ходимо и достаточно ли­ шить его шести степеней свободы, откуда следует, что для полного опреде­ ления положения детали

в приспособлении теоретически необходимо создать шесть опор­ ных точек. Однако при обработке некоторых деталей, отли­ чающихся малой жесткостью и большими размерами, при уста­ новке по шести опорным точкам с использованием полного ком­ плекта базирующих поверхностей, теоретически необходимого для создания технологической базы, происходит деформация обраба­ тываемой детали под действием силы тяжести и усилий резания, исключающая возможность достижения требуемой точности об­ работки.

В подобных случаях технолог вынужден применять для установки детали дополнительные базирующие поверхности, не­ сущие на себе дополнительные опорные точки (сверх шести, необходимых теоретически).

Дополнительными базирующими поверхностями называются базирующие поверхности, несущие на себе избыточные {сверх теоретически необходимых шести) опорные точки, необходимые для предотвращения деформации детали при обработке под действием силы тяжести, усилий резания или других при­ чин.

Дополнительные базирующие поверхности могут быть есте­ ственными, т. е. могут быть поверхностями детали, полученными в процессе ее обработки в соответствии с требованиями чертежа, или искусственными, созданными на детали специально для ее

На рис. 64 и 65 приводятся схемы классификации баз и бази­ рующих поверхностей, применяемых непосредственно конструк­ торами, технологами и цеховыми работниками при конструиро­ вании, проектировании технологических процессов и приспособле-

Рис. 64. Схема классификации баз

ний, при механической обработке и сборке узлов и машин, а также при анализе точности обработки при тех или иных методах уста­ новки деталей в приспособлениях.

8. ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ БАЗ ПРИ ОБРАБОТКЕ ДЕТАЛЕЙ

Применение опорных технологических баз

Как уже указывалось, применение опорных баз при работе на настроенных станках обеспечивает требуемую точность обра­ ботки деталей при чрезвычайно простой настройке станка и ис­ пользовании весьма несложных и удобных приспособлений. Это обусловливает широкое применение опорных баз в крупносерий­ ной промышленности.

Опорные технологические базы особенно широко используются в крупносерийном машиностроении и приборостроении при выпол­ нении максимально дифференцированных операций, определяе­ мых одним или двумя переходами.

Применение настроечных технологических баз

Настроечные технологические базы очень удобны при изго­ товлении деталей, имеющих значительное количество линейных размеров, когда простановка замеров от единой измерительной базы особенно целесообразна. При изготовлении подобных деталей на револьверных станках или автоматах из пруткового материала такой метод простановки размеров является наиболее распро-

страненным. Изображенная на рис. 66, а деталь окуляра оптиче­ ского прибора, изготовляемая на револьверном станке из прутка латуни, без всяких затруднений может быть обработана при минимальной затрате времени за одну операцию по всем поверх­

ров детали непосредственно не участвуют; сложная конфигу­ рация детали фактически получается при 3 и 4-м переходах на­ стройки.

Несмотря на кажущуюся сложность настройки станка для выполнения 3—4-го переходов, требующих одновременной ра­ боты трех (4-й переход) и шести (3-й переход) режущих инстру­ ментов, эта настройка на практике не вызывает затруднений и вполне оправдывается достигаемой высокой производительностью операции. Осуществление этой настройки упрощается тем, что получение точных диаметральных размеров d x — 24Л3 и d =29Х3 выделено в особый 4-й переход. Окончательные же линейные

Н9

4)до минимума сократить количество операций, а следова­ тельно, и весь производственный цикл обработки детали;

5)максимально упростить промеры размеров, выдерживаемых

при данной операции. Так, например, промер размеров е й f (рис. 66, а) с помощью специальных шаблонов значительно проще, чем промер шаблонами цепных размеров ей п (рис. 66, б).

