НОРМИРОВАНИЕ ОТКЛОНЕНИЙ ФОРМЫ И РАСПОЛОЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ МАШИН

ГЛАВА 2. Нормирование точности формы, шероховатости и расположения поверхностей деталей машин  

ШЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ И ЕE НОРМИРОВАНИЕ

 

На поверхности детали после еe обработки остаются следы от кромок режущего инструмента в виде неровностей и гребешков, близко расположенных друг от друга. Шероховатостью поверхности называется совокупность неровностей с относительно малыми шагами, выделенная на базовой длине (L). Шероховатость поверхностей влияет на эксплуатационные свойства деталей машин и механизмов. В подвижных посадках за счет износа поверхностей увеличивается зазор. В соединениях с натягом ослабляется прочность соединения и величина натяга за счет смятия гребешков. Шероховатость влияет на герметичность соединения, коррозионную стойкость, усталостную прочность и другие качественные показатели изделия.

Для нормирования шероховатости поверхностей по ГОСТ 2789 установлено (рис. 2.1) шесть параметров: три высотных (Rа; Rz; R_max), два шаговых (Sm; S) и параметр относительной опорной длины профиля (tp) [1, 4, 11, 12].

 

Рис. 2.1. Профилограмма шероховатости поверхности

 

Характеристика параметров шероховатости:

Rа − среднее арифметическое отклонение профиля, мкм:

,

 где y _i  – расстояние между любой точкой профиля и средней линией m, cредняя линия имеет форму номинального профиля и проводится так, что в пределах базовой длины среднее квадратическое отклонение профиля до этой линии минимально;

n – количество рассматриваемых точек профиля на базовой длине L;

Rz – высота неровностей профиля по 10-ти точкам, мкм:

,

где H_imax; H_imin –высота наибольшего выступа и глубина наибольшей впадины, мкм;

R_max – наибольшая высота профиля − расстояние между линией выступов и линией впадин, мкм;

S_m – средний шаг неровностей профиля по средней линии, мкм:

S_m =(∑ S_mi)  / n;

S – средний шаг местных выступов профиля, мкм:

S =(∑ S_i ) / n,

где n –количество шагов в пределах базовой длины;

t_p – относительная опорная длина профиля:

t_p = (100% ∑ b_i ) / L ,

где p – уровень сечения профиля в % − это расстояние между линией выступов и линией пересекающей профиль, эквидистантно линии выступов, за 100% принимается R_max;

b_i – длина отрезка, отсекаемая на заданном уровне в материале, мм;

L– базовая длина, мм.

Направления неровностей обработки зависят от метода и технологии изготовления, влияют на работоспособность, износостойкость и долговечность изделия. Условные обозначения направления неровностей (см. табл. 2.1) указывают на чертеже при необходимости.

Таблица 2.1

 

Условное обозначение направлений неровностей

Тип направления неровностей	Обозначение	Тип направления неровностей	Обозначение
Параллельное		Произвольное	M
C Перпендикулярное		Круговое
Перекрестное		Радиусное	R

 

 Нормирование шероховатости поверхности по ГОСТ 2789 выполнено с учетом международных стандартов.

Выбор параметров производится с учетом эксплуатационных свойств поверхности. Предпочтительным принят параметр Ra - среднее арифметическое отклонение профиля, так как он определяет шероховатость по всем точкам профиля. Средняя высота неровностей по 10 точкам Rz используется в тех случаях, когда нельзя измерить Ra на приборах типа профилометр путем ощупывания поверхности алмазной иглой. Шаговые параметры влияют на виброустойчивость, сопротивление в волноводах и электропроводность в электротехнических деталях. Параметр t_p необходимо учитывать при высоких требованиях к контактной жесткости и герметичности [11].

В ГОСТ 2789-59 предусматривалось 14 классов шероховатости в порядке уменьшения значений параметров. В сравнительной табл. 2.2 даны соотношения между классами шероховатости и другими высотными параметрами. С 1983 года для всех классов введен ряд значений Ra предпочтительного применения по 1-му варианту.

Таблица 2.2

Значения высотных показателей шероховатости поверхности

 

Обозначение класса шероховатости поверхности по ГОСТ 2789-59	Значения параметров в мкм по ГОСТ 2789-73				Базовая длина l, мм
	Ra			Rz
	Вариант 1	Вариант 2	Вариант 3
Ñ 1	50	80	100	320	8,0
Ñ 2	25	40	50	160
Ñ 3	12,5	20	25	80
Ñ 4	6,3	10	12,5	40	2,5
Ñ 5	3,2	5	6,3	20
Ñ 6	1,6	2,5	3,2	10	0,8
Ñ 7	0,8	1,25	1,6	6,3
Ñ 8	0,4	0,63	0,8	3,2
Ñ 9	0,2	0,32	0,4	1,6	0,25
Ñ 10	0,1	0,16	0,2	0,8
Ñ 11	0,05	0,08	0,1	0,4
Ñ 12	0,025	0,04	0,05	0,2
Ñ 13	0,012	0,02	0,025	0,1	0,08
Ñ 14	0,006	0,01	0,012	0,05

 

Примечания: 1. Нормирование Ra по варианту 1 является предпочтительным.

2. Значения Ra по варианту 3 и Rz полностью соответствуют верхнему пределу класса.

Таблица 2.3

Рекомендации по выбору параметров шероховатости поверхности – Ra, мкм, в зависимости от эксплуатационных требований.

Характеристика поверхности					Эксплуатационные требования
Посадки с натягом	Квалитет		Поверхности детали		Номинальный размер, мм
					До 50		Свыше 50 до120				Свыше120 до 500
а) Сборка под прессом (силовым методом)	5   6-7   8		Вал Отверстие Вал Отверстие Вал Отверстие		0,1¸0,2 0,2¸0,4 0,4 0,8 0,8 1,6		0,4 0,8 0,8 1,6 0,8¸1,6 1,6¸3,2				0,4 0,8 1,6 1,6 1,6¸3,2 1,6¸3,2
б) Сборка терми-ческим методом	6¸7		Вал Отверстие		1,6 1,6¸3,2
Посадки с зазором	5   6   7   8   9¸10   11¸12		Вал Отверстие Вал Отверстие Вал Отверстие Вал Отверстие Вал Отверстие Вал Отверстие		0,2 0,4 0,4 0,4¸0,8 0,4¸0,8 0,8 0,8 0,8¸1,6 1,6 1,6¸3,2 3,2 3,2¸6,3		0,4 0,8 0,8 0,8¸1,6 0,8¸1,6 1,6 1,6 1,6¸3,2 3,2 3,2¸6,3 6,3 6,3¸12,5
Селективная (групповая) сборка	Поверхность				Допуск сортировочной группы, мкм
					2,5			5		10			20
	Вал Отверстие				0,1 0,2			0,2 0,4		0,4 0,8			0,8 1,6
Переходные посадки с точным центрированием	Поверхность				Допуск радиального биения, мкм
	Вал Отверстие				2,5	4			6	10		16			25
					0,05 0,1	0,1 0,2			0,1 0,2	0,2 0,4		0,4 0,8			0,8 1,6
Поверхности под подшипники качения	Номи-нальный диаметр	Поверх- ность детали			Класс точности подшипника
					0			6;5		4			2
	До 80	Вал			0,8(1,25)			0,4(0,63)		0,2(0,32)			0,1(0,16)
		Отверстие в корпусе						0,4(0,63)					0,2(0,32)
		Торцы заплечиков			1,6(2,5)			0,8(1,25)					0,4(0,63)
	Свыше 80 до 500	Вал			1,6(2,5)			0,8(1,25)		0,4(0,63)			0,2(0,32)
		Отверстие в корпусе						0,8(1,25)					0,4(0,63)
		Торцы заплечиков		1,6(2,5)										0,4(0,63)

