Высшая школа

§ 23. Точность формы деталей

Для нормирования и количественной оценки отклонений формы и расположения поверхностей введены следующие понятия:

Действительная (реальная) поверхность — поверхность, ограничивающая деталь и отделяющая ее от окружающей среды. Она имеет такие отклонения формы, как волнистость и шероховатость.
Номинальная поверхность — идеальная поверхность, номинальная форма которой задана чертежом.
Базовая поверхность — поверхность, имеющая форму номинальной поверхности и служащая базой для количественной оценки отклонения формы действительной поверхности. В качестве базы для количественной оценки отклонения формы устанавливают прилегающую поверхность (плоскость, цилиндр, прямую, окружность, профиль) .
Прилегающая поверхность — поверхность, имеющая форму номинальной поверхности, соприкасающаяся с действительной поверхностью и расположенная вне материала детали так, чтобы отклонение от нее наиболее удаленной точки действительной поверхности имело минимальное значение.

Под отклонением формы понимается совокупность отклонений формы действительной поверхности (или профиля) от формы номинальной поверхности (или профиля), заданной чертежом. За величину отклонения формы принимается наибольшее расстояние от точек действительной поверхности до прилегающей поверхности.

Точность формы цилиндрических поверхностей определяется точностью контура в поперечном (перпендикулярном оси) сечении и точностью образующих цилиндра в продольном (проходящем через ось) сечении. Контур поперечного сечения цилиндрического тела описывается окружностью. Показателем отклонений контура поперечного сечения является некруглость — отклонение от окружности (рис. 44, а).

П
ри отсутствии огранки с нечетным числом граней некруглость определяется как полуразность между наибольшим и наименьшим диаметрами сечения, измеренными двухконтактным прибором.

Рис. 44. Отклонение формы цилиндрической поверхности в плоскости, перпендикулярной оси:

а — некруглость, б — овальность, в — огранка

К
дифференцированным отклонениям формы в поперечном сечении относятся овальность и огранка. Овальность (рис. 44, б) — отклонение от окружности, при котором действительный профиль представляет собой овалообразную фигуру, наибольший и наименьший диаметры которой (вдоль большой и малой осей овала) находятся во взаимно перпендикулярных направлениях. За величину овальности принимается разность между наибольшим и наименьшим диаметрами сечения, т.е. удвоенная величина некруглости. Огранка (рис. 44, в) — отклонение, при котором профиль детали представляет собой многогранную фигуру с криволинейными гранями. Величина огранки определяется как наибольшее расстояние от точек действительного профиля до прилегающей окружности.

Рис. 45. Комплексные показатели отклонений формы цилиндрических поверхностей:

а — отклонения профиля продольного сечения, б — цилиндричность.

Отклонение профиля цилиндрической поверхности в продольном сечении определяется как наибольшее расстояние от точек действительного профиля до соответствующей стороны прилегающего профиля (рис. 45, а) . Прилегающий профиль для этого случая образуется двумя параллельными прямыми. Отклонения от цилиндрической формы наиболее полно могут быть регламентированы комплексным показателем — цилиндричностью (отклонением от цилиндричности), включающим все виды отклонения формы поверхности от прямого круглого цилиндра, т.е. некруглость и отклонение профиля продольного сечения. Величина нецилиндричности определяется как наибольшее расстояние от точек действительной поверхности до прилегающего цилиндра (рис. 45, б).

К
дифференцированным отклонениям формы цилиндрических поверхностей в продольном сечении относятся бочкообразность (рис. 46, а) , седлообразность (рис. 46, б), изогнутость (рис. 46, в), конусность (рис. 46, г).

Рис. 46. Отклонения формы цилиндрической поверхности в продольности сечения:

а — бочкообразность, б — седлообразность (конусность), в — вогнутость, г — конусность.

Бочкообразность, седлообразность (корсетность) и изогнутость являются следствием непрямолинейности образующих, конусность — следствием непараллельности образующих.

Совокупность всех отклонений профиля сечения плоских поверхностей может быть охарактеризована комплексным показателем — непрямолинейностью, а всех отклонений формы поверхности — неплоскостностью. Непрямолинейность (отклонение от прямолинейности профиля поверхности) — наибольшее расстояние от точек действительного профиля (полученного в сечении поверхности нормальной плоскостью, проходящей в заданном направлении) до прилегающей прямой (рис. 47, а). Допуск на непрямолинейность может быть отнесен ко всему участку проверяемой поверхности или к заданной длине. Неплоскостность (отклонение от плоскостности) — наибольшее расстояние от точек действительной поверхности до прилегающей плоскости (рис. 47, б), Детали с плоскими поверхностями могут иметь дифференцированные отклонения в виде вогнутости (рис. 47, в) или выпуклости (рис. 47, г).

Отклонением расположения называется отклонение от номинального расположения рассматриваемой поверхности, ее оси или плоскости симметрии относительно баз или отклонение от номинального взаимного расположения рассматриваемых поверхностей. Номинальное расположение определяется номинальными линейными и угловыми размерами между рассматриваемыми поверхностями, их осями или плоскостями симметрии.

Различают основные виды отклонений расположения:

непараллельность — отклонение от параллельности либо плоскости, либо оси поверхности вращения и плоскости. Непараллельность характеризуется разностью наибольшего и наименьшего расстояний между плоскостью и осью поверхности на заданной длине:

неперпендикулярность — отклонение от перпендикулярности плоскостей, осей или оси к плоскости — отклонение угла между плоскостями, осями или осью и плоскостью от прямого угла, выраженное в линейных единицах на заданной длине:

н
есоосность — отклонение от соосности относительно базовой поверхности — наибольшее расстояние между осью рассматриваемой поверхности и осью базовой поверхности на всей длине рассматриваемой поверхности или расстояние между осями в заданном сечении.

