План-конспект урока-лекции по теме "Основы базирования деталей и заготовок"

План-Конспект урока по  дисциплине  «Технология машиностроения»

Автор: Парменова Ольга Борисовна

Должность:  преподаватель специальных дисциплин

Место работы: Ульяновский Авиационный колледж

Дисциплина:  Технология машиностроения

Курс: 3

Тема  ОСНОВЫ БАЗИРОВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ И ЗАГОТОВОК

УМК по дисциплине Технология машиностроения

Цель урока: формирование коммуникативной компетенции учащихся; совершенствование  знаний по данной теме.

Задачи:

Развивающие:

ü     развивать познавательный интерес;

ü     активизировать межпредметные связи с  другими специальными дисциплинами;

ü     адекватно оценивать свой результат учебной деятельности.

Образовательные:

ü     формирование у обучающихся умений и знаний по конкретной теме;

ü     формирование ключевых компетенций.

Воспитательные:

ü     воспитывать уважение к   восприятию новых производственных  технологий, обеспечивающих качество изготовления  деталей;

ü     воспитывать у обучающихся  внимательное отношение к  преподавателю и ответам одноклассников;

ü     это влияние на визуальное мышление студентов.

ü     формирование общих и профессиональных компетенций.

Тип урока: лекция-визуализация с использованием новых информационных технологий.

В процессе лекции  используются метод проблемного обучения, наглядный метод обучения, метод наблюдения.

Лекционная форма урока предполагает совместную деятельность преподавателя и студентов, в процессе которой осуществляется актуализация и повторение основных понятий изучаемого раздела, обобщение и выводы по каждому изученному вопросу, причем преподавателя, прежде всего, интересует собственная позиция студента на рассмотренный вопрос. На ее уроках студенты учатся общаться и дискуссировать, делиться мнением и принимать общее решение

Учебно-материальное оснащение урока: интерактивная доска, электронная презентация, натурные образцы, демонстрационные материалы.

План конспект лекции:

ОСНОВЫ БАЗИРОВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ И ЗАГОТОВОК

Определение положения детали в машине и в процессе ее изготовления является важнейшей задачей, решение которой влияет на качество деталей и машины в целом. Теория базирования является одним из «китов» технологии машиностроения. Большой вклад внесли в теорию базирования: Балакшин Б.С., Каширин А.И., Кован В.М., Маталин А.А., Соколовский А.П., Фираго В.П., Колесов И.М. и другие. Теория базирования разрабатывалась в двух направлениях. В основе первого направления лежит обобщение опыта машиностроения, а другое, научное направление, опирается на законы теоретической механики. Второе направление (автор Балакшин Б.С. - 40-е годы) принято при разработке ГОСТа 21.495 «Базирование и базы в машиностроении».

Теоретическая механика рассматривает два состояния твердого тела «покоя» и «движения». Эти понятия относительны, необходимо поэтому указывать систему отсчета. Если положение тела относительно выбранной системы отсчета со временем не изменяется, то считается, что это тело покоится относительно данной системы отсчета. Если же тело изменяет свое положение относительно выбранной системы отсчета, значит тело находится в движении. Требуемое положение или движение тела достигается наложением геометрических или кинематических связей.

Связями в теоретической механике называют условия, которые налагают ограничения либо только на положение, либо также и на скорость точек тела. В первом случае геометрическая связь, во втором - кинематическая.

Связи обычно осуществляются в виде различных тел, стесняющих свободу движения данного тела. Независимые перемещения, которые может иметь тело, называют степенями свободы.

Абсолютно твердое тело имеет шесть степеней свободы (3 перемещения и 3 вращения). Для того, чтобы придать телу необходимое положение и состояние покоя относительно выбранной системы отсчета, его надо лишить шести степеней свободы, наложив на него шесть двусторонних геометрических связей.

