что означает понятие отклонение формы
Понятие об отклонениях формы и расположения поверхностей
Допуски и посадки. Книга «Доводка и притирка 1971»
Под отклонением формы понимается совокупность отклонений формы действительной поверхности (или профиля) от формы номинальной поверхности (или профиля), заданной чертежом. Например, изготовленный плунжер в поперечном сечении некруглый (не-круглость), а в продольном — нецилиндрический (нецилиндричность). За величину отклонения формы принимается наибольшее расстояние от точек действительной поверхности до прилегающей поверхности. Волнистость входит в отклонение формы; при необходимости она может нормироваться и контролироваться самостоятельно. Шероховатость при рассмотрении отклонений формы исключается. Достигается это тем, что при контроле отклонений формы применяют измерительные наконечники с радиусами закругления в 100—1000 раз большими, чем у алмазных игл применяемых при контроле шероховатости поверхности. Для нормирования отклонений формы устанавливаются как комплексные, так и элементарные показатели (рис. 7). С отклонением формы цилиндрических поверхностей чаще всего приходится иметь дело при выполнении доводочных работ. Точность формы цилиндрических поверхностей определяется точностью контура в поперечном (перпендикулярно оси) сечении и точностью образующих в продольном (проходящем через ось) сечении. Контур поперечного сечения цилиндрического тела описывается окружностью. Комплексным показателем отклонений контура в поперечном сечении является некруглость; в продольном — нецилиндричность.
При доводке элементарными видами нецилиндричности являются в поперечном сечении овальность и огранка.
Овальность (рис. 7, а)—это отклонение от окружности, при котором действительный профиль представляет собой овалообразную фигуру, наибольший и наименьший диаметры которой находятся во взаимно перпендикулярных направлениях. За величину овальности принимается разность между наибольшим и наименьшим диаметрами сечения.
Огранка (рис. 7, б) —отклонение, при котором профиль детали представляет собой многогранную фигуру с криволинейными гранями. За величину огранки принимается наибольшее расстояние от описанной около фигуры сечения окружности до контура действительного профиля. Появление огранки объясняется несовершенством обработки на универсальных доводочных станках (конструкция сепаратора, малые окружные скорости и т. д.).
В продольном сечении к отклонениям формы цилиндрических поверхностей относятся конусообразность, бочкообразность, седло-образность и изогнутость.
Конусообразностью (рис. 7, в) называется отклонение,при котором образующие продольного сечения прямолинейны, но не параллельны. За величину конусности принимают разность диаметров двух поперечных сечений, отстоящих друг от друга на определенном расстоянии.
Бочкообразность (рис. 7, г) характеризуется непрямолинейностью образующих, при которой диаметры увеличиваются от краев к середине сечения.
Седлообразность (рис. 7, д) характеризуется непрямолинейностью образующих, при которой диаметры уменьшаются от краев к середине сечения.
Изогнутость (рис. 7, е)—непрямолинейность геометрического места центров поперечных сечений. Количественно изогнутость оценивается так же, как отклонение профиля продольного сечения.
Совокупность всех отклонений профиля сечения плоских поверхностей характеризуется комплексным показателем — непрямолинейностью, а всех отклонений формы поверхности — неплоскостностью.
Непрямолинейность — (отклонение от прямолинейности профиля поверхности)—наибольшее расстояние от точек действительного профиля, полученного в сечении поверхности нормальной плоскостью, проходящей в заданном направлении до прилегающей прямой (рис. 8, а). Допуск на непрямолинейиость может быть отнесен ко всему участку проверяемой поверхности или к заданной длине.
Неплоскостность — (отклонение от плоскостности) — наибольшее расстояние от точек действительной поверхности до прилегающей плоскости (рис. 8, б).детали с плоскими поверхностями могут иметь элементарные отклонения в виде вогнутости (рис. 8, в) и выпуклости (рис. 8, г).
Рис. 8. Отклонения формы плоских поверхностей: а-непрямолинейность, в-неплоскостность, в-вогнутость, г-выпуклость.
Характерными примерами отклонений от точности взаимного расположения поверхностей цилиндрических деталей являются радиальное и торцовое биение (рис. 9).
