Точность формы, как вторая составляющая геометрической точности гладких элементов деталей

ЛЕКЦИЯ № 10 Точность формы, как вторая составляющая геометрической точности гладких элементов деталей ПЛАН ЛЕКЦИИ 10.1 Основные понятия и определения, используемые при нормировании точности формы 10.2 Отклонения формы цилиндрических поверхностей 10.3 Отклонения формы плоских поверхностей 10.4 Нормирование допусков формы на чертежах 10.5 Контроль отклонений формы 10.1 Основные понятия и определения, используемые при нормировании точности формы Качество изделий в машиностроении неразрывно связано с точностью изготовления деталей по размерам и геометрической форме рассматриваемых поверхностей. В результате неточностей с системе станок - приспособление - инструмент - заготовка (СПИЗ) неизбежно возникают отклонения от правильной геометрической формы, которые ухудшают плавность и точность перемещений в подвижных соединениях, снижают несущую способность масляного клина в подшипниках трения скольжения; сокращают срок службы подшипников качения; повышают уровень шума при их работе, вызывают трудности при монтаже и препятствуют обеспечению полной взаимозаменяемости; ускоряют износ деталей; снижают эксплуатационные свойства изделий. Для выполнения заданных эксплуатационных функций изделий, требуемой долговечности, надежности и полной взаимозаменяемости конструктор на рабочих чертежах деталей проставляет допуски на отклонения формы и расположения поверхностей, общие термины и определения которых приводятся в ГОСТ 24642-81. Отклонение формы Еф - это отклонение формы реальной поверхности или реального профиля от формы номинальной поверхности или номинального профиля. Базой для отсчета отклонений формы плоских поверхностей является прилегающая поверхность, профиль, плоскость и т.д., а для цилиндрических - прилегающий цилиндр, окружность. Прилегающая поверхность имеет форму номинальной поверхности, соприкасается с реальной (полученной в результате изготовления) и располагается вне материала детали так, что расстояние от нее до наиболее удаленной точки реальной поверхности в пределах нормируемого участка имеет минимальное значение. За нормируемый участок принимается такой участок, к которому относится заданный допуск. Отклонения формы реальной поверхности отсчитываются от прилегающей поверхности и количественно оцениваются наибольшим расстоянием от точек реальной поверхности до прилегающей. Наибольшее допускаемое значение отклонения формы принимается за допуск формы и указывается на чертеже только в том случае, если он должен быть меньше допуска на размер. К отклонениям формы относятся все отклонения от номинальной формы кроме шероховатости (рис. 56). Рисунок 56 – Возможные виды отклонений формы. Их символическое и буквенное обозначение 10.2 Отклонения формы цилиндрических поверхностей К отклонениям формы цилиндрической поверхности относятся: 1 отклонение от круглости; 2 отклонение профиля продольного сечения; 3 отклонение от цилиндричности Отклонение от круглости Δ1- это наибольшее расстояние от точек реального профиля до прилегающей окружности (рис.57). Частными видами отклонений от круглости являются овальность (рис. 58а) и огранка (рис.58б). Рисунок 57 – Отклонение от круглости а б Рисунок 58 – Частные виды отклонения от круглости: а – овальность; б – огранка Овальность, численно равная отклонению от круглости определяется по уравнению Δ1 = Отклонение профиля продольного сечения Δ2 - это наибольшее расстояние от точек образующих реальной поверхности, лежащих в плоскости, проходящей через ее ось, до соответствующей стороны прилегающего профиля (рис.59). Рисунок 59 – Отклонение профиля продольного сечения Частными видами отклонений профиля продольного сечения являются конусообразность (рис. 59а), бочкообразность (рис. 59б) и седлообразность (рис. 59в). Конусообразность, бочкообразность и седлообразность, численно равные отклонению профиля продольного сечения определяют по уравнению Δ2 = Рисунок 59 – Частные виды отклонения профиля продольного сечения: а – конусообразность; б – бочкообразность; в – седлообразность Отклонение от цилиндричности Δ3 – это наибольшее расстояние от точек реальной поверхности до прилегающего цилиндра в пределах нормируемого участка (рис.60). Рисунок 60 – Отклонение от цилиндричности При отсутствии отклонения от прямолинейности оси в пространстве, а также огранки с нечетным числом граней отклонение от цилиндричности - Δ3 можно определять как полуразность наибольшего D и наименьшего d диаметров из числа измеренных по шести направлениям (рис. 61). Рисунок 61 – Схема измерения валика 10.3 Отклонения формы плоских поверхностей Плоские детали характеризуются отклонениями от плоскостности и прямолинейности. Отклонением от прямолинейности Δ4 -называют расстояние от прилегающей прямой до наиболее удаленной точки профиля в данном сечении. Под прилегающей прямой понимается такая прямая, которая соприкасается с профилем сечения, проходит вне тела изделия и занимает положение, при