5 Отклонения формы и расположения поверхностей

5.1 Основные термины и определения

Точность геометрических параметров деталей характеризуется не только точностью размеров ее элементов, но и точностью формы и расположения поверхностей. Классификация отклонений и допусков формы и расположения, а также терминология приведены в ГОСТ 24642-81.

Отклонением формы ( ) называют отклонение формы реальной поверхности, ограничивающей тело, от формы номинальной поверхности.

Реальная поверхность это поверхность, ограничивающая деталь и отделяющая ее от окружающей среды. Реальные поверхности деталей получают в результате обработки.

Номинальная поверхность это идеальная поверхность, форма которой задана чертежом или другой технической документацией.

Кроме реальной и номинальной поверхностей различают номинальный и реальный профиль, а также номинальное и реальное расположение поверхности (профиля).

Номинальное расположение поверхности определяется номинальными значениями линейных и угловых размеров. Реальное расположение поверхности (профиля) определяется значениями действительных линейных и угловых размеров, т. е. значениями размеров реальной детали.

В основу нормирования и количественной оценки отклонений формы и взаимного расположения поверхностей используют принцип прилегающих прямых, окружностей, поверхностей и профилей (рисунки5.1; 5.2).

Прилегающая плоскость и прилегающая прямая – плоскость или прямая, соприкасающаяся с реальной поверхностью или профилем и расположенная вне материала детали так, чтобы отклонение от нее наиболее удаленной точки реальной поверхности было минимальным.

Прилегающая окружность – это окружность минимального диаметра, описанная вокруг реального профиля – для наружной поверхности и максимального диаметра – для внутренней поверхности вращения.

а) < , < ; б) r< r , r< r ; в) r< r

Рисунок 5.1 - Прилегающая прямая и прилегающая окружность

Рисунок 5.2 - Прилегающий цилиндр и прилегающая плоскость

Нормируемый участок – это участок поверхности или линии, к которому относится допуск на отклонение формы или расположение элемента. Нормируемый участок должен задаваться размерами, определяющими его площадь, длину. Если нормируемый участок не задан, то допуск или отклонение формы или расположения должен относиться ко всей поверхности или длине.

База – элемент детали, определяющий одну из плоскостей или осей системы координат, по отношению которой задается допуск расположения или определяется отклонение рассматриваемого элемента. Базами могут быть, например, базовая плоскость, базовая ось, базовая плоскость симметрии.

Приняты следующие обозначения:

- отклонение формы или отклонение расположения поверхностей;

Т - допуск формы или допуск расположения;

L- длина нормируемого участка.

5.2 Отклонения и допуски формы

К отклонениям формы относятся отклонения прямолинейности, плоскостности, круглости, профиля продольного сечения и цилиндричности.

Отклонение от плоскостности определяют как наибольшее расстояние от точек реальной поверхности до прилегающей плоскости в пределах нормируемого участка (рисунок 5.3,а).

Частными видами отклонений является выпуклость (рисунок 5.3,б) и вогнутость (рисунок 5.3,в).

а б в

Рисунок 5.3 - Отклонение формы плоских поверхностей

Отклонение от прямолинейности определяют как большее расстояние от точек реального профиля до прилегающей прямой.

Рисунок 5.4– Отклонение от прямолинейности

Отклонение от прямолинейности оси в пространстве – наименьшее значение диаметра цилиндра, внутри которого располагается реальная ось.

Отклонение от прямолинейности оси , как правило, возникает из-за действия неравномерно распределенных остаточных напряжений, возникающих после термической обработки, наклепа и т. п. Отклонение от прямолинейности оси в пространстве и поле допуска (Т) прямолинейности оси показаны на рисунке 5.5.

Рисунок 5.5– Отклонение от прямолинейности оси

Отклонение от круглости - наибольшее расстояние от точек реального профиля до прилегающей окружности. Допуск круглости Т - наибольшее допустимое значение отклонения от круглости.

Частными случаями могут быть овальность и огранка.

Овальность — это отклонение от круглости, при котором реальный профиль поперечного сечения представляет собой овалообразную фигуру, наибольший и наименьший диаметры которой находятся во взаимно-перпендикулярных направлениях. За значение овальности принимают полуразность между наибольшим и наименьшим диаметром сечения:

= (d_max - d_min )/2

Овальность возникает в результате биения шпинделя токарного или шлифовального станка, вследствие неправильной формы поперечного сечения заготовки, дисбаланса детали и т. д.

Огранка - это отклонение от круглости, при котором реальный профиль поперечного сечения представляет собой многогранную фигуру. В связи с особенностью измерения граненых деталей их разделяют в зависимости от числа граней (трех, четырех и т. д.). Огранка количественно определяется так же, как и отклонение от круглости наибольшим отклонением точек реального профиля от прилегающей окружности.

Причиной появления огранки является неправильная (граненая) форма поперечного сечения заготовки; изменение положения мгновенного центра вращения детали при обработке (при бесцентровом шлифовании, при резании, когда технологическая система станок – приспособление - инструмент - заготовка недостаточно жесткая).

а) графическое определение; б) овальность, в)огранка

Рисунок 5.6 - Отклонение от круглости

Отклонение от цилиндричности – наибольшее расстояние от точек реальной поверхности до прилегающего цилиндра в пределах нормируемого участка.

Рисунок 5.7 – Отклонение от цилиндричности

Отклонение профиля продольного сечения – наибольшее расстояние от точек реальной поверхности, лежащих в плоскости, проходящих через продольную ось, до соответствующей стороны прилегающего профиля.

Частными видами отклонения профиля продольного сечения являются конусообразность, бочкообразность, седлообразность (рисунок 5.7).

а б в

а) конусообразность; б) бочкообразность; в) седлообразность

Рисунок 5.8 – Частные случаи отклонения профиля продольного сечения:

Конусообразность - это отклонение профиля продольного сечения, при котором образующие прямолинейны, но не параллельны (рисунок 5.7, а). Конусообразность возникает при несовпадении осей шпинделя и пиноли задней бабки станка, отклонении от параллельности оси шпинделя направляющим станины и т.п.

Бочкообразность - это отклонение профиля продольного сечения, при котором образующие непрямолинейны и диаметры увеличиваются от краев к середине сечения (рисунок 5.7, б). Причиной бочкообразности является прогиб длинного вала при малой его жесткости в процессе обточки в центрах без люнета; износ направляющих в их середине и др.

Седлообразность - это отклонение профиля продольного сечения, при котором образующие непрямолинейны и диаметры уменьшаются от краев к середине сечения (рисунок 5.7, в). Причинами возникновения седлообразности являются: перекос направляющих и их износ; несовпадение центров токарного станка в вертикальной плоскости или обработка толстых коротких валов в нежестких центрах.

Количественно конусообразность, бочкообразность, седлообразность равна полуразности между наибольшим и наименьшим диаметрами в одном и том же продольном сечении:

= (d_max - d_min )/2

Зная показатели отклонений профиля, можно вносить коррективы в технологический процесс и устранять причины, вызывающие эти отклонения, так как любое из них снижает ресурс подвижных соединений и надежность неподвижных.