Радиальное биение является результатом смешения центра сечения относительно оси детали и некруглости самого сечения (овальности, огранки). Оно определяется разностью наибольшего и наименьшего расстояний точек реальной поверхности до оси вращения детали в сечении, перпендикулярном этой оси.
Торцовое биение является результатом не-перпендикулярности торцовой поверхности к базовой оси и отклонений формы торца по линии измерения. Оно определяется разностью между наибольшим и наименьшим расстояниями точек реальной торцовой поверхности, расположенных па окружности заданного диаметра, и плоскостью, перпендикулярной к оси вращения детали. Если диаметр для измерения биения не задан, то торцовое биение измеряется на наибольшем диаметре проверяемой поверхности
Непараллельность плоскостей (отклонение от параллельности)— это отклонение, при котором расстояние между поверхностями различно в разных сечениях. За величину непараллельности плоскостей принимают разность между наибольшим и наименьшим расстоянием между плоскостями на заданной площади по длине.
Рис. 9. Виды биений
В основном причины возникновения отклонений от формы те же самые, что и причины погрешностей в размерах, они подробно будут описаны при рассмотрении способов доводки отдельных поверхностей.
Отклонения от формы и расположения поверхностей деталей искажают характер соединения, затрудняют процесс сборки машины и снижают ее эксплуатационные качества, поэтому эти отклонения необходимо ограничивать определенными пределами. В том случае, когда отклонения от заданной формы укладываются в пределы допуска на обработку детали, на рабочем чертеже деталей нет никаких указаний относительно величины отклонений от геометрической формы.
Если допуск на обработку детали достаточно велик и отклонения от геометрической формы в этих пределах недопустимы, то на рабочем чертеже детали указываются величины допустимых отклонений от заданной формы.
Допуски на все виды отклонений от формы и расположения поверхностей и осей представлены в ГОСТ 10356—63.
Метрология
Точность формы и расположения поверхностей
Общие сведения
Любую деталь механизма или машины можно представить как совокупность геометрических тел – цилиндрических, конических, плоских, тороидальных и т. п., имеющих идеально точные формы.
Так, например, ступенчатый вал может быть образован сочетанием последовательно расположенных цилиндров разного диаметра и высоты, которые на чертеже будут представлены размещенными на одной оси, и имеющими идеально ровные поверхности и профили.
Однако, при изготовлении детали по чертежу возникают погрешности не только размеров, но также формы и расположения номинальных поверхностей, что связано и с несовершенством технологии изготовления, и с несовершенством средств измерения, предела совершенствования которых не существует.
Например, при обработке детали резцом токарного станка на ее поверхности остаются следы в виде чередующихся впадин и выступов, которые создают шероховатость и волнистость, т. е. неровности.
Таким образом, в чертежах форму деталей задают идеально точными номинальными поверхностями и профилями, а в реальности изготовленная деталь отличается от изображенной на чертеже отклонениями формы и взаимного расположения поверхностей, а также их шероховатостью и волнистостью.
Отклонения формы и расположения поверхностей
Отклонением формы поверхности или профиля называют отклонение формы реальной поверхности (реального профиля) от формы номинальной поверхности (номинального профиля). В общем случае в отклонение формы входит волнистость поверхности (профиля) и не входит шероховатость.
Отклонения формы поверхностей (профилей) отсчитывают от точек реальной поверхности (профиля) до прилегающих поверхности, профиля, прямой по нормали (перпендикуляру) к ним.
Прилегающая плоскость (рис. 1, а) – плоскость, соприкасающаяся с реальной поверхностью и расположенная так, чтобы отклонение Δ от нее до наиболее удаленной точки реальной поверхности в пределах нормируемого участка имело минимальное значение.
Прилегающая прямая (рис. 1, б) – прямая, соприкасающаяся с реальным профилем и расположенная так, чтобы отклонение от нее до наиболее удаленной точки реального профиля в пределах нормируемого участка имело минимальное значение. При этом нормируемым участком называют часть поверхности или профиля, на которых определяют отклонения формы или расположения поверхностей, например, часть профиля длиной L (рис. 1, б).