Применение настроечных технологических баз также целе­ сообразно при обработке деталей сложного контура на токарно­ револьверном станке с помощью комбинированного многолезвий­ ного инструмента и при обработке плоскостных деталей на фрезер­ ных станках наборами дисковых и фасонных фрез.

Применение проверочных технологических баз

Недостатки применения проверочных технологических баз, связанные с затратой значительного времени на выверку каждой детали при установке ее на станке, недопустимые при обработке больших партий деталей, ограничивают использование этих баз мелкосерийным производством.

В крупносерийном машиностроении применение проверочных технологических баз может быть допущено лишь в отдельных случаях, когда использование опорных или настроечных баз по каким-либо причинам невозможно. Конструктор, проектирующий изделие для производства его крупными сериями, и технолог, разрабатывающий технологию изготовления деталей, должны учитывать недостатки применения проверочных баз и стремиться создавать такую конструкцию деталей, которая позволила бы изготовить их с помощью опорных или настроечных технологи­ ческих баз.

Примеры наиболее часто встречающихся в машиностроении ^^приборостроении случаев применения технологических баз приведены в табл. 9.

9. НАЗНАЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ БАЗ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Одним из наиболее сложных и принципиальных разделов проектирования технологических процессов механической обра­ ботки является назначение технологических баз и базирующих поверхностей. От правильности решения вопроса о технологи­ ческих базах в значительной степени зависят: фактическая точ­ ность выполнения размеров, заданных конструктором; правиль­ ность взаимного расположения ^обрабатываемых поверхностей; точность обработки, которую должен выдержать рабочий при выполнении запроектированной технологической операции; сте­ пень сложности и конструкция необходимых приспособлений, режущих и мерительных инструментов; общая производительность обработки детали.

детали только один раз, при выполнении первой операции. Все последующие операции и установки детали должны осуществляться на обработанных базирующих поверхностях.

Для того чтобы обеспечить правильное взаимное расположение системы обработанных поверхностей детали относительно необра­ ботанных, в качестве черновой техно­ логической базы целесообразно выби­ рать совокупность поверхностей, остающихся необработанными.

На рис. 68 изображен корпус под­ шипника, при механической обра­ ботке которого в качестве черновой технологической базирующей поверх­ ности используется плоскость А, остающаяся необработанной. При установке на черновую базирующую поверхность — плоскость А —произ­ водят фрезерование плоскости В,

выдерживая размер а по чертежу и параллельность поверхностей А и В. При дальнейшей обработке корпуса подшипника (фрезеро­ вание плоскости С на размер b и других поверхностей, сверление отверстий, расточка гнезда М под вкладыш подшипника) в ка­ честве главной базирующей поверхности используется плоскость В.

На рис. 69, а приведена схема установки шатуна авиационного мотора для фрезерования торцовых поверхностей А, В, С, D головок, которые служат технологическими базирующими по­ верхностями при расточке отверстий в головках (рис. 69, б).

В качестве черновой технологической базы при фрезеровании торцов головок используются боковые плоскости стержня шатуна, базирование по которым осуществляется в самоцентрирующих

мых в призмах. Созданные с помощью черновых баз обработанные

поверхности шатуна — отверстия и торцы головок— исполь­ зуются в качестве технологических баз при дальнейшей его обра­ ботке на большинстве операций. При обработке главного ша­ туна одного из двигателей отверстие в малой головке применяется в качестве технологической базы на 65 операциях из 106 операций технологического процесса механической обработки шатуна.

Обычно в качестве черновых баз используются реальные поверхности деталей, однако в некоторых специальных случаях черновые базы могут быть условными (осевые линии, линии и пло­ скости симметрии и т. п.). При этом создаются особые устройства, иногда довольно сложные, с целью использования подобных баз для выверки положения детали на станке или в приспособлении.

