Глава 2. Классификация поверхностей деталей
В зависимости от выполняемых функций в изделии все поверхности деталей делятся на три группы:
а) Конструкторские поверхности;
б) Рабочие поверхности;
в) Свободные поверхности.
2.1. Конструкторские поверхности
Конструкторские поверхности выполняют важнейшую функцию детали и к ним предъявляются высокие требования.
Определение: Конструкторской, называется поверхность, которая определяет положение детали в сборочной единице.
Конструкторские поверхности деталей могут быть различного исполнения: плоские, цилиндрические, сферические, конические, фасонные, а также в виде сочетаний различных элементарных участков поверхностей.
Количество конструкторских поверхностей у детали должно быть минимальное и достаточное, чтобы обеспечивать ее положение в пространстве. Деталь в изделии должна занимать и строго сохранять определенное положение в течение всего времени эксплуатации.
Конструкторские поверхности детали можно разделить на два вида: основные и вспомогательные.
Определение, приведенное выше, для конструкторской поверхности можно показать на примере для полной ориентации детали в пространстве. В этом случае необходимо исключить возможность трех прямолинейных движений детали в направлении выбранных координатных осей и трех вращательных движений вокруг этих или параллельных осей, (т.е. лишить деталь шести степеней свободы).
Исходя из условий эксплуатации детали в изделии, количество лишаемых степеней свободы, может быть уменьшено. Например, для создания движения детали в прямолинейном, вращательном или другом необходимом направлении.
Частичное лишение свободы детали от линейных и вращательных перемещений можно обеспечить, используя, различные конструктивные схемы, которые позволяют лишать необходимого количества степеней свободы.
В практике конструктора и технолога, при создании изделия авиадвигателестроения используются различные сочетания видов конструкторских поверхностей. Количество этих поверхностей принимается минимально необходимое. При разработке конструкции деталей маложестких изделий, для обеспечения прочностных характеристик используют дополнительные конструкторские поверхности, которые позволяют изменить силовую схему детали в изделии и улучшить эксплуатационные характеристики этого изделия. Необходимо отметить при этом, что введение дополнительных конструкторских поверхностей вносит некоторую неопределенность в точность расположения детали в пространстве.
На рис. 2.1а представлена цилиндрическая шестерня 1, положение которой в сборочной единице определяется установкой на вал 2 и угловой ориентацией с помощью шпонки 3. Образующая поверхность К1 отверстия, торцевая поверхность К2 и поверхности К3 шпоночного паза являются конструкторскими поверхностями, так как, они определяют положение шестерни в пространстве.
На рисунке 2.1б представлены возможные положения шестерни на валу в зависимости от перекоса поверхности К1, относительно поверхности К2 и возможного зазора между отверстием в шестерни и валом. Эти положения создают перекос шестерни на валу и ухудшают контакт между образующими поверхностями в зубчатом зацеплении.
Рис. 2.1. Конструкторские поверхности детали
С целью уменьшения влияния данного перекоса на положение шестерни в сборочной единице, одна поверхность (К1) принимается за основную конструкторскую поверхность. Эта поверхность выполняется со значительной протяженностью и с минимальным допустимым отклонением для размера отверстия (размера 1 рода). Точность отверстия - основной конструкторской поверхности, выполняется, как правило, в пределах IT5, IT6.
Поверхность К2 принимается за вспомогательную конструкторскую поверхность и выполняется с минимально-возможной протяженностью. Точность расположения этих конструкторских поверхностей относительно друг друга определяются размерами 2 рода, которые выполняется с высокой точностью. Это условие обеспечивает уменьшение степени влияния точности размера 2 рода на положение шестерни в сборочной единице.
Необходимо отметить, что расположение конструкторских поверхностей задаются в чертежах размерами или техническими требованиями непосредственно относительно друг друга. Связь через другие поверхности не допускается (не желательна), так как это приводит к удорожанию производства и ухудшению качественных характеристик изделия.
Дополнительные конструкторские поверхности, используемые при проектировании деталей позволяют «увеличить» протяженность основной конструкторской поверхности. Например, у вала шестерни (рис. 2.2а), цилиндрический поясок К1 детали используется для установки вала во второй подшипник. Такое ориентирование детали в сборочной единице обеспечивает необходимые качественные показатели. Дополнительные конструкторские поверхности могут быть также использованы для повышения прочности детали.
Например, при установке лопаток турбины ГТД в диске. Вместо одной пары выступов елочного замка, которые являются основными конструкторскими поверхностями, используются еще несколько дополнительных выступов. Эти дополнительные выступы позволяют увеличить прочность лопатки и надежность ее соединение с диском турбины, обеспечив при этом компактность конструкции в соединении.
В авиадвигателестроении к качеству конструкторских поверхностей предъявляются высокие требования:
Точность размеров поверхностей задается в пределах IT5, IT6.
Рис. 2.2. Вал-шестерня коробки приводов агрегатов ГТД
Погрешность формы конструкторской поверхности не должна превышать1/3 допуска на заданный размер этой поверхности;
Конструкторские поверхности должны иметь непосредственную размерную связь между собой. Связь через другие поверхности не рекомендуется.
Точность размеров, определяющих расположение поверхностей относительно друг друга, выполняется в пределах 5, 6 степени точности (см. приложение 3, 4).
Допуски на параллельность, перпендикулярность, наклон, торцевое и полное биение, соосность и т. д. выполняются для конструкторских поверхностей в пределах 5, 6 степени точности (см. приложение 3, 4).