Прилегающая окружность – окружность минимального диаметра, описанная вокруг реального профиля наружной поверхности вращения, или максимального диаметра, вписанная в профиль внутренней поверхности вращения (рис. 2, а, б)
Прилегающий цилиндр – цилиндр минимального диаметра, описанный вокруг реальной наружной поверхности (рис. 2, в), или максимального диаметра, вписанный в реальную внутреннюю поверхность.
Отклонение формы плоских поверхностей (рис. 1, а), или отклонение от плоскостности равно наибольшему отклонению Δ. Частными видами отклонений от плоскостности являются выпуклость (рис. 1, в) и вогнутость (рис. 1, г).
Отклонения формы цилиндрических поверхностей характеризуется нецилиндричностью (см. рис. 2, в), которая включает отклонения от круглости поперечных сечений (см. рис. 2, а, б) и профиля продольного сечения (рис. 2, е).
К частным видам отклонения от округлости относят овальность (рис. 2, г) и огранка (рис. 2, д).
При огранке реальный профиль представляет собой многогранную фигуру.
Отклонения профиля в продольном сечении цилиндрических поверхностей характеризуется непрямолинейностью образующих (рис. 2, е) и делится на конусообразность (рис. 2, ж), бочкообразность (рис. 2, з) и седлообразность (рис. 2, и).
Основные причины появления отклонений формы цилиндрических поверхностей:
Отклонения расположения поверхностей (осей, профилей)
Отклонением расположения (рис. 3) называют отклонение реального расположения поверхности, оси или профиля от номинального расположения без учета отклонения формы рассматриваемых и базовых поверхностей, прямых, профилей. При этом реальные поверхности, прямые, профили заменяют прилегающими, а в качестве осей, плоскостей симметрии и центров реальных поверхностей и профилей принимают оси, плоскости симметрии и центры прилегающих поверхностей и профилей.
Отклонения от параллельности и перпендикулярности плоскостей показаны на рис. 3, а и б.
Допуски в диаметральном и радиусном выражении применяют также:
Позиционное отклонение и позиционный допуск – условные названия отклонения и допуска на смещение оси или плоскости относительно номинального расположения. Следовательно, отклонения (допуски) от параллельности (рис. 3, в), поверхностей от базовой оси (см. рис. 3, д) или от плоскости симметрии (см. рис. 3, ж) и прямых от пересечения (см. рис. 3, з) относятся к позиционным отклонениям (позиционным допускам).
Суммарное отклонение (допуск) формы и расположения – отклонение (допуск), которое одновременно учитывает (ограничивает) отклонение формы и расположения рассматриваемой реальной поверхности (профиля) относительно заданных баз. Суммарные отклонения и допуски применяют, в частности, для оценки радиального и торцевого биения.
Радиальное биение поверхности вращения (рис. 4, а) относительно базовой оси 00 возникает в результате отклонений от круглости и соосности с указанной осью профиля проверяемого сечения. Оно равно разности Δ наибольшего и наименьшего радиусов проверяемого профиля в сечении, перпендикулярном базовой оси. Полное радиальное биение цилиндрической поверхности появляется в результате отклонений проверяемой поверхности от цилиндричности или соосности с базовой осью.
Различают, также, зависимый и независимый допуски расположения (формы). Зависимым допуском расположения называют переменный допуск расположения, который указывается на чертежах своим минимальным значением и может быть превышен на величину предельных отклонений вала или отверстия. Эти допуски назначают, если зазоры или натяги между деталями, сопрягаемыми по нескольким поверхностям, должны находиться в заданных пределах.
Независимым называют допуск расположения (формы), постоянный для всех одноименных деталей и не зависящий от действительных размеров рассматриваемых поверхностей. Например, допуск на межосевое расстояние аw коробки передач не зависит от точности отверстий в корпусе КПП для подшипников качения.
Обозначения допусков формы и расположения на чертежах
Для каждого вида допуска формы и расположения поверхностей установлен определенный знак (табл. 1).
Таблица 1. Указание на чертежах предельных отклонений формы и расположения поверхностей ГОСТ 2.308-79
формы и расположения
Допуски могут быть заданы на ограниченной длине или одновременно на всей длине и на ограниченном участке. В необходимых случаях у рамок помещают надписи с дополнительными данными (рис. 5, г).
