Общие рекомендации по выбору технологических баз

Вопрос о выборе технологических баз для механической обра­ботки заготовок считается одним из наиболее сложных и принци­пиальных при проектировании технологического процесса. От правильного его решения в значительной степени зависят фак­тическая точность выполнения размеров, заданных конструкто­ром, правильность взаимного расположения обрабатываемых поверхностей, степень сложности конструкций необходимых при­способлений, режущих и измерительных инструментов, общая производительность, рентабельность и эффективность обработ­ки и др. Правильный выбор баз особенно важен при проектиро­вании технологических процессов для автоматизированных про­изводств, при использовании гидрокопировальных устройств, станков с ЧПУ и обрабатывающих центров, работающих по прин­ципу автоматического получения размеров. В этих случаях техно­логические базы выбирают в самом начале технологического проек­тирования.

Для повышения точности обработки и создания условий для определенности ориентирования заготовок в приспособлении или на станке в качестве баз выбирают поверхности простейшей формы: плоскости, цилиндры, конусы и пр. Использование в качестве баз поверхностей со сложным контуром вносит дополнительную погрешность и неопределенность в установку заготовок, так как сами всегда имеют погрешности взаимного расположения отдельных элементов фасонных контуров.

В зависимости от числа и направления выдерживаемых при данной операции размеров можно использовать одну, две или три базы, при этом заготовка лишается соответственно трех, четырех, пяти или шести степеней свободы. Увеличение числа баз усложняет конструкцию приспособления и ведет к удорожанию обработки. В связи с этим следует ограничиваться наименьшим числом технологических баз, достаточным для выполнения всех заданных размеров.

Выбранные в качестве баз поверхности должны удовлетворять условиям базирования при выполнении максимально возможно­го числа технологических операций. Во избежание увеличения погрешностей расположения поверхностей детали смену баз про­изводят в крайних случаях (желательно с обоснованием такой не­обходимости).

Обработку отливок, поковок и прочих заготовок деталей начи­нают обычно с предварительной обдирочной обработки их поверх­ностей на так называемых черновых технологических операциях. Технологические базы, используемые при выполнении первых черновых операций, получили название черновых технологических баз.

В качестве черновых технологических баз выбирают поверхно­сти, относительно которых на первой операции могут быть обра­ботаны другие поверхности, используемые при дальнейшей обра­ботке как технологические базы. Выбранные поверхности должны обеспечивать точность обработки и надежность закрепления заго­товки, иметь достаточные размеры и возможно более высокую степень точности (отклонения формы и взаимного расположения поверхностей различных заготовок должны быть минимальными) и наименьшую шероховатость. При изготовлении заготовки эти поверхности получают в одной пресс-форме, опоке или матрице. На поверхностях не должно быть облоя, заусенцев, следов литни­ковой системы, прибылей и прочих дефектов. Для обеспечения правильного расположения обработанных поверхностей деталей относительно необработанных в качестве черновых технологичес­ких баз часто выбирают поверхности, остающиеся необработанными.

Пример. На рис. 18.3 изображен корпус подшипника. Комп­лексу требований, предъявляемых к черновым технологическим базам, в наибольшей степени отвечает поверхность А корпуса От­носительно этой поверхности (остающейся необработанной) об­рабатывают плоскость подошвы В корпуса. В дальнейшем поверхность В используют в качестве технологической установочной базы для цекования бобышек в размер b, растачивания отверстия D под подшипник и др.

Рис. 18.3. Черновые технологические базы корпуса подшипника

Поскольку точность необработанных поверхностей, использу­емых как технологические базы, ниже, а шероховатость выше, чем у обработанных поверхностей, черновые базы при обработке заготовок следует применять только один раз — при выполнении первой операции. Дальнейшая обработка должна производиться с чистых обработанных поверхностей — баз. Исключения составля­ют случаи обработки особо точных заготовок, полученных литьем под давлением, точным прессованием, чеканкой, или заготовок, обрабатываемых на автоматических линиях в приспособлениях-спутниках.

На рис. 18.4, а показана схема установки заготовки при фрезе­ровании шатуна. Базирование по боковым плоскостям шатуна в самоцентрующих зажимах обеспечивает равномерность снятия при­пуска с торцов А, В, С и D головок и симметричное расположе­ние их относительно оси. Схема установки заготовки при растачи­вании отверстий Е и F приведена на рис. 18.4, б. Для центрирова­ния головок шатуна применяют черновые базы — наружные кон­турные поверхности головок, закрепляемых в призмах. В этом при­мере черновые технологические базы применяют дважды, при­чем в качестве баз использованы разные поверхности заготовки.

Иногда в качестве черновых технологических баз служат скры­тые базы (осевые линии, точки и т.п.), материализуемые размет­кой. Использование разметки в качестве черновых технологичес­ких баз с последующей выверкой заготовки на станке позволяет равномерно распределить припуск на обработку и устранить опас­ность появления брака (например при наличии дефектов, допу­щенных в заготовительных цехах).

При чистовой обработке используют любые из рассмотренных ранее технологических баз. Предпочтение отдают поверхностям, которые являются одновременно конструкторскими и измеритель­ными базами. Соблюдение принципа единства баз позволяет обходиться без пересчетов конструкторских размеров в технологи­ческие и использовать при обработке все поле допуска размера, предусмотренного рабочим чертежом.

Рис. 18.4. Схема установки шатуна при фрезеровании торцов головок (а) и растачивании отверстий (б): — сила зажима заготовки

Поверхности заготовок, контактирующие с опорами приспо­собления или станка, широко используют как технологические базы в условиях крупносерийного и массового производства, для кото­рых характерна максимальная дифференциация технологических операций. При этом операции состоят из одного или двух перехо­дов. При обработке по методу автоматического получения размеров такие технологические базы обеспечивают заданную точность и по­зволяют существенно сократить вспомогательное время благодаря исключению разметки и выверки заготовок при их установке.

Поверхности заготовок, относительно которых ориентируются другие обрабатываемые поверхности, наиболее целесообразно и удобно использовать в качестве технологических баз при построе­нии технологического процесса по принципу концентрации опе­раций, когда заготовку обрабатывают за небольшое число слож­ных по своему содержанию (состоящих из значительного количе­ства технологических переходов) операций с применением ком­бинированного и фасонного инструмента и сложных настроек стан­ков при многопозиционной обработке, при обработке на стан­ках-автоматах и полуавтоматах, станках с ЧПУ и при групповой обработке. Эти технологические базы удобны при изготовлении деталей со значительным числом линейных размеров, заданных от одной поверхности (координатным методом - «лесенкой»). При последовательной простановке размеров (цепочкой) наладка стан­ков сильно затрудняется и использование указанных поверхностей как технологических баз оказывается нерентабельным. Подобные технологические базы используются преимущественно в серийном и крупносерийном производствах.

Поверхности, относительно которых выверяют заготовки на станке, чаще используют как технологические базы в единичном и мелкосерийном производствах. При проектировании техноло­гических процессов изготовления крупных и точных деталей, ког­да затраты времени на установку и выверку заготовок составля­ют лишь незначительную часть основного времени обработки, а создание крупных и сложных специальных приспособлений, не­обходимых для использования других баз, экономически не оп­равдано, именно эти поверхности выбирают в качестве техноло­гических баз. В крупносерийном производстве такие базы (в част­ности разметку) применяют для того, чтобы обеспечить наиболее равномерное снятие припуска с заготовки и сохранить рациональ­ную структуру обрабатываемой поверхности, а также в тех случа­ях, когда приходится устранять брак заготовительных цехов (из дефектных дорогих заготовок «выкраивать» детали).

При работе с новейшими измерительными и управляющими устройствами, ускоряющими и автоматизирующими выверку за­готовок на станках, применение подобных технологических баз оказывается оправданным в условиях серийного и даже массового производства.

Учитывая взаимосвязь конструкторских, технологических и измерительных баз, технолог при выборе баз и построении техно­логического процесса должен анализировать не только рабочие, но и сборочные чертежи изделия. Конструктору же следует проек­тировать детали с учетом возможности реализации принципа сов­мещения