Так, например, при обработке деталей сложной формы часто возникают трудности с правильным распределением припуска на механическую обработку между обрабатываемыми поверхностями. Равномерное распределение припуска между всеми обрабатывае­ мыми поверхностями важно не только с точки зрения устранения опасности появления брака, но имеет значение и для точности и качества обработанного изделия, так как способствует полу­ чению более однородной структуры и свойств металла на всех поверхностях деталей (литейные корки сняты со всех поверхностей детали в одинаковой мере).

В условиях крупного машиностроения при мелкосерийном производстве задача равномерного распределения припуска на отливках и поковках обычно решается применением разметки заготовок с последующей выверкой положения детали на станке при первой операции ее обработки или выверкой положения инструмента по разметочным рискам и кернам (проверочные искусственные технологические черновые базы).

В условиях крупносерийного производства для выверки поло­ жения детали в приспособлении, обеспечивающем равномерное распределение припуска на обработку, создаются специальные устройства [27].

Принцип единства баз

После выбора черновой базы производится назначение техно­ логических баз для всех последующих операций проектируемого технологического процесса, причем обычно руководствуются из-: вестным' принципом единства баз. Сущность принципа единства баз заключается в том, что при разработке технологического про­ цесса стремятся к использованию одной и той же технологической базы, не допуская без особой необходимости смены технологи­ ческих баз (не считая смены черновой базы).

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 техно­ логических баз, от которых производилась обработка поверх­ ностей. Так, например, если на детали, изображенной на рис. 70, а, требуется обеспечить совмещение оси симметрии четырех мелких отверстий с осью центрального отверстия в пределах допустимой

Рис. 70. Применение принципа единства баз при рас­ точке и сверленйи

няются при использовании различных базирующих поверхно­ стей А и В, то в величину фактического смещения осей полностью входит погрешность взаимного расположения поверхностей А

и В. При этом размер -Ц- получается из размерной цепи, состоя­

вляющих размеров данной цепи, т. е.

Дтах = 0,46 “I- 0,05 -)~ 0,05 ==0,56 мм.

Нетрудно видеть, что при выполнении обеих операций от одной и той же базирующей поверхности (А или В) размер -~

получается из размерной цепи, показанной на рис. 70, в, в состав которой входит меньшее число звеньев. Вследствие этого макси­

меньшее значение

Дтах == 0,05 -{- 0,05 = 0,1 ММ.

Сохранение постоянной технологической базы при обработке деталей на различных операциях чрезвычайно желательно, однако

на практике встречаются случаи, когда выполнение этого требова­ ния может привести к чрезмерному усложнению конструкции при­ способлений и их удорожанию. В этих случаях технолог вынужден заменить технологические базы, выбрав наиболее удобные, однако при этом должен произвести соответствующие расчеты увеличения погрешности взаимного расположения обрабатываемых поверх­ ностей.

Назначение баз для чистовой обработки

Для того чтобы при обработке детали можно было использо­ вать все поля допусков на ее изготовление, установленные кон­ структором, и не производить пересчетов размеров, как известно, связанных с необходимостью ужесточения конструкторских до­ пусков, при назначении технологических баз для всех последую­

которых случаях более удобную базировку и упрощающих кон­ струкцию приспособлений, может быть допущено только для обработки поверхностей, имеющих сравнительно ш и р о к и е д о п у с к и , которые позволяют произвести необходимые пере­ счеты размеров и ужесточение допусков, установленных конструк­ тором.

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

Наиболее целесообразно и удобно использовать настроечные технологические базы при построении технологического процесса по принципу к о н ц е н т р а ц и и операций, когда обработка детали осуществляется за небольшое число сложных по своему содержанию операций с применением комбинированного много­ лезвийного и фасонного инструмента и сложных настроек станков при обработке на агрегатных станках при многопозиционной обработке и т. п.

Настроечные технологические базы целесообразно применять также при использовании методов групповой обработки, групповых настроек, при обработке деталей с помощью гидрокопировальных суппортов и других копировальных устройств, а также при ис­ пользовании автоматических станков, работающих по заданной программе и обрабатывающих центров.