Базы обычно обозначают зачерненным треугольником и соединяют с рамкой, в которой дано буквенное обозначение базы (см. рис. 5, б) или условное обозначение допуска (рис. 5, е). Зависимые допуски расположения и формы обозначают условным знаком М (в круге), который помещают в рамке.
Отклонения формы поверхности или профиля и причины их возникновения.
Нормы геометрической точности. Допуски формы и расположения поверхностей
· Отклонения формы цилиндрических поверхностей
· Отклонение формы плоских поверхностей
· Базы для нормирования и измерения отклонения
· Расположения и способы обозначения их на чертежах
Отклонения формы поверхности или профиля и причины их возникновения.
Основные факторы образования погрешностей (отклонений) формы и расположения поверхностей те же, что и погрешностей размеров элементов деталей:
1. точностные характеристики станка, инструмента, технологической оснастки
2. упругие деформации станка, инструмента, приспособлений и обрабатываемой детали
3. неодинаковость припусков и физико-механических свойств заготовок и др.
Указанные факторы приводят к снижению заданных эксплуатационных свойств, влияют на точность базирования деталей при изготовлении и контроле, на трудоемкость и точность сборки, повышают объем пригоночных работ.
2. Основные термины и определения, относящиеся к отклонениям и допускам расположения поверхностей деталей машин и приборов, устанавливает ГОСТ 24642-81 (СТ СЭВ 301-76).
При анализе точности формы и расположения поверхностей различают:
§ реальные профили, поверхности, реальное расположение поверхностей, которые образуются в результате изготовления деталей на станках;
§ номинальные профили, поверхности, номинальное расположение поверхностей, заданные на чертеже.
Под отклонением формы понимают отклонение формы реальной поверхности от формы номинальной (идеальной), заданной чертежом.
Отклонение формы отсчитывают от прилегающих профилей и поверхностей: прямых, плоскостей, окружностей, цилиндров. За отклонение формы принимают наибольшее из всех возможных расстояние от точек реальной поверхности до прилегающего профиля или поверхности.
Прилегающая прямая – прямая, касательная к реальному профилю и проведенная таким образом, чтобы отклонение от нее наиболее удаленной точки реального профиля в пределах нормируемого участка имело минимальное значение (рис.1,а).
Прилегающая плоскость – плоскость, касательная к реальной поверхности и проведенная таким образом, чтобы отклонение от нее наиболее удаленной точки реального профиля (в пределах нормируемого участка) имело минимальное значение (рис.1,б).
Понятия о прилегающих прямой и плоскости обычно используются для плоских поверхностей.
Прилегающая окружность:
для вала – окружность минимального диаметра d, описанная вокруг реального профиля (сечения) детали (рис.2,а);
для отверстия – окружность максимального диаметра D, вписанная в реальный профиль (сечение) внутренней поверхности детали (рис.2,б).
Прилегающий цилиндр:
для вала – цилиндр минимального диаметра d, описанный вокруг реальной наружной поверхности (рис.2,в),
для отверстия – цилиндр максимального диаметра D, вписанный в реальную внутреннюю поверхность (рис.2,г).
ГОСТ 24643-81 предусматривает пять видов отклонений формы:
· от плоскостности для плоских поверхностей;
· от профиля продольного сечения для цилиндрических поверхностей.
Отклонения формы не должны превышать наибольшего допускаемого значения – допуска формы Тф, который указывается на чертеже. Точки реальной поверхности или профиля не должны выходить за пределы поля допуска формы, т.е. областей в пространстве или на плоскости, которые определяются Тф и размерами поверхностей или участка (рис.2).
Допуски формы проставляются на чертеже в том случае, если они меньше допусков размеров (используется часть поля допуска размера). Если допуски не указаны, то допускаются любые отклонения формы в пределах поля допуска размера.
Отклонения формы можно разделить на общие и частные, при этом общие включают частные виды отклонений.
Допуски формы общих видов отклонений обычно указывают условными знаками, частные виды отклонений – текстом на поле чертежа. Условный знак и числовое значение допуска формы заключают в прямоугольную рамку, которую соединяют прямой или ломаной линией (со стрелкой) с поверхностью детали или выносной линией (рис.3).
Рис.3
Допуски формы и расположения
Любая технологическая операция может быть выполнена с определенной точностью, а значит размеры полученной в результате обработки детали не будут идеальными, они могут колебаться в некотором диапазоне. Для того, чтобы выполнить условия собираемости и обеспечить надежную работу детали в заданных условиях необходимо задать допустимый интервал, в который должен попасть итоговый размер. Этот интервал может регламентировать не только линейные или диаметральные размеры, но и форму или взаимное расположение поверхностей.
Допуски формы и расположения назначаются конструктором исходя из условий сборки и особенностей работы детали в механизме.
Виды допусков формы
Отклонения и допуски формы
Различают следующие допуски на отклонения формы:
Допустимые отклонения обозначаются специальными символами.
Виды допусков расположения
Различают допуски месторасположения и допуски ориентации.
Отклонения и допуски расположения
Различают следующие виды допусков расположения:
Эти допуски обозначаются символами.
Суммарные допуски
Существует несколько видов суммарных допусков формы и расположения.
Эти допуски обозначаются символами.
Обозначение допусков формы и расположения на чертежах
В случае отсутствия базы допуска рамка состоит только из двух частей. Примеры рамок допусков формы и расположения показаны на рисунке.
На рисунке слева показана рамка с допуском формы (допустимое отклонение от прямолинейности), справа с допуском расположения (допустимое отклонение от параллельности).
Рамку выполняют тонкими линиями. Высота текста в рамке должна равняться размеру шрифта размерных чисел. От рамки допуска до поверхности или до выноски проводится линия, оканчивающаяся стрелкой.
Перед числовым значение допуска могут указываться знаки:
Если допуск должен применяться не ко всей поверхности, а только к некоторому участку, то он обозначается штрих пунктирной линией.
Для одного элемента может быть указано несколько допусков, этом случае рамки изображаются одна над другой.
Дополнительная информация может быть указана над рамкой или под ней.
Информация о допусках формы и расположения может быть указана в технических требованиях.
Зависимые допуски
Зависимые допуски расположения обозначают следующим символом 
.
Этот символ может быть размещен после числового значения допуска, если зависимый допуск связан с действительными размерами рассматриваемого элемента. Также символ может быть размещен после буквенного обозначение (если оно отсутствует то в третьем поле рамки) в том случае, если зависимый допуск связан с действительными размерами базового элемента.
Назначение допусков формы и расположения
Чем точнее изготовлена деталь, тем более точные инструменты потребуются для ее изготовления и контроля размеров. Это автоматически увеличит ее стоимость. Получается, что цена изготовления детали во многом зависит от требуемой точности при ее изготовлении. Это означает, что конструктор должен указать лишь те допуски, которые действительно необходимы для сборки и надежной работы механизма. Допустимые интервалы также должны быть назначены исходя из условий собираемости и работоспособности.
В ГОСТе 24643-81 указаны рекомендации по назначению допусков формы и расположения поверхностей
Числовые значения допусков формы
В зависимости от класса точности устанавливаются стандартные значения допусков формы.
Допуски плоскостности и прямолинейности
Номинальным размеров в данном случае считается номинальная длина нормированного участка.
Допуски круглости, цилиндричности, профиля продольного сечения
Данные допуски назначаются в тех случаях, когда они должны быть меньше, чем допуск размера.
Номинальным размером считается номинальный диаметр поверхности.
Допуски перпендикулярности, параллельности, наклона, торцевого биения
Номинальным размером при назначении допусков на параллельность, перпендикулярность, наклон понимается номинальная длина нормируемого участка или номинальная длина всей контролируемой поверхности.
Допуски радиального биения, симметричности, соосности пересечения осей в диаметральном выражении
При назначении допусков радиального биения номинальным размером считается номинальный диаметр рассматриваемой поверхности.
В случае назначения допусков симметричности, пересечения осе соосности номинальным размером считается номинальный диаметр поверхности или номинальный размер между поверхностями, которые образуют рассматриваемый элемент.