Основы нормирования параметров точности

    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, изготовляемых 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. Полное значение зависимого допуска расположения определяется суммой

,

    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.

 

1.5. Шероховатость и волнистость поверхностей

1.5.1. Основные понятия и определения

 

    Шероховатость и волнистость являются характеристиками качества поверхности, оказывающими большое влияние на многие эксплуатационные свойства деталей машин. Шероховатость поверхности представляет собой совокупность неровностей, образующих рельеф реальных поверхностей с относительно малыми шагами.

    Рассматриваемые микронеровности образуются в процессе механической обработки путем копирования формы режущих инструментов, пластической деформации поверхностного слоя деталей под воздействием обрабатывающего инструмента, трения его о деталь, вибраций и т.д.

    Шероховатость поверхностей деталей оказывает существенное влияние на износостойкость, усталостную прочность, герметичность и другие эксплуатационные свойства.

    Для отделения шероховатости поверхности от других неровностей с относительно большими шагами (отклонения формы и волнистости) ее рассматривают в пределах ограниченного участка, длина которого называется базовой длиной l. Базовая длина l нормируется в зависимости от параметров шероховатости в пределах ряда: 0,01; 0,03; 0,08; 0,25; 0,8; 2,5; 8; 25, т.е. чем больше микронеровности, тем больше базовая длина.

    Линия, на которой выделяется совокупность поверхностных неровностей, называется базовой линией.

    Базовая линия - это линия заданной геометрической формы, проведенная определенным образом относительно профиля и служащая для оценки геометрических параметров поверхностных неровностей. Вид этой линии зависит от вида поверхности элемента детали. Таким образом, базовая линия поверхности элемента детали имеет форму линии номинального профиля и расположена эквидистантно этому профилю.

    В качестве базовой линии при оценке поверхностных неровностей используется средняя линия, которая является базой для отсчета отклонения профиля.

    Такая система отсчета в международной практике носит название системы "М".

Средняя линия  профиля m- это базовая линия, имеющая форму номинального профиля и проведенная так, что в пределах базовой длины среднее квадратическое отклонение профиля от этой линии минимально. Среднюю линию можно проводить так, чтобы площади, ограниченные профилем и средней линией над ней и под ней , были одинаковы на базовой длине.

 

1.5.2. Параметры шероховатости

 

    Поверхностные неровности относятся к геометрическим параметрам и представляют собой сложную периодическую структуру. Поскольку профиль содержит большой объем случайных значений неровностей, то для большинства нормируемых параметров принимают усредненные значения.

    Число геометрических параметров для оценки шероховатости поверхности достигает более 40 наименований.

    Все основные определения, параметры шероховатости и их числовые значения приведены в ГОСТ 2789-73 и ГОСТ 25142-82.

    Однако для практического нормирования в большинстве стран мира, как и в России, используют шесть параметров, которые делят на три группы:

— высотные:

    Ra — среднее арифметическое отклонение профиля;

    Rz — высота неровностей профиля по десяти точкам;

    Rmax— наибольшая высота профиля;

— шаговые:

    Sm — средний шаг неровностей профиля;

    S — средний шаг местных выступов профиля;

— параметр формы:

    — относительная опорная длина профиля.

    Рассмотрим кратко эти нормируемые параметры.

    Среднее арифметическое отклонение профиля Ra — среднее арифметическое абсолютных значений отклонений профиля от средней линии в пределах базовой длины:

, или .

где – базовая длина; – число выбранных точек профиля на базовой длине; – отклонение профиля (расстояние между точкой профиля и базовой линией).

    Числовые значения параметров Ra, Rz, Rmax, Sm, S определены стандартом ГОСТ 2789-73, причем для всех трех высотных параметров выделены предпочтительные значения, которыми и следует в первую очередь пользоваться. Эти числовые значения параметров шероховатости проставляют на чертежах.

Значения уровня сечения  профиля р отсчитывают от линии выступов и выбирают из ряда: 5; 10; 15; 20; 25; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90 % Rmax.

Числовые значения t выбирают из ряда: 10; 15; 20; 25; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90 %.

    Из всех перечисленных параметров шероховатости наиболее часто применяют параметры Ra и Rz. Параметр Ra является предпочтительным, так как его определяют по значительно большему числу точек профиля, чем Rz. Использование параметра Rz в качестве контрольного в значительной степени определяется способами измерения рассматриваемых параметров. Значения Ra преимущественно измеряют с помощью приборов, снабженных датчиками с алмазной иглой. Определение Ra на грубых поверхностях связано с опасностью поломки алмазной иглы, а на очень гладких - с низкой достоверностью результатов из-за того, что радиус конца иглы не может фиксировать очень малые неровности. Поэтому Rz рекомендуется использовать при значениях высоты неровностей 320... 10 и 0,1 ...0,025 мкм, в остальных случаях — Ra.

    Требования к шероховатости поверхности деталей и выбор параметров для ее оценки устанавливаются исходя из функционального назначения поверхности для обеспечения заданного качества поверхности.

    Для неответственных деталей можно не указывать параметры шероховатости, в таком случае она не подлежит контролю.

    Некоторые специальные технологические методы окончательной обработки позволяют получить на поверхностях регулярный заранее заданный микрорельеф из канавок или лунок определенной формы. ГОСТ 24773-81 устанавливает характеристики таких параметров.

 

1.5.3. Обозначение шероховатости поверхности на чертежах

 

    2.309-73 устанавливает обозначения и правила нанесения шероховатости поверхности на чертежах изделий.

    Базовую длину для параметров Ra, Rz и Rmax не указывают, если их числовые значения соответствуют значениям базовой длины.

    Знаки шероховатости располагаются по линии контура детали на выносных линиях.

    В обозначении шероховатости  применяют три знака:

            -- способ обработки для получения  шероховатости конструктор не 

устанавливает;

             -- шероховатость поверхности должна  быть получена удалением слоя 

материала (точением, фрезерованием, шлифованием, травлением и т.п.);

             -- шероховатость поверхности должна  быть получена без снятия слоя  материала (ковкой, штамповкой, литьем  и т.п.)

    В тех случаях, когда ко всем поверхностям детали устанавливаются одинаковые требования к шероховатости, эти требования указываются в правом верхнем углу чертежа детали.

    Если поверхности детали по шероховатости нормируются в разной степени, то в правый верхний угол выносится наиболее часто повторяющееся требование: знак шероховатости и параметр шероховатости изображают увеличенным в 1,5 - 2 раза, а за ним в скобках помещают знак \/, который указывает на наличие поверхностей с иными показателями шероховатости, нанесенными непосредственно на изображение детали. Размеры и толщина линий знака в обозначении шероховатости должны быть приблизительно в 1,5 раза больше, чем в обозначениях, нанесенных на изображении.

    Если среди обрабатываемых поверхностей по данному чертежу имеются поверхности без нормирования шероховатости, то выносить обозначения в угол чертежа не допускается.

    Допускается применять упрощенное обозначение с разъяснением его в технических требованиях в случае неудобства размещения на поле чертежа.

 

1.5.4. Волнистость поверхности

 

    Волнистость занимает промежуточное положение между отклонениями формы и шероховатостью поверхности. Возникновение волнистости связано с динамическими процессами, вызываемыми потерей устойчивости системы станок-приспособление-инструмент-деталь и выражающимися в возникновении вибраций.

    Согласно рекомендации СЭВ РС3951-73 волнистость поверхности - это совокупность периодически повторяющихся неровностей, у которых расстояния между смежными возвышенностями или впадинами превышают базовую длину для имеющейся шероховатости поверхности.