При разработке технологического процесса изготовления круп­ ных и точных деталей индивидуального производства, когда затраты времени на их установку и выверку составляют лишь незначительную часть основного времени обработки детали, а изго-

Тбвленйе крупных и слйжЛЫх сйёцйаЛьйыК приспособлений, необ­ ходимых при использовании настроечных и опорных технологи­ ческих баз, экономически не оправдывается, может быть допущено применение проверочдых..._тсхнологических баз.

В крупносерийном производстве проверочные технологические базы следует использовать только в виде исключения, при обра­ ботке особо точных деталей или узлов, когда их высокая точность не может быть достигнута с помощью других разновидностей технологических баз.

При построении технологического процесса по принципу диф­ ференциации операций, когда изготовление детали производится с помощью большого числа простых операций, состоящих из одного-двух переходов, осуществляемых однолезвийным инстру­ ментом, удобнее всего применять о п о р н ы е т е х н о л о г и ­ ч е с к и е б а з ы . Необходимо при этом следить за тем, чтобы погрешность установки детали в предусмотренном технологиче­ ским процессом приспособлении, непосредственно входящая в со­ став общей погрешности выполнения размеров, проставленных от опорных технологических баз, не была чрезмерно велика и не вызывала необходимости значительного повышения фактической точности выполнения размеров и соответствующего усложнения и удорожания обработки.

Для повышения точности и создания определенности ориенти­ ровки детали в приспособлении с помощью опорных технологиче­ ских баз в качестве базирующих поверхностей следует выбирать п о в е р х н о с т и п р о с т е й ш е й ф о р м ы (плоскости, цилиндрические поверхности), точность обработки которых всегда бывает наиболее высокой.

Использование для базирования деталей сложных контуров может оказаться целесообразным только для неточных деталей, так как всегда имеющиеся погрешности взаимного расположения отдельных элементов фасонных контуров и неточности размеров этих элементов вносят дополнительную погрешность и неопре­

логической базы должно быть достаточным для такой ориенти­ ровки деталей, при которой обеспечивается автоматическое полу­ чение всех размеров, выдерживаемых при данной операции. В соответствии с изложенным выше, технологическая база в за­ висимости от числа и направления выдерживаемых при данной операции размеров может состоять из одной, двух или трех ба­ зирующих поверхностей; при этом деталь соответственно лишается трех, четырех, пяти или шести степеней свободы. Увеличение числа базирующих поверхностей усложняет конструкцию при­ способлений, удорожает их изготовление и делает менее произ­ водительными в эксплуатации. В связи с этим необходимо при назначении технологических баз ограничиваться наименьшим

числом базирующих поверхностей, которое, однако, должно быть, как указывалось выше, достаточным для обеспечения выполнения всех заданных размеров.

Применение дополнительных базирующих поверхностей сверх трех, необходимых для лишения детали шести степеней свободы, вносит неопределенность в ориентировку деталей и является до­ полнительным источником погрешности обработки, поэтому, как правило, оно не должно допускаться.

Если жесткость детали при закреплении ее на станке в случае использования трех базирующих поверхностей, несущих на себе шесть опорных точек, недостаточна для производительной и точ­ ной обработки детали, следует предусмотреть применение доба­ вочных поддерживающих устройств — люнетов, механических и автоматических подпоров и т. п. Однако при этом необходимо обеспечить такое их использование, чтобы они не принимали на себя функций дополнительных базирующих поверхностей, сверх имеющихся трех базирующих поверхностей, т. е. не влияли бы на установку детали.

Если недостаточная жесткость детали все-таки требует приме­ нения дополнительных базирующих поверхностей, а особенности конфигурации детали и построения технологической операции исключает возможность применения подводных опор типа авто­ матических подпор и для сокращения возникающей при этом погрешности базировки приходится использовать жесткие допол­ нительные опоры, необходимо обеспечить наивысшую точность взаимного расположения дополнительных и всех остальных базирующих поверхностей детали.