Метрология




Точность формы и расположения поверхностей



Общие сведения

Любую деталь механизма или машины можно представить как совокупность геометрических тел – цилиндрических, конических, плоских, тороидальных и т. п., имеющих идеально точные формы.
Так, например, ступенчатый вал может быть образован сочетанием последовательно расположенных цилиндров разного диаметра и высоты, которые на чертеже будут представлены размещенными на одной оси, и имеющими идеально ровные поверхности и профили.

Однако, при изготовлении детали по чертежу возникают погрешности не только размеров, но также формы и расположения номинальных поверхностей, что связано и с несовершенством технологии изготовления, и с несовершенством средств измерения, предела совершенствования которых не существует.
Например, при обработке детали резцом токарного станка на ее поверхности остаются следы в виде чередующихся впадин и выступов, которые создают шероховатость и волнистость, т. е. неровности.

Таким образом, в чертежах форму деталей задают идеально точными номинальными поверхностями и профилями, а в реальности изготовленная деталь отличается от изображенной на чертеже отклонениями формы и взаимного расположения поверхностей, а также их шероховатостью и волнистостью.

***

Отклонения формы и расположения поверхностей

Отклонением формы поверхности или профиля называют отклонение формы реальной поверхности (реального профиля) от формы номинальной поверхности (номинального профиля). В общем случае в отклонение формы входит волнистость поверхности (профиля) и не входит шероховатость.
Отклонения формы поверхностей (профилей) отсчитывают от точек реальной поверхности (профиля) до прилегающих поверхности, профиля, прямой по нормали (перпендикуляру) к ним.

точность формы и расположения поверхностей

Прилегающая плоскость (рис. 1, а) – плоскость, соприкасающаяся с реальной поверхностью и расположенная так, чтобы отклонение Δ от нее до наиболее удаленной точки реальной поверхности в пределах нормируемого участка имело минимальное значение.

Прилегающая прямая (рис. 1, б) – прямая, соприкасающаяся с реальным профилем и расположенная так, чтобы отклонение от нее до наиболее удаленной точки реального профиля в пределах нормируемого участка имело минимальное значение. При этом нормируемым участком называют часть поверхности или профиля, на которых определяют отклонения формы или расположения поверхностей, например, часть профиля длиной L (рис. 1, б).

Прилегающая окружность – окружность минимального диаметра, описанная вокруг реального профиля наружной поверхности вращения, или максимального диаметра, вписанная в профиль внутренней поверхности вращения (рис. 2, а, б)

Прилегающий цилиндр – цилиндр минимального диаметра, описанный вокруг реальной наружной поверхности (рис. 2, в), или максимального диаметра, вписанный в реальную внутреннюю поверхность.

отклонение геометрических форм деталей и взаимного расположения поверхностей

Прилегающие прямые, плоскости и поверхности используют для отсчета отклонений формы и расположения, так как их положение по отношению к реальным поверхностям соответствует положению контрольных линеек, плит и пробок, и они дают наименьшие отклонения в наиболее удаленных точках реальных поверхностей и профилей.
Например, отклонения Δ1 и Δ2 реального профиля от касательных больше, чем отклонения Δ от прилегающей прямой (рис. 1, б). При этом должно обеспечиваться условие Δ Т, где Т – допуск формы или расположения.

Поле допуска формы представляет собой область в пространстве (рис. 1, а) или на плоскости (рис. 1, б), внутри которой должны находиться все точки реальной поверхности или реального профиля. Области полей допуска формы ограничиваются допуском Т и заданными размерами рассматриваемых элементов L1, L2 или L.

Поле допуска цилиндрической поверхности (рис. 2, в) ограничивается торцовыми плоскостями, расположенными на расстоянии, равном L, и цилиндрическими поверхностями, имеющими диаметры d и d-2Т.

Отклонение формы плоских поверхностей (рис. 1, а), или отклонение от плоскостности равно наибольшему отклонению Δ. Частными видами отклонений от плоскостности являются выпуклость (рис. 1, в) и вогнутость (рис. 1, г).

Отклонения формы цилиндрических поверхностей характеризуется нецилиндричностью (см. рис. 2, в), которая включает отклонения от круглости поперечных сечений (см. рис. 2, а, б) и профиля продольного сечения (рис. 2, е).
К частным видам отклонения от округлости относят овальность (рис. 2, г) и огранка (рис. 2, д).
При огранке реальный профиль представляет собой многогранную фигуру.
Отклонения профиля в продольном сечении цилиндрических поверхностей характеризуется непрямолинейностью образующих (рис. 2, е) и делится на конусообразность (рис. 2, ж), бочкообразность (рис. 2, з) и седлообразность (рис. 2, и).

Основные причины появления отклонений формы цилиндрических поверхностей:

  • овальности – биение шпинделя токарного или шлифовального станков;
  • огранки – изменение мгновенных центров вращения детали, например, при бесцентровом шлифовании;
  • конусообразности – несоосность шпинделя и задней бабки, износ резца;
  • бочкообразности – деформация длинных валов при обтачивании их в центрах без люнетов и т. д.

