6. Допуски формы и расположения поверхностей Отклонения и допуски формы поверхностей

Реальные поверхности деталей, получаемые с помощью любых технологических процессов, всегда характеризуются отклонениями от номинальной (геометрически правильной) формы.

Максимальные отклонения формы и расположения поверхностей годной детали не могут быть больше тех, что допускают предельные контуры детали. Значит, если взять за основу концентрическое расположение предельных контуров, ограничивающих цилиндрическую поверхность (рисунок 6.1 а), то допустимое отклонение формы (в предельном случае – допуск формы Т_формы, определяемый через допуск соответствующего размера) не превысит половины значения допуска размера (Т_формы = IТ/2). Аналогичные рассуждения можно провести и для отклонений от прямолинейности и плоскостности (рисунок 7.1 б), в этом случае можно принять T_формы = IТ.

Анализ отклонений формы типовых поверхностей позволяет сделать два вывода:

1. Поскольку отклонения формы автоматически ограничиваются заданными полями допусков размеров, отклонения формы следует специально нормировать только в тех случаях, если их необходимо ужесточить по сравнению с теми значениями, которые уже фактически установлены при назначении допуска размера.

2. В систему допусков формы обязательно следует включить допуски для наиболее часто встречающихся типовых случаев. В первую очередь следует нормировать допуски формы номинально плоских поверхностей и поверхностей типа тел вращения.

Стандартная номенклатура допусков формы (допуски прямолинейности, плоскостности, круглости, профиля продольного сечения и допуск цилиндричности номинально цилиндрической поверхности) позволяет нормировать не только плоские и цилиндрические поверхности, но и элементы любых поверхностей вращения (сферы, конуса, тора, эллипсоида, гиперболического параболоида и т.д.), а также их осей.

Следует различать допуски формы – нормативные ограничения отклонений формы назначенными полями допусков и отклонения формы – характеристики любой реальной поверхности.

Отклонения формы принято отсчитывать от геометрически правильного элемента, в направлении нормальном к нему (по перпендикуляру к прямой или плоскости, или по радиусу круга либо цилиндра). Такой «базовый» элемент строят как геометрически правильный касательный элемент или элемент, пересекающий реальный.

Стандарт ГОСТ 24642-81 устанавливает в качестве базы для отсчета отклонений формы прилегающий элемент. Прилегающий элемент имеет номинальную (геометрически правильную) форму и проходит вне материала детали. Принцип построения прилегающего элемента (прямой, плоскости, пары параллельных прямых для профиля продольного сечения) – минимаксный. Прилегающий элемент располагается относительно реального таким образом, чтобы наибольшее отклонение приобрело наименьшее из всех возможных значений (рисунок 6.2 а, 6.3). Прилегающая окружность, прилегающий цилиндр должны иметь экстремальные размеры: для внутренних элементов это вписанная окружность или цилиндр наибольшего диаметра, для наружных – описанная окружность (цилиндр) наименьшего возможного диаметра (рисунок 6.2 б).

Прилегающий элемент выполняет еще одну функцию – от него «в тело детали» строится поле допуска формы.

Реальные отклонения формы можно аналитически подразделять на комплексные и элементарные. К элементарным видам погрешностей формы номинально плоских и номинально прямолинейных поверхностей относят выпуклость и вогнутость. Выпуклость номинально плоской поверхности (или номинально прямолинейного элемента) характеризуется тем, что удаление точек реальной поверхности (или реальной прямой) от прилегающей плоскости (прямой) увеличивается от середины к краям; при обратном характере удаления точек имеет место вогнутость.

Рисунок 6.3 – Отклонения от прямолинейности (а) и плоскостности (б, в)

К комплексным погрешностям формы номинально круглых сечений деталей типа тел вращения относится отклонение от круглости. Для номинально цилиндрических поверхностей принято рассматривать отклонения от цилиндричности, от круглости и от правильной формы продольного сечения.

Частными случаями номинально круглых сечений деталей типа тел вращения относятся овальность и огранка (рисунок 6.4), а для номинально цилиндрических поверхностей – конусообразность, бочкообразность, седлообразность, а также отклонение от прямолинейности оси или изогнутость оси (рисунок 6.5).

Рисунок 6.4 – Частные случаи отклонения от круглости: овальность (а),

четырехгранная огранка (б) и трехгранная огранка (в)

Овальность представляет собой отклонение от круглости, при котором наибольший и наименьший диаметры реального профиля находятся во взаимно перпендикулярных направлениях (рисунок 6.3 а). Огранка (рисунок 6.3 б, в) является специфичным отклонением от круглости, при котором поперечное сечение имеет форму квазимногоугольника. Наиболее неблагоприятны огранка с тремя и пятью «гранями». Обнаружить и измерить четную огранку можно любым двухконтактным средством измерений, а нечетную огранку – при трехточечной схеме измерений, например при контроле детали в призме, как это описано в специальной литературе.

Рисунок 6.5 – Частные случаи отклонения профиля продольного сечения:

конусообразность (а), бочкообразность (б) и седлообразность (в)

Конусообразность цилиндрической поверхности характеризуется тем, что реальный профиль продольного сечения имеет практически прямолинейные, но не параллельные образующие (рисунок 6.5 а), диаметры уменьшаются или увеличиваются от одного крайнего сечения к другому. Бочкообразность (рисунок 6.5 б) характеризуется наличием выпуклых образующих (диаметры увеличиваются от краев к середине); при седлообразности (рисунок 6.5 в) образующие вогнутые, а диаметры от краев к середине уменьшаются.

Количественной оценкой всех видов отклонений формы цилиндрических поверхностей (кроме изогнутости оси) является наибольшее расстояние от реального элемента до прилегающего в нормальном направлении (по радиусу прилегающего элемента).

Отклонение от прямолинейности оси (изогнутость оси) поверхности вращения характеризуется практически эквидистантным изгибом образующих и оси. Это отклонение оценивается наименьшим значением диаметра цилиндра, внутри которого располагается реальная ось в пределах нормируемого участка.