Moskva, Russian Federation
GRNTI 55.01 Общие вопросы машиностроения
GRNTI 55.13 Технология машиностроения
GRNTI 55.35 Металлургическое машиностроение
The analysis of terms and concepts of RSS 21495-76 “Basing and Bases in Mechanical Engineering” is shown. There are offered concept specifications of some terms and introduction of additional terms with their definitions.
subject of basing, basing, base, base kinds, reference point, contact point
Базирование находит широкое применение в машиностроении, как при проектировании изделия, так и при их изготовлении и оказывает большое влияние на их качество.
В ГОСТе 21495-76 [1] приведены термины и определения, раскрывающие содержание процесса базирования. Однако за прошедшие десятилетия после его выхода в результате развития техники и технологии появилась необходимость в пересмотре некоторых понятий и введения новых, уточняющих описание процесса базирования.
Согласно ГОСТ 21495-76 «базирование – придание заготовке или изделию требуемого положения относительно выбранной системы координат». В этом понятии, во-первых, отсутствуют деталь и сборочная единица, которые тоже подвергаются базированию при сборке изделия. Поэтому в понятие базирования вместо заготовки и изделия следует внести термин «предмет базирования», под которым понимается заготовка, изделие, деталь, сборочная единица.
Во-вторых, надо отметить, что фактически базирование выполняет две функции: лишение предмета степеней свободы и придание ему требуемого положения относительно заданной системы координат.
При этом возникают случаи, когда требуется выполнение только одной функции. Например, при базировании диска в трехкулачковом патроне при лишении возможности поворота вокруг его оси не ставится задача обеспечения заданного углового положения, а требуется только лишить предмет базирования степени свободы по этой координате.
Кроме того, в одних случаях требуется лишение предмета базирования всех степеней свободы, а в других случаях – предмет лишается одной или нескольких степеней свободы.
С учетом изложенного предлагается следующая формулировка понятия базирование: базирование – лишение предмета степеней свободы и придание ему требуемого положения относительно выбранной системы координат.
Следующим важным термином является «база». Согласно ГОСТ 21495-76, база – поверхность или выполняющее ту же функцию сочетание поверхностей, ось, точка принадлежащая заготовке или изделию и используемая для базирования.
Базы делятся на материальные (явные) и нематериальные (скрытые). К первым базам относятся поверхности, сочетание поверхностей, риски, а так же ось и точка. К нематериальным базам относятся воображаемая точка, ось, линия, плоскость, являющиеся элементами симметрии, которые материализуются в виде точек, рисок.
В связи с этим под базой будем понимать «поверхность или выполняющее ту же функцию сочетание поверхностей, или элемент симметрии предмета базирования и используемая для базирования». Элементами симметрии базирования являются точка симметрии на линии, центр симметрии на плоскости, центр симметрии в пространстве, линия симметрии, плоскость симметрии, ось симметрии.
Следующим термином, требующим усовершенствования, является «скрытая база».
Согласно ГОСТ 21495-76 «скрытая база – база в виде воображаемой плоскости, оси или точки». Скрытая база ‒ это нематериальная база. Тогда запишем формулировку скрытой базы в следующем виде: «Скрытая база – элемент симметрии предмета в виде точки симметрии на линии или центра симметрии на плоскости, или линия симметрии, или центра симметрии в пространстве, или плоскость симметрии, или ось симметрии».
Далее предлагается внести изменение в обозначении «опорной точки». Согласно ГОСТ 21495-76 «опорная точка – точка, символизирующая одну из связей заготовки или изделия в выбранной системе координат».
В новой формулировке понятия «базирование» одной из выполняемых им функций является лишение предмета базирования степеней свободы. Тогда опорная точка должна показывать лишение предмета одной степени свободы, т.е. перемещения по одной координате. Однако в известном определении опорной точки это не находит отражения.
Чтобы исключить этот недостаток предла
Практика машиностроения требует введения дополнительных терминов для описания процесса базирования. В ГОСТе 21495-76 приведен термин «схема базирования», под которой понимается схема расположения опорных точек на базах. Однако такое понятие схемы базирования не учитывает базирование предмета в реальных условиях.
Схема базирования может быть теоретической, проектной, конструкторской. Как известно, теория базирования [2] основана на понятиях теоретической механики, согласно которым положение абсолютно твердого тела определяется координатами трех его точек, не лежащих на одной прямой. В соответствие с этим под «теоретической схемой базирования» будем понимать «расположение проекции координат трех точек предмета базирования на координатных плоскостях прямоугольной системы координат по схеме 3‒2‒1».
Здесь три проекции координат образуют установочную (У) базу, две проекции – направляющую (Н) базу, и одна проекция – опорную (О) базу. В реальных условиях базирование предмета происходит не его точками, а поверхностями, на которых располагаются опорные точки. И если в первом случае для базирования предмета было достаточно трех баз: установочной, направляющей и опорной, то во втором случае вводятся дополнительные базы: двойная направляющая (ДН) и двойная опорная (ДО).