***



Отклонения расположения поверхностей (осей, профилей)

Номинальное расположение поверхности, оси или профиля определяется номинальными линейными или угловыми размерами между рассматриваемой поверхностью (прямой, профилем) и базой.
Базой называют элемент детали (поверхность, ось, точку), по отношению к которому заданы допуски расположения.
Например, положение паза в детали, показанной на рис. 3, ж, определяется отклонением Δ относительно плоскости симметрии. Если база не задана, то номинальное расположение рассматриваемых поверхностей (прямых, профилей) определяется номинальными размерами между ними, а реальное расположение тех же рассматриваемых элементов определяется действительными линейными или угловыми размерами.

Полем допуска расположения называют область, внутри которой должны находиться прилегающие плоскость или поверхность, ось, центр или плоскость симметрии рассматриваемого элемента в пределах нормируемого участка.

поля допуска формы и расположения поверхностей

Отклонением расположения (рис. 3) называют отклонение реального расположения поверхности, оси или профиля от номинального расположения без учета отклонения формы рассматриваемых и базовых поверхностей, прямых, профилей. При этом реальные поверхности, прямые, профили заменяют прилегающими, а в качестве осей, плоскостей симметрии и центров реальных поверхностей и профилей принимают оси, плоскости симметрии и центры прилегающих поверхностей и профилей.

Точность расположения считают обеспеченной, если действительное отклонение не превышает допуска, установленного на данный вид отклонения, т. е. Δ ≤ Т.
Рассмотрим основные виды отклонений расположения.

Отклонения от параллельности и перпендикулярности плоскостей показаны на рис. 3, а и б.

Отклонение от параллельности осей (прямых) в пространстве равно геометрической сумме отклонений от параллельности проекций Δх и Δу на перпендикулярные плоскости Q и P. Плоскость Q является общей плоскостью осей; она проходит через базовую ось и точку другой оси (точка 0). Плоскость Р проходит через точку 0 перпендикулярно к плоскости Q и параллельно базовой оси.
Составляющие Δх и Δу могут быть самостоятельными погрешностями взаимного расположения осей в плоскостях: отклонение от параллельности в общей плоскости Q равно Δх; перекос осей равен отклонению от параллельности Δу проекций осей на плоскость Р’ (проходит через базовую ось перпендикулярно к плоскости Q). Поле допуска параллельности осей в пространстве (рис. 3, г) характеризуется параллелепипедом со сторонами Тх, Ту и L.

Отклонение от соосности относительно общей оси 00 (рис. 3, д) – это наибольшее расстояние Δ1 (Δ2) между рассматриваемой поверхностью вращения и общей (базовой) осью на длине нормируемого участка L1 (L2).
Например, в ушках кронштейна, имеющих наружные диаметры D, расточены три отверстия диаметрами D1, D2 и D3. Все поверхности должны быть расположены концентрично на общей оси 00.
Допустим, что рассматриваемые поверхности D1 и D2 перекошены и смещены относительно оси 00 (наибольшие смещения Δ1 и Δ2).

Обычно направление смещения отдельных поверхностей не задается, и осевые каждой рассматриваемой поверхности могут быть расположены по любую сторону от общей оси, но в пределах допуска. Поэтому полем допуска соосности е является часть пространства, ограниченная цилиндром, диаметр которого равен допуску соосности Т, длина образующей равна нормируемой длине L, а ось совпадает с базовой осью.
Допуск соосности можно задавать в диаметральном и радиусном выражении. В радиусном выражении допуск удобнее задавать, если допустимо симметричное смещение рассматриваемой поверхности относительно базовой оси, т. е. Δ ≤ ± Т/2 (рис. 3, е).

Допуски в диаметральном и радиусном выражении применяют также:

  • для ограничения отклонений от параллельности прямых (рис. 3, в);
  • от симметричности относительно базовой плоскости (Δ ≤ ±Т/2) отдельных конструктивных элементов номинально симметричных деталей (например, паза в детали на рис. 3, ж);
  • от пересечения осей, которое равно кратчайшему расстоянию между номинально пересекающимися осями (рис. 3, з). В последнем случае рассматриваемая ось может быть расположена выше или ниже базовой оси на расстоянии Δ ≤ Т/2.

Позиционное отклонение и позиционный допуск – условные названия отклонения и допуска на смещение оси или плоскости относительно номинального расположения. Следовательно, отклонения (допуски) от параллельности (рис. 3, в), поверхностей от базовой оси (см. рис. 3, д) или от плоскости симметрии (см. рис. 3, ж) и прямых от пересечения (см. рис. 3, з) относятся к позиционным отклонениям (позиционным допускам).