Окончание табл. 2.3

Поверхности под подшипники скольжения

Поверхность

Квалитет допуска размера

6¸9

10¸12

Вал Отверстие

0.4¸0,8 0,8¸1,6

0,8¸3,2 1,6¸3,2

Поверхности под уплотнения

Вид уплотнения

Скорость вращения, м/с

До 3

Свыше 3 до 5

Свыше 5

Резиновое

0,8¸1,6 полировать

0,4¸0,8 полировать

0,2¸0,4 полировать

Войлочное

0,8¸1,6 полировать

0,8¸1,6 полировать

Лабиринтное

3,2¸6,3

3,2¸6,3

Соединения с призматическими и сегментными шпонками

Вид соединения

Поверхности

Шпонка

Паз вала

Паз втулки

Неподвижное

Рабочая

3,2

1,6¸3,2

1,6¸3,2

Нерабочая

6,3¸12,5

С направляющей шпонкой

Рабочая

1,6¸3,2

Нерабочая

6,3¸12,5

Зубчатые  и червячные передачи

Поверхности

Степень точности

5

6

7

8

9

10

Профиль зубьев

0,2¸0,4

0,4

0,4¸0,8

1,6

3,2

6,3

Профиль витка червяка

0,2

0,4

0,4¸0,8

0.8¸1,6

1,6¸3,2

-

Диаметр выступов

3,2¸12,5

Резьбовые  соединения

Назначение резьбы

Степень точности

4;5

6;7

8;9

Крепежная

1,6

3,2

3,2¸6,3

Ходовой винт

-

0,4

0,8

Гайка под ходовой винт

-

0,8

1,6

Шлицевые соединения

Характер  соединения

Поверхности

Зуб вала

Впадина отверстия

Центрирующие

Нецентрирующие

Вал

Отверстие

Вал

Отверстие

Подвижное Неподвижное

0,4¸0,8 0,4¸0,8

0,8¸1,6 0,8¸1,6

1,6¸3,2 1,6¸6,3

3,2 3,2¸6,3

0,4¸0,8 1,6¸3,2

0,8¸1,6 1,6¸3,2

Нерабочие поверхности валов, осей. Открытые свободные поверхности втулок, кронштейнов, ступиц и т.д.

6,3¸12,5

Нерабочие поверхности зубчатых колес (диаметр впадин). Канавки, фаски, выточки закругления у всех видов деталей. Поверхности головок болтов, винтов, гаек

3,2¸12,5

Кромки деталей под сварные швы

50¸100

Свободные поверхности органов управления (рукоятки, маховики и т.д.)

0,4¸1,6

 

Таблица 2.4

 

Экономическая точность механической обработки

Квалитет	Степень точности при L £ 2d				Шероховатость поверхности  Ra , мкм	Метод чистовой обработки
	Относительная геометрическая точность	Формы цилиндрической поверхности	Формы плоской поверхности	Радиального и торцового биения
5	А  В С	4	5	4	0,2 - 0,4	Доводка Суперфиниш Хонингование Алмазное выглаживание Тонкое точение Чистовое шлифование
		3	4	3	0,1 - 0,2
		(2)	(3)		0,05 - 0,1
6	А В С	5	6	5	0,4 - 1,6
		4	5		0,2 - 0,8
		(3)	(4)		0,1 - 0,2
7	А В С	6	7	6	0,8 – 3,2	Чистовое шлифование Тонкое точение Тонкое растачивание Шабрение Выглаживание
		5	6		0,4 -0,8
		(4)	5		0,2 – 0,4
8	А В С	7	8	7	0,8 – 3,2
		6	7		0,4 - 0,8
		5	6		0,2 - 0,4
9	А В С	8	8	7	3,2 -6,3	Шлифование Развертывание Чистовое точение, растачивание Фрезерование Строгание Протягивание Шабрение
		7			1,6 - 3,2
		6			0,8 - 1,6
10	А   В С	9	9	8	3,2 - 6,3
		8			1,6 - 3,2
		7			0,8 -1,6
11	А В С	10	10	8	6,3 -12,5	Строгание Протягивание Сверление Точение Зенкерование Фрезерование
		9			3,2 -6,3
		8			1,6 - 3,2
12	А В	11	11	9 - 10	12,5 – 25
		10			6,3 - 12,5

 

Примечание: В скобках указаны труднополучаемые степени точности.

Таблица 2.5

 

Минимальные требования к шероховатости поверхности
в зависимости от допуска размера и формы поверхности