С помощью этих баз осуществляется базирование предмета скрытыми базами. Однако для полного охвата возможных вариантов конструкции предмета требуется введение «трехопорной базы» (ТО), являющейся скрытой базой, лишающей предмет трех перемещений по трем координатным осям. Трехопорная база – база, используемая для наложения на предмет базирования связей, лишающих предмет трех перемещений по трем координатным осям.
В связи с введением дополнительных баз ДН, ДО, ТО число комплектов баз увеличивается до четырех: У-Н-О, У-ДО-О, ДН-О-О, ТО-ДО-О. Каждая из баз может быть явной или скрытой, что оказывает существенное влияние на процесс базирования предмета.
В связи с этим введем термин «модуль баз», под которым будем понимать комплект баз, учитывающий характер (явная («я»), скрытая («с»)) базы. Например, у комплекта баз У‒Н‒О может быть четыре модуля баз: Уя‒Ня‒Оя; Ус‒Ня‒Оя; Ус‒Нс‒Оя; Ус‒Нс‒Ос.
При проектировании изделий и разработке технологических процессов используется проектная схема базирования, где базирование предмета осуществляется его поверхностями, а не точками. Тогда «проектная схема базирования – схема расположения опорных точек на поверхностях предмета базирования или его элементах симметрии».
В изделии проектная схема базирования превращается в конструкторскую схему базирования. Конструкторская схема базирования – проектная схема базирования с опорными точками, выполненными в виде опорных элементов (рис. 2).
Наличие конструкторской схемы базирования требует введения термина «погрешность базирования». В ГОСТе 21495-76 «погрешность базирования - это отклонение фактически достигнутого положения заготовки или изделия при базировании от требуемого».
Данная формулировка погрешности базирования отражает только качественную сторону понятия и не показывает, как оценивать количественно погрешность базирования. В связи с этим предлагается следующая формулировка понятия погрешности базирования: «Погрешность базирования – отклонения фактически достигнутого положения предмета базирования по координатам от требуемого».
При конструкторской реализации базирования предмета скрытой базой возникает необходимость в термине «точка контакта». Базирование предмета скрытой базой осуществляется с помощью самоцентрирующего механизма, например, при базировании диска в самоцентрирующих тисках с плоскими губками посредством точек контакта 1, 2, образующими опорную скрытую базу (точка 3), лишающую его одной степени свободы (рис. 3). В связи с этим под «точкой контакта будем понимать точку контакта элемента самоцентрирующего механизма с предметом базирования».
Результаты исследования способствуют дальнейшему развитию понятийного аппарата теории базирования (табл. 1).
1. Термины и определения
|
Термин |
Определение |
|
|
По ГОСТ 21495-76 |
Предлагаемое |
|
|
Предмет базирования |
- |
заготовка, изделие, деталь, сборочная единица |
|
Базирование |
придание заготовке или изделию требуемого положения относительно выбранной системы координат |
лишение предмета степеней свободы и придания ему требуемого положения относительно выбранной системы координат |
|
База |
поверхность или выполняющее ту же функцию сочетание поверхностей, ось, точка принадлежащая заготовке или изделию и используемая для базирования |
поверхность или выполняющее ту же функцию сочетание поверхностей или элемент симметрии предмета базирования и используемая для базирования |
|
Скрытая база |
база в виде воображаемой плоскости, оси или точки |
элемент симметрии предмета в виде точки симметрии на линии или центра симметрии на плоскости, или линия симметрии, или центра симметрии в пространстве, или плоскость симметрии, или ось симметрии |
|
Опорная точка |
точка, символизирующая одну из связей заготовки или изделия в выбранной системе координат |
точка, символизирующая лишение возможности перемещения предмета по одной координате в выбранной системе координат |
|
Точка контакта |
____ |
точка контакта элемента самоцентрирующего механизма с предметом базирования |
|
Теоретическая схема базирования |
____ |
расположение проекции координат трех точек предмета базирования на координатных плоскостях прямоугольной системы координат по схеме 3-2-1 |
|
Проектная схема базирования |
____
|
схема расположения опорных точек на поверхностях предмета базирования или его элементах симметрии |
|
Конструкторская схема базирования |
____ |
проектная схема базирования с опорными точками, выполненными в виде опорных элементов |
|
Трехопорная база |
____
|
база, используемая для наложения на предмет базирования связей, лишающих предмет трех перемещений по трем координатным осям |
|
Погрешность базирования |
отклонение фактически достигнутого положения заготовки или изделия при базировании от требуемого |
отклонения фактически достигнутого положения предмета базирования по координатам от требуемого |
1. RSS 21495-76. Basing and Bases in Mechanical Engineering. Terms and Definitions. 1981. – pp. 11.
2. Bazrov, B.M. Fundamentals of Engineering Technique: College Textbook. – M.: Mechanical Engineering, 2005. – pp. 736.