Суммарное отклонение (допуск) формы и расположения – отклонение (допуск), которое одновременно учитывает (ограничивает) отклонение формы и расположения рассматриваемой реальной поверхности (профиля) относительно заданных баз. Суммарные отклонения и допуски применяют, в частности, для оценки радиального и торцевого биения.

поля допуска формы и расположения поверхностей

Радиальное биение поверхности вращения (рис. 4, а) относительно базовой оси 00 возникает в результате отклонений от круглости и соосности с указанной осью профиля проверяемого сечения. Оно равно разности Δ наибольшего и наименьшего радиусов проверяемого профиля в сечении, перпендикулярном базовой оси. Полное радиальное биение цилиндрической поверхности появляется в результате отклонений проверяемой поверхности от цилиндричности или соосности с базовой осью.

Торцовое биение (рис. 4, б), равное разности наибольших и наименьших расстояний от точек реальной поверхности до плоскости, перпендикулярной базовой оси, определяют в сечении торцовой поверхности цилиндром заданного диаметра d. Полное торцовое биение определяется аналогично, но в пределах всей торцовой поверхности.

Точность расположения одной поверхности может влиять на точность сборки и качество работы узлов (механизмов). Например, перекос отверстия в корпусе редуктора вызывает перекос оси за пределами корпуса и ухудшит работу ведомого звена. Требуемую точность расположения соприкасаемых деталей обеспечивают с помощью выступающего допуска расположения, т. е. поля допуска Т, ограничивающего расположение рассматриваемого элемента (например, осевой линии отверстия в корпусе редуктора) на длине L, выходящей за пределы этого элемента.

Различают, также, зависимый и независимый допуски расположения (формы). Зависимым допуском расположения называют переменный допуск расположения, который указывается на чертежах своим минимальным значением и может быть превышен на величину предельных отклонений вала или отверстия. Эти допуски назначают, если зазоры или натяги между деталями, сопрягаемыми по нескольким поверхностям, должны находиться в заданных пределах.

Независимым называют допуск расположения (формы), постоянный для всех одноименных деталей и не зависящий от действительных размеров рассматриваемых поверхностей. Например, допуск на межосевое расстояние аw коробки передач не зависит от точности отверстий в корпусе КПП для подшипников качения.

Допуски формы и расположения поверхностей установлены стандартами в 16 степенях точности (степени точности обозначают в порядке убывания 1, 2, 3…) Допуски формы и расположения поверхностей за некоторым исключением не должны превышать допуски размеров Т.

***

Обозначения допусков формы и расположения на чертежах

Для каждого вида допуска формы и расположения поверхностей установлен определенный знак (табл. 1).

Таблица 1. Указание на чертежах предельных отклонений формы и расположения поверхностей ГОСТ 2.308-79

Группа допусков
Вид допуска
Знак
Допуски формы Допуск прямолинейности обозначение допуска прямолинейности на чертежах
Допуск плоскостности обозначение допуска плоскостности на чертежах
Допуск круглости обозначение допуска круглости на чертежах
Допуск цилиндричности обозначение допуска цилиндричности на чертежах
Допуск профиля продольного сечения обозначение допуска профиля продольного сечения на чертежах
Допуски расположения Допуск параллельности обозначение допуска параллельности на чертежах
Допуск перпендикулярности обозначение допуска перпендикулярности на чертежах
Допуск наклона обозначение допуска наклона на чертежах
Допуск соосности обозначение допуска соосности на чертежах
Допуск симметричности обозначение допуска симметричности на чертежах
Позиционный допуск обозначение позиционного допуска на чертежах
Допуск пересечения осей обозначение допуска пересечения осей на чертежах
Суммарные допуски
формы и расположения
Допуск радиального биения обозначение допуска радиального биения на чертежах
Допуск торцового биения
Допуск биения в заданном направлении
Допуск полного радиального биения обозначение допуска полного радиального биения на чертежах
Допуск полного торцового биения
Допуск формы заданного профиля обозначение допуска формы заданного профиля на чертежах
Допуск формы заданной поверхности обозначение допуска формы заданной поверхности на чертежах

Условное обозначение допуска на чертеже содержит знак, числовое значение, а при необходимости и буквенное обозначение базы измерения (А, В и т. п.). Эти данные в указанном порядке вписываются в рамку, разделенную на две или три части. Рамку соединяют с контурной или выносной линией изделия (рис. 5, а, б).
Обозначения допусков симметричности и соосности в диаметральном и радиусном выражениях приведены на рис. 5, в.

Допуски могут быть заданы на ограниченной длине или одновременно на всей длине и на ограниченном участке. В необходимых случаях у рамок помещают надписи с дополнительными данными (рис. 5, г).

Базы обычно обозначают зачерненным треугольником и соединяют с рамкой, в которой дано буквенное обозначение базы (см. рис. 5, б) или условное обозначение допуска (рис. 5, е). Зависимые допуски расположения и формы обозначают условным знаком М (в круге), который помещают в рамке.

обозначения допусков формы и расположения на чертежах

***

Шероховатость поверхностей



Главная страница


Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты