Основы теории базирования

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» технологического машиностроения. Вопросы определения положения одной детали относительно другой приходится решать на всех этапах процесса создания машины. При проектировании, конструктор задаёт в сборочных чертежах требуемого положение каждой детали. При изготовлении, технологу приходится задавать и достигать с определённой точностью положение соединяемых деталей при сборке, определять положения заготовок в ТС относительно рабочих поверхностей инструмента. Поиск путей повышения качества спроектированной машины, в первую очередь через повышение её точности, заставляет технолога изучать природу и механизм явлений, порождающих погрешности не только на этапе изготовления машины, но и при проектировании, конструировании и контроле.

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 21495-76 «Базирование и базы в машиностроении».

Теоретическая механика рассматривает два состояния твердого тела «покоя» и «движения». Эти понятия относительны, необходимо, поэтому указывать систему отсчета. Любое твёрдое тело в пространстве имеет собственную систему отсчета (собственную систему координат). Если положение тела относительно выбранной системы координат (иначе говоря, собственной системы координат другого тела) со временем не изменяется, то считается, что тело покоится относительно этой выбранной системы (позиционирование тела). Если же тело изменяет свое положение относительно выбранной системы координат, значит, тело находится в движении (кинематическое движение тела). Требуемое положение или движение тела достигается наложением геометрических или кинематических связей.

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

Тело находится в неподвижном состоянии (покое), если выполняются два условия:

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

2. в начальный момент скорость тела также равна нулю.

Если в выбранной системе координат 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.