Тело находится в неподвижном состоянии, если выполняются два условия:

-       сумма всех активных сил, действующих на тело, и реакции равна нулю;

-       в начальный момент скорость тела также равна нулю.

Если в избранной системе отсчета требуется создать движение тела с определенной скоростью в одном или нескольких направлениях, то соответствующее число геометрических связей должно быть заменено таким же числом кинематических связей.

Базирование и базы

Базирование - придание заготовке или изделию требуемого положения относительно выбранной системы координат.

Теоретически базирование детали (изделия и т.п.) связано с лишением ее шести степеней свободы.

Придание детали требуемого положения в избранной системе координат осуществляется путем соприкосновения ее поверхностей с поверхностями детали или деталей, на которые ее устанавливают или с которыми ее соединяют. Фиксация достигнутого положения и постоянство контакта обеспечивается силами, в числе которых первым проявляется действие массы самой детали и сил трения. Реальные детали машин ограничены поверхностями, имеющими отклонения формы от своего идеального прототипа.

Рисунок 1 - Определение положения прямоугольного параллелепипеда относительно трех координатных поверхностей	Поэтому базируемая деталь может контактировать с деталями, определяющими ее положение лишь на отдельных элементарных площадках, условно считаемых точками контакта (рисунок 1). Базирование детали осуществляется с помощью нескольких ее поверхностей, которые выполняют функцию баз.
Базой называется поверхность, или заменяющее ее сочетание поверхностей, ось, точка, принадлежащая заготовке или изделию и используемая для базирования. Для базирования детали обычно требуется несколько баз, образующих систему координат. Совокупность трех баз, образующих систему координат заготовки (изделия, детали) называют комплектом баз. На схемах двусторонние связи заменяются опорными точками. Опорная точка - символ связи, который изображается условно (рисунок 2). Базирование призматической детали схематично можно изобразить так, как показано на рисунке 3.
а)                                   б) Рисунок2 – Условное обозначение опорной точки на схеме базирования: а – на главном виде и виде слева; б – на виде сверху.	Базирование призматической детали с использованием двусторонних связей представлено на рисунке 6.
При базировании призматической детали, в качестве баз используются три поверхности, которые образуют комплект баз, включающий в себя установочную, направляющую и опорные базы (рисунок 4). Установочной базой называется база, которая накладывает на деталь 3 двусторонние связи и, тем самым, лишает деталь трех перемещений. На практических схемах установочная база отображается 3 опорными точками.
Рисунок 3 – Принципиальная схема базирования заготовки или детали типа прямоугольного параллелепипеда: А-В – базы; 1 – 6 – опорные точки	Рисунок 4 - Опорные точки: 1 – 6 – двусторонние связи; I, II, III – базы детали

Например, на рисунке 4 первая двусторонняя связь (или первая опорная точка) лишает деталь перемещения вдоль оси OZ; вторая - вращения вокруг оси параллельной ОХ третья - вращения вокруг оси параллельной ОУ.

Направляющей базой называется база, которая накладывает на деталь 2 двусторонние связи, лишает деталь 2 перемещений. На практических схемах направляющая база отображается 2 опорными точками. На рисунке 4  четвертая двусторонняя связь (или четвертая опорная точка) лишает деталь перемещения вдоль оси OY; пятая - вращения вокруг оси параллельной ОZ.

Опорной базой называется база, которая накладывает 1 двустороннюю связь и лишает деталь одного перемещения. На практических схемах опорная база отображается 1 опорной точкой. На рисунке 8  шестая двусторонняя связь (или шестая опорная точка) лишает деталь перемещения вдоль оси ОХ.

