Основы нормирования параметров точности

Посадки с натягом. В системе ОСТ посадки с натягом называются горячими, прессовыми и легкопрессовыми, что давало технологическую характеристику образования этих посадок. Для горячих посадок характерны большая величина натяга, технологически осуществляемая путем разогрева втулки или охлаждения вала до нужной температуры для выполнения сборки сопрягаемых деталей последующим охлаждением втулки или размораживанием вала. Например, горячие посадки применялись в производстве стволов артиллерийских орудий.

 

4.  Допуски формы и расположения поверхностей.
1. Основные понятия и определения.

Являясь составной частью комплексной проблемы точности геометрических параметров деталей машин, допуски  геометрический форм и расположения поверхностей этих деталей оказывают  существенное влияние на формирование требуемых свойств качества как  деталей, так и машин в целом.

Основные факторы образования  погрешностей (отклонений) формы и  расположения поверхностей те же, что  и погрешностей размеров элементов  деталей. Это прежде всего точностные характеристики станка, инструмента, технологической  оснастки, упругие деформации станка, инструмента, приспособлений и обрабатываемой детали, неодинаковость припусков и  физико-механических свойств заготовок  и др.

Указанные факторы, образуя  погрешности в геометрической формe поверхностей и их взаимном расположении, неизбежно приводят к снижению заданных эксплуатационных свойств. В подписных  соединениях погрешности формы приводят к увеличению износа деталей из-за повышенного удельного давления на выступах неровностей поверхностей, к нарушению плавности хода, шумообразованию, а в неподвижных соединениях искажение формы приводит к неравномерности натягов в соединениях, из-за чего снижается их прочность, герметичность и точность центрирования.

Например, уменьшение конусности, седлообразное и овальности шеек коленчатого вала двигателя одного из автомобилей с О 01 до 0,006 мм позволяет  увеличить срок работы вкладышей  подшипников в 2,5-4 раза. При изготовлении поршневых пальцев двигателей с  допуском на диаметр 15 мкм устанавливают  допустимую конусность, овальность и  огранку не более 4 мкм каждая. Погрешности  формы и расположения поверхностей также оказывают влияние на точность базирования деталей при изготовлении и контроле, на трудоемкость и точность сборки, повышают объем пригоночных  работ.

Основные термины и  определения, относящиеся к отклонениям  и допускам формы и расположения поверхностей деталей машин и  приборов, устанавливает ГОСТ 24642-81.

При анализе точности формы  и расположения поверхностей различают:  
- реальные профили, поверхности, реальное расположение поверхностей, которые образуются в результате изготовления деталей на станках;  
- номинальные профили, поверхности, номинальное расположение поверхностей, заданные на чертеже.

В основу нормирования отклонений формы и расположен поверхностей положен принцип прилегающих  прямых, профилей, плоскостей, поверхностей, прилегающих цилиндра и окружности.

Прилегающей называется прямая, соприкасающаяся с реальным профилем и расположенная вне материала  детали так, чтобы отклонение от нее  наиболее удаленной точки реального  профиля в пределах нормируемого участка имело минимальное значение. Это понятие относится и к  прилегающему профилю, и к прилегающей  плоскости.

Прилегающим цилиндром называется цилиндр минимального диаметра, описанный  вокруг реальной наружной поверхности  или максимального диаметра, вписанный  в реальную внутреннюю поверхность. Это понятие относится также  и к прилегающей окружности. Прилегающие  поверхности и профили соответствуют  условиям сопряжения деталей при  посадках с нулевым зазором. При  измерении прилегающими поверхностями  служат рабочие поверхности контрольных  плит, интерференционных сте-К0Л) лекальных  и поверочных линеек, калибров, контрольных  оправок и т. п.

2. Отклонения формы поверхностей.

Отклонением формы называется отклонение формы реальной поверхности  или реального профиля от формы  номинальной поверхности или  номинального профиля.

Количественно отклонение формы  оценивается наибольшим расстоянием  А от точек реальной поверхности (профиля) по нормали в пределах нормируемого участка L.

ГОСТ 24643-81 предусматривает  пять видов отклонений формы: от прямолинейности; от плоскостности для плоских  поверхностей; от цилиндричности; от круглости; от профиля продольного сечения  для цилиндрических поверхностей.

Отклонение от цилиндричности - наибольшее расстояние Д от точек  реальной поверхности до прилегающего цилиндра в пределах нормируемого участка. Этот комплексный показатель недостаточно обеспечен производственными измерительными средствами и находит применение в основном при исследованиях.

Отклонение от круглости - наибольшее расстояние Д от точек  реального профиля до прилегающей  окружности. Этот показатель оказывает  существенное влияние на эксплуатационные свойства качества деталей и используется для деталей, к которым предъявляются  требования высокой точности по овальности и огранке. Причиной появления овальности является овальность самой заготовки  детали, овальность опорных поверхностей шпинделя станка, упругие деформации детали (особенно тонкостенных) при закреплении в станке. Причиной появления огранки является изменение мгновенного центра вращения детали, например при бесцентровом шлифовании. Огранка может быть с четным и нечетным числом граней. Огранка с нечетным числом граней характеризуется равенством Диаметра по граням.

Отклонение профиля продольного  сечения - наибольшее расстояние Д от точек образующих реальной поверхности, лежащих в плоскости, проходящей через ее ось, до соответствующей  стороны Прилегающего профиля.

Конусообразность возникает  из-за износа резца, несовпадения осей шпинделя и пиноли задней бабки станка, отклонения от параллельности оси центров  и направляющих станины. Бочкообразность  чаще всего образуется при обтачивании  тонких длинных валов без люнетов  в связи с упругой деформацией. Бочкообразность и седлообразность  могут возникать вследствие упругой  деформации опор шпинделя и пиноли задней бабки станка.

Отклонение от прямолинейности  в плоскости - наибольшее расстояние Д от точек реального профиля  до прилегающей прямой в пределах нормируемого участка.

Помимо отклонения от прямолинейности  в плоскости стандартом установлены  отклонение от прямолинейности оси (или линии) в пространстве и отклонение от прямолинейности оси (или линии) в заданном направлении.

Отклонение от плоскостности - наибольшее расстояние Д от точек  реальной поверхности до прилегающей  плоскости в пределах нормируемого участка.

Частными видами отклонения от плоскостности являются вогнутость и выпуклость.

3. Отклонения расположения поверхностей.

Отклонение расположения поверхностей - отклонение реального  расположения рассматриваемого элемента детали от его номинального расположения. Номинальное расположение элемента определяется номинальными линейными  и угловыми размерами между ним  и базами или между рассматриваемыми элементами, если базы не заданы.

Базой называется элемент  детали или сборочной единицы (или  выполняющее ту же функцию сочетание  элементов), по отношению к которому задается допуск расположения или определяется расположение рассматриваемого нормируемого элемента.

Базой может быть поверхность (например, плоскость), ее образующая или  точка (например, вершина конуса, центр  сферы), ось, если базой является поверхность  вращения.

При оценке отклонений расположения должны исключаться отклонения формы. Для этого реальные поверхности (или профили) заменяются прилегающими, а за оси, плоскости симметрии  и центры реальных поверхностей (профилей) принимают оси, плоскости симметрии  и центры прилегающих элементов.

Стандартом установлены  семь видов отклонений расположения поверхностей: от параллельности; от перпендикулярности; наклона; от соосности; от симметричности; позиционное; от пересечения осей.

Отклонение от параллельности - разность А наибольшего и наименьшего  расстояний между плоскостями (осью и плоскостью, прямыми в плоскости, осями в пространстве и т.д.) в  пределах нормируемого участка.

Отклонение от перпендикулярности - отклонение угла между плоскостями (плоскостью и осью, осями и т.д.) от прямого угла, выраженного в  линейных единицах Д, на длине нормируемого участка.

Отклонение наклона - отклонение угла между плоскостями (осями или  прямыми, плоскостью и осью и т.д.) от номинального угла, выраженного  в линейных единицах А, на длине нормируемого участка.

Отклонение от симметричности - наибольшее расстояние между плоскостью (осью) рассматриваемого элемента (или  элементов) и плоскостью симметрии  базового элемента (или общей плоскостью симметрии двух или нескольких элементов) в пределах нормируемого участка.

Отклонение от соосности - наибольшее расстояние А между  осью рассматриваемой поверхности  вращения и осью базовой поверхности (или осью двух или нескольких поверхностей) на длине нормируемого участка.

Отклонение от пересечения  осей - наименьшее расстояние А между  осями, номинально пересекающимися.

Позиционное отклонение - наибольшее расстояние А между реальным расположением  элемента (центра, оси или плоскости  симметрии) и его номинальным  расположением в пределах нормируемого участка.

4. Суммарное отклонение формы и расположения поверхностей.

Название "суммарные" такие  отклонения получили потому, что их влияние на эксплуатационные свойства деталей обусловлено одновременно отклонениями и формы, и расположения.

На радиальное биение оказывают  влияние отклонение от круглости  профиля рассматриваемого сечения  и отклонение его центра относительно базовой оси, на торцовое биение влияют отклонение от плоскостности рассматриваемой  поверхности и отклонение от ее перпендикулярности относительно базовой оси.

Суммарным отклонением формы  и расположения называют отклонение, являющееся результатом совместного  проявления отклонения формы и отклонения расположения рассматриваемой поверхности  или профиля относительно заданных баз.

Стандартом установлено  семь видов суммарных отклонений: радиальное биение, торцовое биение; биение в заданном направлении; полное радиальное биение; полное торцовое биение; отклонение формы заданного профиля; отклонение формы заданной поверхности.

Радиальное биение - разность Д наибольшего и наименьшего  расстояний от точек реального профиля  поверхности вращения до базовой  оси в сечении плоскостью, перпендикулярной базовой оси.

Торцовое биение - разность Д наибольшего и наименьшего  расстояний от точек реального профиля  торцовой поверхности до плоскости, перпендикулярной базовой оси.

Биение в заданном направлении - разность Д наибольшего и наименьшего  расстояний от точек реального профиля  поверхности вращения в сечении  рассматриваемой поверхности конусом, ос которого совпадает с базовой  осью, а образующая имеет заданно  направление до вершины этого  конуса .

Полное радиальное биение - разность Д наибольшего и наименьшего  расстояний от всех точек реальной поверхности в пределах нормируемого участка до базовой оси.

Полное торцовое биение - разность Д наибольшего и наименьшего  расстояний от точек всей торцовой поверхности до плоскости перпендикулярной базовой оси.

Отклонение формы заданного  профиля - наибольшее отклонение Д точек  реального профиля от номинального профиля, определяемое по нормали к  номинальному профилю в пределах нормируемого участка .

Отклонение формы заданной поверхности - наибольшее отклонение Д  точек реальной поверхности от номинальной, определяемое по нормали к номинальной  поверхности в пределах нормируемого участка.

 

5. Нормирование отклонений формы и расположения поверхностей и обозначение их допусков на чертеже.

Нормирование отклонений формы и расположения поверхностей заключается в ограничении их допусками. Допуском формы называется наибольшее допустимое значение отклонения формы. Допуском расположения называется предел, ограничивающий допускаемое  значение отклонения расположения. Нормирование погрешностей формы и расположения поверхностей производится односторонним отклонением, существенно положительной величиной. Допуск для всех отклонений формы и расположения поверхностей обозначается буквой Т. Стандартом ГОСТ 2.308-79 для  каждого вида допусков формы и  расположения поверхностей установлены  условные обозначения (графический  символ) для записи их на рабочих  чертежах деталей. Числовое значение допуска  формы и расположения определяется степенью точности в зависимости  от номинального размера. Под номинальным  размером понимается номинальная длина  нормируемого участка, или номинальная  длина большей стороны поверхности, или номинальный больший диаметр  торцовой поверхности, если нормируемый  участок не задан. ГОСТ 24643-81 устанавливает 16 степеней точности. Ряды допусков с 1-й по 16-ю степень точности построены  по геометрической прогрессии соответственно ряду Ra5 со знаменателем профессии 1,6. Стандартом предусмотрена возможность развивать  ряды допусков в сторону более  точных степеней (0; 01; 02 и т.д.), а также  и более грубых (17; 18 и т.д.). Следует отметить введение в справочное приложение стандарта  новых параметров для отклонения формы в виде статистических характеристик, а именно среднего арифметического  и среднего квадратического отклонения. Кроме того, введен параметр NN, определяющий число точек пересечения реального  профиля со средним профилем в  пределах нормируемого участка или  на периметре. Наряду с понятиями  допуска формы и допуска расположения установлено понятие поля допуска. Поле допуска формы  — область в пространстве или  на плоскости, внутри которой должны находиться все точки реального  рассматриваемого элемента в пределах нормируемого участка. Поле допуска расположения — область в пространстве или  заданной плоскости, внутри которой  должен находиться прилегающий элемент  или ось, центр, плоскость симметрии  в пределах нормируемого участка. Ширина или диаметр поля допуска определяются значением допуска, а расположение относительно баз определяется номинальным  расположением рассматриваемого элемента. Для допусков формы и расположения, которые являются составной частью допуска размера на основе истолкования предельных размеров по ГОСТ 24642-81 в  зависимости от соотношения между  допусками размеров и допусками  формы и расположения поверхностей, установлены в процентном отношении  относительные геометрические точности формы и расположения поверхностей. Установлено три уровня относительной  геометрической точности формы и  расположения: А — нормальная относительная  геометрическая точность величиной 60 %; В — повышенная относительная  геометрическая точность величиной 40%; С — высокая относительная  геометрическая точность величиной 25 %. Следует иметь в виду, что для цилиндрических поверхностей, когда допуски формы задают по радиусу, оценки нормированных уровней  относительной геометрической точности А, В, С должны быть сокращены вдвое  до значений соответственно 30; 20 и 12,5 %. Степени точности для допусков формы и расположения поверхностей в каждом конкретном случае определяют с учетом рекомендаций ГОСТ 24643-81, по квалитету и принятому уровню относительной геометрической точности. Если на рабочем чертеже  детали не указаны требования точности к отклонениям формы и расположения, то подразумевается, что эти ограничения (допуски формы и расположения) могут быть в пределах поля допуска  размера (ГОСТ 25069-81). В тех случаях  когда допуски формы и расположения меньше, чем допуск размера, требования к допускам формы и расположения должны быть указаны в соответствии с ГОСТ 2.308-79 и ГОСТ 24643-81 одним  из двух способов: или условными  обозначениями на чертеже, или текстом  в технических условиях. Применение условных обозначений является более  предпочтительным. При условном обозначении  знак, числовое значение допуска в  миллиметрах и, если нужно, буквенное  обозначение базы в указанной  последовательности вписывают в  рамку, разделенную соответственно на два или три поля. Рамку соединяют  с элементом, к которому относится  допуск, прямой или ломаной линией, заканчивающейся стрелкой. Базу обозначают равносторонним заштрихованным треугольником, который  соединяют с рамкой допуска соединительной линией. При необходимости базу обозначают в специальной рамке прописной  буквой, и эту же букву вписывают  в третье поле рамки. Если базой является ось или плоскость симметрии, то треугольник располагают в  конце размерной линии соответствующего размера элемента. Если базой является поверхность или прямая (линия) этой поверхности, то треугольник должен располагаться на достаточном расстоянии от конца размерной линии (стрелки). Суммарные допуски формы  и расположения поверхностей, для  которых не установлены отдельные  символы, обозначают знаками составных  допусков: сначала знак допуска расположения и затем знак допуска формы. Различают независимые и  зависимые допуски формы и  расположения поверхностей. Независимый допуск расположения (формы) - допуск, числовое значение которого постоянно для всей совокупности деталей, из готовляемых по данному  чертежу, и не зависит от действительного  размера нормируемого или базового элемента. Такие допуски назначают  при нормировании требований к расположению посадочных мест под подшипник качения, к соосности направляющих и рабочих  поверхностей, к колебанию межосевых  расстояний в корпусах редуктора. Независимые  допуски применяют, когда сопрягаемые  поверхности деталей центрируются посадками с натягом или переходными, при необходимости обеспечить надежное функционирование посадок: отсутствие биения, балансировку, равномерность  радиального зазора, плотность и  герметичность. Зависимый допуск расположения (формы) — допуск, числовое значение которого переменно для различных  деталей, изготовленных по данному  чертежу, и зависит от действительных размеров нормируемого или базового элемента. На чертежах зависимый допуск задают своим минимальным постоянным значением, которое допускается  превышать на величину, соответствующую  допускаемому отклонению действительных размеров элементов деталей от проходного предела (от наибольшего предельного  размера вала или от наименьшего  предельного размера отверстия). Зависимые допуски расположения назначают преимущественно на межосевые  расстояния крепежных отверстий, соосность  участков ступенчатых отверстий, на симметричность расположения шпоночных  пазов и т.д. Для зависимых допусков расположения поверхностей возможно назначение их нулевых значений. Это значит, что  отклонения расположения допустимы  только за счет использования части  допуска на размеры элемента. При обозначении зависимого допуска расположения (формы) добавляется знак (М). Допуск плоскостности  составляет 0,07 мм и относится к  любому участку поверхности, имеющему площадь 310x210 мм2;   — допуск прямолинейности 0,02 мм и относится к любому участку поверхности длиной 100 мм;   — допуск симметричности размера, указанного стрелкой, составляет 0,1 мм от половины ширины поля допуска (Т/2) относительно оси отверстия В ;   — допуск соосности отверстия, представленный в радиусном выражении, составляет 0,05 мм относительно базовой оси А;   — допуск полного радиального биения цилиндрической поверхности относительно поверхностей А и Б составляет 0 1 мм;   — зависимый допуск соосности шейки вала связан только с действительным размером нормируемого элемента, указанного стрелкой;   — зависимый допуск соосности шейки вала связан только с действительным размером базового элемента. Возможен также вариант, когда зависимый допуск соосности  будет получен исходя из действительных размеров базового и нормируемого элементов.