Отклонения и допуски расположения поверхностей

Допуски расположения поверхностей (допуски расположения), как и допуски формы, появились для рационального ужесточения требований по отношению к нормам, фактически установленным требованиями к точности размеров. Одновременно с введением этих норм появилась и необходимость их автономного обозначения на чертежах. Назначение таких норм потребовало разработки специализированных методов контроля отклонений расположения реальных элементов деталей.

Для оценки точности расположения реальных поверхностей, необходимо договориться, что считать рассматриваемой поверхностью (саму реальную поверхность со всеми присущими ей неопределенностями или некоторую заменяющую ее геометрически правильную поверхность), а также в какой системе координат оценивать значения отклонений расположения.

Поскольку реальная поверхность достаточно неудобна для оценки отклонений расположения из-за присущих ей погрешностей формы, часто контролируют не расположение реального элемента, а положение его геометрически правильного аналога (прилегающего элемента). Такой подход позволяет выделить «в чистом виде» погрешности расположения, отделив их от погрешностей формы реальных элементов.

Использование прилегающего элемента в качестве заменяющего полностью соответствует требованиям стандарта при определении отклонений формы и хорошо согласуется с рядом типовых методик контроля расположения поверхностей.

Выбор системы координат (одномерной, плоской или пространственной) зависит от того, как задан допуск расположения. Можно задать допуск расположения рассматриваемого элемента по отношению к базе или комплекту баз. Каждая база задает ось или плоскость координат, причем сама база воспроизводится как прилегающий профиль или прилегающая поверхность соответствующего базового элемента. Другой вариант предусматривает возможность назначения допуска взаимного расположения элементов. В таком случае за базовый принимают любой из равноправных элементов, взаимное расположение которых нормируется.

Прилегающие элементы могут быть реализованы с помощью специальных мер или аттестованных деталей (лекальных линеек, угольников, проверочных плит, плоскопараллельных пластин, специальных оправок и т.д.), либо аналитически (с помощью математического расчета прилегающего или среднего элемента). Последний способ требует измерений реальных элементов в избыточном (по сравнению с необходимым минимумом) числе точек или сечений и последующей математической обработки результатов.

Отклонение расположения – отклонение реального положения рассматриваемого элемента от его номинального положения. Отклонения расположения реальных поверхностей и профилей всегда сочетаются с отклонениями формы. Поэтому в стандарте установлены отклонения и допуски собственно расположения, а также суммарные допуски и отклонения формы и расположения (когда разделить их затруднительно или нецелесообразно).

При эксплуатации изделия (и при измерениях) отклонения формы и расположения поверхностей могут проявляться раздельно или совместно. При оценке отклонений расположения поверхностей возникает задача исключения отклонений формы и их влияния на результаты измерений отклонений расположения.

Отклонения расположения и суммарные отклонения формы и расположения отсчитывают, принимая за систему отсчета базу или комплект из двух-трех баз, образующих пространственную систему координат. В качестве базы может быть принята прилегающая плоскость или профиль, плоскость симметрии, ось базовой поверхности вращения либо общая ось двух поверхностей вращения и др. Отклонения формы рассматриваемых и базовых элементов при необходимости исключают путем замены реальных поверхностей или профилей прилегающими элементами.

Рассмотрим типичные отклонения расположения.

Отклонения от параллельности плоскостей (прямых граней, осей поверхностей вращения или прямой и плоскости)(рис. 3.14)оценивают на заданной длине, определяя с использованием длин рассматриваемых и базовых элементов L₁ и L₂ размеры нормируемого участка. Отклонения от параллельности осей или прямых в пространстве нормируют во многих изделиях машино- и приборостроения, например в корпусах редукторов.

Рис. 3.14. Отклонение от параллельности плоскостей

Отклонения от перпендикулярности плоскостей, прямых, осей или плоскостей симметрии, оси и плоскости (рис. 3.15) можно рассматривать по аналогии с отклонениями от параллельности, с тем отличием, что угол между элементами равен 90^о.

Рис. 3.15. Отклонения от перпендикулярности:

а – плоскостей, б – прямой и плоскости

Отклонение угла наклона от номинального значения подобно отклонению от перпендикулярности по смыслу, вариантам проявления и способам оценки, но его применяют при номинальных углах наклона, отличных от 0^о (180^о) и 90^о. Наклон обычно нормируют в угловых единицах, а отклонения оценивают в микрометрах.

Отклонение от соосности (рис. 3.16) представляет собой смещение номинально совпадающих осей, измеренное на длине нормируемого участка. При измерении за базу может быть принята либо ось одной из поверхностей, либо общая ось номинально соосных поверхностей вращения.

Рис. 3.16. Отклонение от соосности:

а – по отношению к оси базовой поверхности,

б – по отношений к общей оси

Отклонение от симметричности (рис. 3.17) рассматривают либо относительно оси или плоскости симметрии базового элемента либо относительно общей плоскости симметрии. Оно определяется наибольшим расстоянием между принятой базой и плоскостью (осью) симметрии рассматриваемого элемента в пределах нормируемого участка.

Рис. 3.17. Отклонение от симметричности:

а – относительно базового элемента.

б – относительно общей плоскости симметрии

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

Отклонение от пересечения осей – наименьшее расстояние между осями реальных элементов, номинально пересекающимися.

Для нормативного ограничения отклонений стандартом установлены такие виды допусков расположения, как допуски параллельности (угол между элементами равен 0^о или 180^о), перпендикулярности (угол 90^о), наклона (угол не равен 0^о, 180^о или 90^о). Кроме того, в стандарт включены допуски для нормирования других типовых случаев: допуски симметричности, соосности, пересечения осей и позиционный допуск. Поскольку последние четыре допуска распределяются симметрично по отношению к базовой плоскости или оси, приходится учитывать, в каком виде заданы их числовые значения. Различают две формы назначения допусков: «допуск в диаметральном выражении» (задано числовое значение, равное целому допуску, что видно из включенного в обозначение знака Æ или Т) и «допуск в радиусном выражении» (обозначается R или Т/2).

Понятно, что поле допуска симметричности представляет собой полосу между двумя линиями или плоскостями, отстоящими на расстояния Т/2 от оси или плоскости симметрии. Поле позиционного допуска на плоскости может быть представлено квадратом или кругом, а в пространстве – прямоугольным параллелепипедом или цилиндром. Поля допусков соосности и пересечения осей имеют форму цилиндров, с образующими, удаленными от базовой оси на расстояние R = Т/2.