Рис. 47. Отклонение формы плоских поверхностей:

а — непрямолинейность, б — неплоскостность, в — вогнутость, г — выпуклость.

Обычно на практике учитывают комплексные погрешности, которые складываются из погрешностей формы и положения. К таким погрешностям относятся:

радиальное биение — разность наибольшего А_max и наименьшего А_min расстояний от точек реальной поверхности до базовой оси вращения в сечении, перпендикулярном этой оси (рис. 48, а). Радиальное биение является результатом смещения центра (эксцентриситета) рассматриваемого сечения относительно оси вращения и некруглости;

торцевое биение — разность наибольшего и наименьшего расстояний а от точек реальной торцевой поверхности, расположенных на окружности заданного диаметра, до плоскости, перпендикулярной базовой оси вращения (рис. 48, б). Если диаметр не задан, то торцевое биение определяется на наибольшем диаметре торцевой поверхности. Торцевое биение является результатом неперпендикулярности торцевой поверхности базовой оси и отклонений фирмы торца по линии измерения.

Р
ис. 48. Радиальное (а) и торцевое (б) биения.

§ 24. Шероховатость поверхностей

П
оверхности деталей после обработки не являются идеально гладкими, так как режущие кромки инструментов и зерна шлифовальных кругов оставляют на поверхности следы в виде неровностей и гребешков, близко расположенных друг к другу (рис. 49). Совокупность всех неровностей на рассматриваемой поверхности называется шероховатостью. Шероховатость поверхностей ухудшает качественные показатели работы деталей, герметичность соединений и их противокоррозионную стойкость.

Рис. 49. Обозначение шероховатости поверхности:

а — общий вид, б — структура обозначения, в — пример обозначения.

Если провести среднюю линию в сечении гребешков (линия ОХ на рис. 49) и опустить перпендикуляры от отдельных точек профиля к этой средней линии, то сумма расстояний у₁, у₂ и т.д. деления на количество n, будет средним арифметическим отклонением профиля поверхности от средней линии. Она обозначается R_a:

Числовое значение параметра R_a (мкм) используется для оценки шероховатости. Но кроме этого для оценки шероховатости пользуются еще вторым показателем — средней высотой неровности по 10 точкам (обозначается R_z). Для определения величины R_z параллельно средней линии ОХ ниже профиля поверхности проводят линию и на нее опускают перпендикуляр из высших точек выступов и низших точек впадин (расстояние h_1min, h_1max, h_2min, h_2max и т.д.).

За величину неровностей R_z принимают среднее расстояние между пятью высшими точками выступов и пятью низшими точками впадин

Пять высших точек выступов и пять низких точек впадин (см рис. 49) берутся в пределах так называемой базовой длины 1, под которой понимается длина участка поверхности, принимаемая для измерения шероховатости.

Новый стандарт предусматривает шесть параметров, из них: три высотных (R_a, R_z, R_max), два шаговых (S и S_m) и один по опорной длине профиля (t_p). Кроме известных параметров R_a и R_z в виде среднего арифметического отклонения профиля и высоты неровностей профиля по десяти точкам введена еще оценка наибольшей высоты профиля R_max. По своему физическому смыслу R_a характеризует высоту всех неровностей профиля. R_z — наибольших, а R_max — полную высоту профиля.

Шаговый параметр S характеризует средний шаг неровностей профиля по вершинам, S_m — средний шаг неровностей профиля по средней линии в пределах базовой длины l. Шаговые параметры, значения которых установлены в пределах 12,5—0,002 мм, характеризуют взаимное расположение точек неровностей — вершин (максимумов) профиля и точек пересечения профиля со средней линией (нулей профиля). Их значения показывают в чертежах., когда требуется обеспечить прочность деталей при циклических нагрузках или виброустойчивость.

Относительная опорная длина профиля t_p характеризует в продольном направлении фактическую площадь контакта на заданном уровне сечения профиля и определяется как отношение опорной длины профиля к базовой длине. При нормировании шероховатости поверхности могут еще учитываться требования к точности измерений, соотношения между допусками размера и шероховатостью и т.д.

Параметры оценки шероховатости поверхностей распространяются на все виды материалов, кроме древесины, войлока, фетра и др., имеющих ворсистую поверхность.

Обозначения допусков на шероховатость в соответствии с Международным стандартом регламентируются ГОСТом.

В табл. 10. приведены классы шероховатости и наибольшие значения R_a и R_z.

Таблица 10. Классы шероховатости и числовые значения R_a и R_Z

Классы шероховатости	Наибольшие значения, мкм						Базовая длина, мм
	R_a по разрядам			R_Z по разрядам
	а	6	в	a	6	в
1	—	—	—	320	—	—	8
2	—	—	—	160	—	—
3	—	—	—	80	—	—
4	—	—	—	40	—	—
5	—	—	—	20 до 10	—	—	2,5
6	2,5	2	1,6	—	—	—	0,8
7	1,25	1	0,8	—	—	—
8	0,63	0,5	0,4	—	—	—
9	0,32	0,25	0,2	—	—	—	0,25
10	0,08	0,063	0,05	—	—	—
11	0,08	0,063	0,05	—	—	—
12	0,04	0,032	0,025	—	—	—
13	—	—	—	0,1	0,08	0,063	0,08
14	—	—	—	0,05	0,04	0,032

<< предыдущая страница следующая страница >>

Базовая