котором расстояние от этой прямой до наиболее удаленной точки профиля будет наименьшим. Отклонение от плоскостности Δ5 - это расстояние от прилегающей плоскости до наиболее удаленной точки поверхности Частными видами отклонения от плоскостности являются выпуклость и вогнутость (рис.62). Рисунок 62 – Погрешности формы плоских поверхностей: а – вогнутость; б – выпуклость 10.4 Нормирование допусков формы на чертежах Согласно ГОСТ 2.308 – 2011 предусмотрен символический метод указания допуска формы на чертежах, когда допуски формы задаются в специальных рамках. Стрелочка указывает направление измерения отклонения формы (как правило, по нормали к поверхности) при контроле. В первой части рамки дается условный знак - какое отклонение формы необходимо проверить при контроле. Графические символы (знаки) для указания допуска формы поверхностей приведены в таблице 1. Группа допусков Вид допуска Знак Допуск формы Допуск прямолинейности ─ Допуск плоскостности Допуск круглости O Допуск цилиндричности Допуск профиля продольного сечения Во второй части указывается числовая величина допуска в миллиметрах. Рядом с рамкой можно записать необходимые комментарии. Такая рамка соединяется стрелочкой с контуром детали на чертеже, либо с выноской, либо с размерной линией. Если допуск относится к поверхности, то стрелочка должна быть обращена к контуру или к выносной линии. Если допуск относится к оси, то стрелочка обращена к этой оси или является продолжением размерной линии. ПРИМЕРЫ: Отклонение от цилиндричности Допуск профиля продольного сечения. 30 h8 не более 0,05 мм. Конусообразность и седлообразность не допускаются Допуск круглости. Овальность Допуск плоскостности. свыше 0.12 мм не допускается. Выпуклость свыше 0,08 мм не допускается. Допуск прямолинейности Допуск прямолинейности оси поверхности. Отклонения формы отрицательно влияют на эксплуатационные характеристики изделия, но малая величина допуска формы затрудняет изготовление детали. Необходимая величина допуска формы иногда устанавливается расчетом, либо берется по справочным данным. В случае когда величина отклонения формы соизмерима с допуском на размер, конструктор может не указывать ее. Допустимое отклонение формы не должно превышать допуска на размер. Для цилиндрических деталей большинство отклонений формы является фактически отклонением радиуса, и здесь отклонение формы не должно превышать половины допуска на диаметр. Если допуск формы должен быть меньше допуска на размер, то он указывается на чертеже. Его величина должна быть равна части допуска на размер. При этом возможны следующие уровни геометрической точности: А - нормальная относительно геометрическая точность; допуск формы составляет 60% допуска размера или 30% от допуска радиуса. В - повышенная относительно геометрическая точность  40% допуска размера или 20% допуска радиуса. С - высокая относительная геометрическая точность  25% допуска размера или 12% допуска радиуса. Для отнесения детали к тому или иному уровню следует пользоваться рекомендациями справочника «Допуски и посадки» под редакцией Мягкова. 10.5 Контроль отклонений формы Трудоемкость контроля состоит в отыскании прилегающих поверхностей или поверхности. Учитывая это, конструктор должен назначать допуски формы лишь в технически обоснованных случаях. Существующие методы контроля можно разделить на две группы: - точные методы, при которых геометрически правильно реализуется определение того или иного отклонения формы; - приближенные методы, при которых правильная трактовка отклонения формы нарушается. Большинство используемых методов – приближенные Контроль отклонений формы и расположения поверхностей в большинстве случаев производится как обычными универсальными средствами измерения, так и с использованием измерительных призм, центров и поверочных плит в качестве базы измерения. Например, овальность шейки вала может быть определена измерением диаметра с помощью микрометра в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, а огранка с нечетным числом граней определяется с помощью индикатора со стойкой, при этом деталь помещается в призму (рис. 63). Разность показаний индикатора будет равна удвоенному значению огранки. Конусообразность, бочкообразность, седлообразность определяют измерением диаметров детали в нескольких сечениях, а изогнутость с помощью индикатора со стойкой, при этом деталь устанавливают в центрах или на призмах и проворачивают вручную (рис. 64). Таким образом дифференцированно находят отклонения от цилиндрической формы. Прибора, определяющего комплексный показатель – отклонение от цилиндричности, пока не существует. Рисунок 63 - Схема измерения огранки Рисунок 64 - Схема контроля изогнутости Контроль отклонения плоских поверхностей Отклонения плоских поверхностей контролируют с помощью поверочных линеек и плит. Обычно отклонение от плоскостности проверяют методом «на краску». Количественной оценкой плоскостности служит число пятен на единицу площади (как правило квадрат 25 × 25 мм).