Базирование цилиндрической детали

Любая цилиндрическая деталь имеет две плоскости симметрии, которые, пересекаясь, образуют ось. Эта особенность и позволяет использовать при базировании цилиндрической детали в качестве базы ось. Базирование цилиндрической детали с использованием двусторонних связей представлено на рисунке 6.	Рисунок 6 – Комплект баз призматической детали
При базировании цилиндрической детали в качестве баз используются ось и две плоские поверхности, которые образуют комплект баз, включающий в себя двойную направляющую и две опорные базы (рисунок 6).	Рисунок 6  -  Базирование цилиндрической детали
Двойной направляющей базой называется база, которая накладывает 4 двусторонние связи и лишает, тем самым, деталь 4-х пере-мещений. На практических схемах двойная направляющая база отображается  4 опорными точками. Например, на рисунке 6 первая двусторонняя связь лишает деталь перемещения вдоль оси OZ, вторая - вращения вокруг оси OY, третья - перемещения в вдоль оси OY, четвертая - вращения вокруг оси OZ .		Рисунок 7  – Комплект баз цилиндрической детали
Из двух опорных баз у цилиндрической детали одна лишает деталь перемещения, а другая вращения. На рисунке 6  пятая опорная точка лишает деталь перемещения вдоль оси ОХ, а шестая - вращения вокруг оси ОХ. Базирование диска Деталь типа «диск», как правило, имеет две плоскости симметрии, которые, пересекаясь, образуют ось, и хорошо развитые торцовые поверхности. Базирование детали типа «диск» с использованием двусторонних связей приведено на рисунке 8.
Рисунок 8 - Базирование детали типа «диск»			При базировании детали типа «диск» в качестве баз используются ось и две плоскости, которые образуют комплект, включающий в себя установочную, двойную опорную и опорную базы (рисунок 9). Рисунок 9 – Комплект баз деталей типа «диск»

Установочная база - лишает деталь трех степеней свободы. Эта база была рассмотрена при базировании призматической детали. У диска эта база выполняет ту же функцию - она лишает деталь одного перемещения и двух вращений.

Первая двусторонняя связь (первая опорная точка) лишает деталь перемещения вдоль оси OY (рисунок 8); вторая - вращения вокруг оси параллельной OZ; третья - вращения вокруг оси параллельной ОХ.

Двойной   опорной   базой   называется   база,   которая   накладывает   2 двусторонние связи и лишает деталь 2 перемещений во взаимно перпендикулярных направлениях. Обе двусторонние связи накладываются на оси, но одна в горизонтальной, а другая в вертикальной плоскости симметрии.

Опорная база накладывает одну двустороннюю связь и лишает деталь типа «диск» вращения вокруг своей оси. Располагается такая база как можно дальше от оси в горизонтальной или вертикальной плоскости симметрии. Реализуется в виде паза или лыски на цилиндрической поверхности детали.

Итак, при базировании любой детали действует правило «шести точек». Сущность его такова: для определения положения детали необходимо и достаточно лишить ее шести степеней свободы, то есть задать координаты шести точек. При нарушении правила шести точек появляется неопределенность базирования.

Базирование необходимо на всех стадиях создания изделия. Несмотря на разнообразие задач, возникающих при этом, ГОСТом 21495 предусмотрена классификация баз по трем признакам: по решаемым задачам, по числу лишаемых степеней свободы и по конструктивному оформлению. Схематично классификация баз представлена на рисунке 10.

Рисунок 10 – Классификация баз

Конструкторской базой называется база, которая определяет положение детали или сборочной единицы (СЕ). Различают конструкторские базы основные и вспомогательные.        

Основная база - база, принадлежащая детали и используемая для определения ее положения в изделие.

Вспомогательная база - база, принадлежащая детали используемая для определения положения присоединяемой к ней детали.

Технологической база называется база, которая определяет положение заготовки или изделия в процессе изготовления и ремонта.

Измерительной базой называется база, которая определяет положение заготовки или изделия и средств измерения.

По числу лишаемых степеней свободы базы различают: установочную, направляющую, опорную, двойную направляющую, двойную опорную. Характеристики этих баз были рассмотрены выше при изучении базирования различных деталей.

По конструкторскому оформлению различают базы явные и скрытые.

Явной базой называется реальная поверхность, разметочная риска или точка пересечения рисок.

Скрытой базой называется ось, воображаемая поверхность или точка. Схемы базирования при использовании скрытых баз приведены на рисунке 11.

Опорные точки на скрытых базах показывают вне контура заготовки, указывая тем самым, каких перемещений или поворотов лишается заготовка (рисунок 11, б).

При установке заготовок в приспособление или на стол металлорежущего станка для обработки, в зависимости от требований обеспечения при этом точности тех или иных размеров, в состав  комплекта баз можно включать одну или две скрытые ТБ.

Рассмотрим примеры. При фрезеровании плоскости 1 у призматической заготовки требуется выдержать размер В (рисунок 12, а). Для обеспечения требуемой точности размера В при обработке партии заготовок на настроенном станке необходимо и достаточно принять в качестве установочной ТБ плоскость 2. Размер 2 будет выдержан независимо от расположения заготовки в направлении горизонтальных осей координат и поворота вокруг вертикальной оси. Воображаемые плоскости А и Б, на которых расположены опорные точки 4, 5 и 6, выполняют функции направляющей и опорной скрытых ТБ. Комплект из одной явной и двух скрытых ТБ лишает заготовку после ее закрепления шести степеней свободы.

Если у подобной заготовки на одной из операций требуется профрезеровать паз 5, выдерживая при этом размеры Г и Д, то необходимо и достаточно принять в качестве явных баз плоскость 6 (установочная ТБ) и плоскость 7 (направляющая ТБ) (рисунок 12,  б). Плоскость Е играет здесь роль опорной скрытой ТБ, лишающей заготовку шестой степени свободы.

При фрезеровании полуоткрытого паза 8 с выдерживанием размеров Л, М, Н (рисунок   12, в) необходим комплект явных ТБ.

Использование при базировании заготовок скрытых баз позволяет существенно упростить конструкцию приспособления, так как только на явных базах заготовки опорные точки создают с помощью конструктивно оформленных установочных элементов приспособления. На скрытых же базах опорные точки показывают условно, после закрепления (и на протяжении всего цикла механической обработки) заготовка неподвижна в выбранной системе координат, вследствие возникновения сил трения между поверхностями установочных элементов.

Однако в отдельных случаях с целью сокращения времени на установку заготовки (при механической обработке) скрытые базы материализуют.

Простейший пример материализации скрытых баз – нанесение на поверхности заготовки (или детали) разметочных рисок, точек от накернивания, которые представляют собой следы пересечения скрытой базы (координатной плоскости) с поверхностью заготовки на столе станка. Рисунок 11 – Использование двух скрытых баз  А и Б при установке заготовки на магнитную плиту

Рисунок 12 – Базирование заготовок на операциях фрезерования с использованием одной (а), двух (б)            и трех (в) явных ТБ

При обработке заготовок типа валов их ось (двойную направляющую базу) материализуют в виде двух центровых отверстий.

Материализация скрытых баз может привести к появлению полного комплекта явных баз. Например, с целью сокращения времени на установку заготовки, часто переходят к базированию по явным ТБ. На столе станка или в приспособлении создают три материальные координатные плоскости, даже если это необязательно с точки зрения обеспечения точности обработки. Последующим совмещением системы координат заготовки с системой координат приспособления, путем приведения в соприкосновение соответствующих поверхностей заготовки и установочных элементов приспособления,  быстро достигается требуемая точность ее положения на станке. Наряду с приданием заготовке при ее базировании определенного положения, смонтированные на станке или в приспособлении,  дополнительные установочные элементы могут при необходимости воспринимать силы резания или зажима.

Скрытые базы используют при базировании деталей (заготовок) и в тех случаях, когда требуется обеспечить постоянство положения осей цилиндрических поверхностей, плоскостей симметрии.