Общие понятия о точности формы поверхностей

Погрешности формы поверхностей элементов деталей, которые возникают при их обработке (см. п. 1.1.1), даже в границах допускаемых предельных размеров, приводят к снижению эксплуатационных свойств этих деталей. Например, в подвижных соединениях усиливается износ из-за контакта по ограниченной поверхности, в неподвижных соединениях из-за неравномерности распределения натяга снижается прочность соединения, герметичность и точность центрирования. Из-за искажения формы поверхностей деталей, соединяемых при сборке, ухудшается точность изделия, выявляется необходимость в пригоночных работах, а при измерениях такой поверхности возникает разброс и неопределенность результатов, погрешность определения действующего в сопряжении размера.

Данные факторы определили введение нормирования допусков на отклонения формы поверхностей, которое регламентируется «Основные нормы взаимозаменяемости. Допуски формы и расположения поверхностей. Основные термины и определения» и ГОСТ 24643–81 «Основные нормы взаимозаменяемости. Допуски формы и расположения поверхностей. Числовые значения».

В ГОСТ 24642–81 включены 21 вид отклонений (допусков) формы и расположения. В настоящем учебном пособии рассматриваются наиболее часто встречающиеся в конструкторской практике виды отклонений. В условном обозначении отклонений и допусков формы используется аббревиатура из трех и в двух случаях четырех прописных букв латинского алфавита. На первом месте стоит буква Е или Т (соответственно для отклонений и допусков по аналогии с их обозначением для гладких поверхностей), на втором – буква F (для отклонений формы), на третьем – буква Z, К, L, Е и Р (соответственно для отклонений от цилиндричности, от круглости, от прямолинейности, от плоскостности и профиля продольного сечения).

Под отклонением формы поверхности (или ее профиля в сечении) понимают отклонение формы реальной поверхности (реального профиля) от формы номинальной поверхности (номинального профиля), заданной чертежом. Отклонение формы оценивается наибольшим расстоянием Δ (рисунок 4.1, а)от точек реальной поверхности (сечения) по нормали к прилегающей поверхности (профилю). Под профилем понимается линия пересечения поверхности с плоскостью или заданной поверхностью. При этом, как правило, шероховатость поверхности, полученная в результате механической обработки, не учитывается. В основу нормирования и количественной оценки отклонений формы и расположения поверхностей положен принцип прилегающих прямых, поверхностей и профилей.

Прилегающая прямая – прямая соприкасающаяся с реальным профилем и расположенная вне материала детали так, чтобы отклонения от нее наиболее удаленной точки реального профиля в пределах нормируемого участка имело минимальное значение (рисунок 4.1, а). Соответствующее расположение имеет прилегающая плоскость относительно реальной поверхности и прилегающий профиль относительно реального профиля.

Прилегающая окружность – это окружность минимального диаметра, описанная вокруг реального профиля наружной поверхности вращения (рисунок 4.1, б), или максимального диаметра, вписанная в реальный профиль внутренней поверхности вращения (рисунок 4.1, в).

Соответствующее расположение имеет прилегающий цилиндр относительно реальной поверхности вращения.

При измерении отклонений формы прилегающие профили и поверхности реализуются рабочими кромками поверочных или лекальных линеек, поверхностями контрольных плит и оправок и т. д.

Рисунок 4.1 – Прилегающая прямая (а) и окружность (б, в)

Указанные стандарты нормируют, как это принято и в мировой практике, пять видов отклонений формы: отклонение от цилиндричности, отклонение от круглости, отклонение профиля продольного сечения, отклонение от плоскостности, отклонение от прямолинейности. (Примечание. Ранее используемые термины непрямолинейность, нецилиндричность и т. д. из употребления изъяты). Первые три вида относятся к цилиндрическим поверхностям, остальные – к плоским поверхностям.

Относительно понятий «отклонение формы», «допуск формы» и «поле допуска формы», используемых в ГОСТ 24642–81 и ГОСТ 24643–81, следует сказать следующее: такие понятия используются и при нормировании точности размеров, однако в данном случае предусмотрено только одно отклонение, которое направлено в «тело» детали, а другое равно нулю, в таблицах приводятся только числовые значения допусков и нет необходимости в числовых значениях полей допусков.

Под допуском формы (Т) понимается наибольшее допускаемое значение отклонение формы, а под понятием поле допуска формы – область в пространстве или на плоскости, внутри которой должны находиться все точки соответственно реальной поверхности или реального профиля в пределах нормируемого участка (L). Ширина или диаметр поля допуска формы определяется величиной допуска, а расположение относительно реальной поверхности (профиля) – прилегающей поверхностью (профилем).

Сказанное относится и к нормированию отклонений расположения поверхностей.

Указанные пять видов отклонений формы являются комплексными показателями отклонений формы, они определяют работу нормируемой по форме поверхности детали при эксплуатации изделия. Некоторые из них не обеспечены средствами измерений, например, отклонение от цилиндричности, отклонение от от профиля продольного сечения.

Частными (дифференцированными) показателями этих отклонений являются отклонения определенной геометрической формы, например, овальность, вогнутость, бочкообразность и др. Определение частных видов отклонений формы обеспечено методами и средствами измерений, они более доступны для практического использования. Нормирование точности отклонений формы в чертежах деталей частными показателями целесообразно с позиций изучения их влияния на эксплуатационные свойства деталей, предотвращения заведомо неблагоприятных условий эксплуатации детали и выявления технологических причин их возникновения.