Квалитет допуска размера	Допуск формы в % от допуска размера	Номинальные размеры, мм
		До 18	Свыше 18 до 50	Свыше 50 до 120	Свыше 120 до 500
		Значение Ra, мкм, не более
5	100	0,4	0,8	1,6	1,6
	60	0,2	0,4	0,8	0,8
	40	0,1	0,2	0,4	0,4
6	100	0,8	1,6	3,2	3,2
	60	0,4	0,8	0,8	1,6
	40	0,2	0,4	0,4	0,8
7	100	1,6	3,2	3,2	3,2
	60	0,8	1,6	1,6	3,2
	40	0, 4	0,8	0,8	1,6
8	100	1,6	3,2	3,2	3,2
	60	0,8	1,6	3,2	3,2
	40	0,4	0,8	1,6	1,6
9	100 и 60	3,2	3,2	6,3	6,3
	40	1,6	3,2	3,2	6,3
	25	0,8	1,6	1,6	3,2
10	100 и 60	3,2	6,3	6,3	6,3
	40	1,6	3,2	3,2	6,3
	25	0,8	1,6	1,6	3,2
11	100 и 60	6,3	6,3	12,5	12,5
	40	3,2	3,2	6,3	6,3
	25	1,6	1,6	3,2	3,2
12 и 13	100 и 60	12,5	12,5	25	25
	40	6,3	6,3	12,5	12,5
14 и 15	100 и 60	12,5	25	50	50
	40	12,5	12,5	25	25
16 и17	100 и 60	25	50	100	100
	40	25	25	50	50

 

 

Определение значений параметров шероховатости может быть выполнено методом подобия и расчетным методом. Примеры выбора числовых значений Ra в зависимости от вида соединения даны в табл. 2.3. Метод подобия ориентируется на экономическую точность, которая устанавливает зависимость шероховатости и формы поверхности от допуска размера и применяемого отделочного метода обработки (см. табл. 2. 4).

Минимальные требования к шероховатости поверхности в зависимости от допусков размера и формы даны в табл. 2.5 [4, 11].

При расчетном методе определяется коэффициент шероховатости К_r в зависимости от уровня относительной геометрической точности (см. табл. 2.11):

 Ra = К_r Т,

где Т −допуск на размер, ограничивающий данную поверхность (Td ; TD ). Расчетное значение округлить в сторону уменьшения до величин табл. 2.2., вариант 1. Соотношение между Ra и Rz колеблется в пределах от 4 до 7 раз, Rz больше, чем Ra_.

Контроль шероховатости может быть выполнен контактным методом (профилометром, профилографом) и бесконтактным на приборах теневого и светового сечения. Раковины, рыхлоты, царапины и другие поверхностные дефекты в оценку шероховатости не включаются. При необходимости требования к дефектам поверхности должны быть установлены отдельно.

В цеховых условиях оценку шероховатости выполняют методом сличения, путем сравнения с образцами шероховатости, которые должны быть из одноименной группы материала (сталь для стальных деталей, чугун – для чугунных и т.д.), с соответствующим методом обработки (точения, шлифования и т.д.) и соответствующей формой поверхности (выпуклые для валов, вогнутые для отверстий, плоские для плоскостей).

 Указание требований к шероховатости поверхностей производится на чертежах согласно ЕСКД по ГОСТ 2.309. Обозначение шероховатости состоит из условного значка и числовых значений [4,11]:

           - основной знак, когда метод обработки поверхности чертежом не регламентируется;

     - знак, соответствующий поверхности, полученной удалением слоя металла (точением, сверлением, фрезерованием, шлифованием и т.д.);

 - знак, соответствующий поверхности в состоянии поставки,

без удаления слоя металла (литье, штамповка, поковка и т.д.).

12.5

12.5

До 2005г. требовалось указывать символ и числовые значения в растворе знака, символ Ra не указывался на чертеже, остальные символы должны быть записаны перед числовым значением, в мкм.

 Например:   ;    ;        означает Ra=1,6 мкм, Rz=40 мкм, Ra=12,5 мкм.

 Согласно изменениям, внесенным в межгосударственный стандарт

Rz40

Ra1,6

ГОСТ 2.309-73 “ЕСКД. Обозначения шероховатости поверхностей”, указанные примеры должны быть записаны в следующем виде:               ;                    ;

Ra12,5

            .

Изменения № 3 к ГОСТ 2.309-73, которые вступили в силу с 01.01 05г., следующие:

• обязательно указывать символ Ra перед его числовым значением;

• все параметры записывать под полочкой. Также под полочкой знака могут быть указаны: условные обозначения неровностей; базовая длина (если отличается от стандартной) и все параметры шероховатости по строчкам, начиная с Ra (или Rz), далее шаговые и далее t_p ;

• над полочкой указывают способ обработки и другие дополнительные требования (например, полировать);

• заменить указанное обозначение   на  ;

• знак остальное (  ) для поверхностей, обрабатываемых с одинаковыми требованиями, указывать следующим образом – в верхнем правом углу чертежа, например,  или  ;

• обработку поверхностей сложного контура – “кругом” указывать так: ;

• ввести новый знак направления неровностей:  – для поверхностей, полученных методом порошковой металлургии путем спекания;

• допускается указывать требования к шероховатости поверхности на прямоугольной рамке (расположенной горизонтально), содержащей допуск формы поверхности.

 

НОРМИРОВАНИЕ ОТКЛОНЕНИЙ ФОРМЫ И РАСПОЛОЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ МАШИН

 

Основные понятия

Вследствие целого ряда причин при изготовлении геометрическая форма деталей не выдерживается. Поверхности также должны правильно располагаться одна относительно другой, однако они имеют погрешности взаимного расположения. Все эти погрешности (также как шероховатость поверхностей) влияют на эксплуатационные (износ, шум, прочность, герметичность и т.д.) и на технологические (трудоемкость обработки, сборки, контроля, себестоимость) показатели. Поэтому отклонения формы и расположения поверхностей должны быть ограничены допусками.

Термины и определения, относящиеся к допускам формы и расположения, даны в ГОСТ 24642.

Отклонением формы называется отклонение формы реальной поверхности или профиля от формы номинальной поверхности или профиля (рис. 2.2).

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

Реальная поверхность − это поверхность, ограничивающая тело и отделяющая его от окружающей среды. Отклонения формы оцениваются по всей поверхности (по всему профилю) или на нормируемом участке, если заданы площадь, длина или угол сектора, а в необходимых случаях и расположение его на поверхности. Если расположение участка не задано, то его считают любым в пределах всей поверхности или профиля.

Отсчет отклонений формы поверхности производится по нормали к прилегающей поверхности как наибольшее расстояние от точек реальной поверхности до прилегающей, которая рассматривается как номинальная.

Прилегающая поверхность – поверхность, имеющая форму номинальной поверхности, соприкасающаяся с реальной поверхностью и расположенная вне материала детали так, чтобы отклонение от неё наиболее удаленной точки реальной поверхности в пределах нормируемого участка имело минимальное значение. Отклонения формы профиля оцениваются аналогично – от прилегающей линии.

Допуск формы − это наибольшее допускаемое значение отклонения формы.

Допуски формы могут быть:

- комплексными (плоскостность, цилиндричность, круглость, допуск формы заданного профиля)

- элементарными (выпуклость, вогнутость, овальность, огранка, конусообразность, седлообразность, бочкообразность).

 

 

Рис. 2.2. Схема к определению отклонения формы поверхности

 

Отклонением расположения называется отклонение реального расположения рассматриваемого элемента от его номинального расположения.

Элемент − это обобщенный термин, под которым понимают поверхность, линию или точку. Расположение рассматриваемого элемента определяется относительно базы. От базы на чертеже задаются координирующие размеры рассматриваемых элементов. Базами могут быть плоскости, цилиндрические поверхности, оси, совокупность поверхностей. При нормировании и измерении допусков расположения поверхностей погрешности их формы не учитываются.

Суммарный допуск формы и расположения является результатом совместного проявления отклонений формы и расположения рассматриваемого элемента относительно заданных баз.

Основные нормативные требования к допускам формы и расположения поверхностей отражены в государственных стандартах [4,10,12], а указания на чертежах выполняются согласно требованию ЕСКД по ГОСТ 2.308. Виды допусков формы и расположения поверхностей, примеры обозначения на чертежах даны в табл. 2.6; табл. 2.7 и табл. 2.8.

 

Таблица 2.6

 

Виды допусков формы и примеры их условных обозначений

по ГОСТ 2.308

 

Вид допуска	Графический символ	Пример обозначения на чертеже
Допуск прямолинейности (для плоскостей, осей, цилиндрических поверхностей на заданной длине или на всей поверхности)
Допуск плоскостности (элементарные отклонения: вогнутость, выгнутость)
Допуск круглости (элементарные отклоне-ния: овальность, огранка)

 Окончание табл. 2. 6

Допуск цилиндричности
Допуск профиля продольного сечения (элементарные отклонения: конусообразность, cедлообразность, бочкообразность)
Допуск формы заданного профиля (суммарный допуск формы и расположения заданного профиля) А, Б - обозначение базы
Допуск формы заданной поверхности (суммарный допуск формы и расположения заданной поверхности)

 

Таблица 2.7

---

Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 1140; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!