Точность взаимного расположения поверхностей

Точность взаимного расположения цилиндрических, конических, плоских и криволинейных поверхностей имеет исключительно важное значение для правильного выполнения деталями своего назначения в конструкции узла или машины.

В чертежах деталей исчерпывающе четко и ясно должны быть внесены необходимые указания, определяющие точность взаимного расположения поверхностей в соответствии с условиями работы деталей в узле. Эти формулировки должны быть бесспорными по своему содержанию с тем, чтобы совершенно исключить неправиль­ные, произвольные их толкования.

Внося подобные технические условия в чертеж, конструктор объекта должен ясно отдавать себе отчет в реальности и возможности их производственного обеспечения и технического контроля, в воз­можности построения необходимых для данного случая контрольно-измерительных средств (калибров, контрольных приспособлений и приборов). Это является обязательной составной частью технологи­ческого анализа своей конструкции, который должен сделать кон­структор.

К точности взаимного расположения цилиндрических деталей относятся радиальное биение, отклонение от соосности, колебания расстояния между осями, непараллельность, скрещивание и неперпендикулярность осей, точность расположения отверстий. При техни­ческой необходимости чертеж должен ограничивать соответствующие отклонения.

Радиальное биение — разность расстояний от прове­ряемой цилиндрической поверхности до оси детали.

Ось детали может определяться осью центровых отверстий (фиг. 2, а) или другой — базовой цилиндрической поверхностью, которая должна быть соосна с проверяемой (фиг. 2, б).

В первом случае ра­диальное биение по­верхностей Л, Б и В должно быть измерено относительно оси цен­тровых отверстий дета­ли. Во втором случае . радиальное биение по­верхностей А и В долж­но быть проверено при установке детали по по­верхности Б.

Выбор между двумя приведенными методами ограничения радиаль­ного биения должен быть сделан конструк­тором объекта в зави­симости от требований к самой детали и реаль­ной возможности ее кон­троля. При измерении по первой схеме наиболь­шие радиальные биения поверхностей Л, Б и В могут оказаться напра­вленными в разные сто­роны и сумма их может

получиться большей, чем это предполагал конструктор. Вместе с тем измерение радиальных биений валов относительно оси их центровых отверстий, как правило, наиболее легко осуществимо в производственных условиях.

При второй схеме измерение радиального биения поверхностей А и В необходимо производить относительно базовой поверхности детали Б, что правильнее, так как соответствует условиям работы детали в узле. Однако при данной схеме часто нельзя ограничиваться универсальными контрольно-измерительными средствами и прихо­дится предусматривать специальные, контрольные приспособления. Учитывая важность ограничения радиального биения для работы узла, а также допустимую величину этого биения, конфигурацию детали и возможность ее контроля без использования центровых отверстий, в чертеже детали должно быть, вписано соответствующее техническое условие в наиболее целесообразной для данного случая формулировке.

В радиальное биение, кроме отклонения от соосности цилиндри­ческих поверхностей, включаются погрешности геометрической формы (овальность, огранка, конусность и др.).

Выделить отклонения геометрической формы при контроле радиального биения трудно и практически нецелесообразно. Это обстоятельство должен учитывать конструктор объекта при уста­новление пределов допустимых отклонений по радиальному бие­нию.

Отклонение от соосности определяется относитель­ным параллельным смещением осей, а также их перекосом.

Таким образом, отклонение от соосности цилиндрических поверх­ностей соответствует взаимному смещению осей, в то время как радиальное биение предусматривает подобное же отклонение про­веряемых цилиндрических поверхностей, но в удвоенном размере (двойной эксцентриситет осей).

Отклонение в соосности разнесенных коротких цилиндрических поверхностей (фиг. 2; в), как правило, трудно измерить. Объясняется это погрешностями установки измерителя в отверстии при неблаго­приятном соотношении его диаметра и длины, т. е. когда размер диаметра больше длины отверстия.

Вместе с тем в большом количестве случаев нет необходимости измерять действительные величины отклонений в соосности, доста­точным является контроль за правильным монтажным сопряжением соответствующих деталей.

Исходя из этого, на Московском автозаводе, в случаях не­обходимости измерения действительных значений взаимного сме­щения соосных цилиндрических поверхностей, в чертежах деталей указывается допуск на радиальное биение. Указание же в чер­теже на допустимость отклонения от соосности двух или более цилиндрических поверхностей понимается как допустимое смещение осей при сочетании наибольших размеров валов или наименьших отверстий. При других сочетаниях размеров диаметров в пределах полей их допусков фактическая несоосность может быть соответ­ственно большей.

Подобное понимание несоосности цилиндрических поверхностей на Московском автозаводе отражено во внутризаводской нормали и при всей его условности обеспечивает правильность сборки дета­лей подвижных посадок, выполнение их эксплуатационного назна­чения в узле и облегчает техническое измерение, давая возможность использовать простые калибры (удлиненные пробки и втулки) вместо специальных конструкций контрольных приспособлений.

При отсутствии документа, устанавливающего подобное понимание радиального биения и отклонения от соосности, в каждом конкрет­ном случае после допуска на соосность можно вносить указание: «Проверять по методу собираемости». Это должно означать, что величины допустимых отклонений относятся к сочетанию наибольших размеров валов или наименьших отверстий (в пределах установлен­ных допусков на их диаметры) и что при иных сочетаниях размеров действительное допустимое отклонение может быть соответственно больше.

Указание о проверке по методу собираемости применимо, оче­видно, не только для случая контроля несоосности цилиндрических поверхностей, но и для контроля других отклонений от точности взаимного расположения поверхностей.

Непараллельность осей (фиг. 2, г) - разность расстояния между осями, расположенными в общей плоскости, и отнесенная к расстоянию между двумя точками, по которым осущест­вляется измерение.

В чертеже может задаваться длина, на которой установлен допуск на непараллельность осей (например, «непараллельность осей отвер­стий D₁ и D₂ допускается в пределах 0,05 на длине 100 мм»). В случаях, когда длина, на которой задано отклонение по непа­раллельности осей, не обусловлена чертежом, предполагается, что допуск на непараллельность относится ко всей длине проверяемой

поверхности.

Скрещивание осей — отклонение от нахождения в общей плоскости двух параллельных осей. Скрещивание осей является частичным элементом их непараллельности и не должно особо ука­зываться в чертеже, если его отклонение не отличается по величине от допустимого отклонения в параллельности осей, расположенных в общей плоскости.

Возможен случай одновременной непараллельности и скрещивания осей. При этом проверяемые оси окажутся расположенными одна относительно другой под некоторым углом и в измерение войдет некоторая погрешность.

Неперпендикулярность осей — отклонение от прямого угла между двумя осями, выраженное в предельном линейном или угловом отклонении на заданной длине. Расположе­ние осей под углом, отличным от прямого, ограничивает отклонения от заданного угла.

Точность расположения отверстий опреде­ляется радиусом рассеивания центра каждого отверстия от центра, построенного по номинальным размерам.

В примере на фиг. 2, д приведен случай, когда центр каждого из восьми отверстий диаметром 16 мм может отклоняться в любую сторону в пределах радиуса, равного 0,15 мм.

В случае, если деталь имеет базовую поверхность, относительно которой (а не только между собой) должны быть правильно распо­ложены проверяемые отверстия, эта поверхность должна быть принята за базу измерения, даже если это и не указано в чертеже детали. Так, в примере на фиг. 2, е деталь должна быть при изме­рении установлена по отверстию диаметром 100^+0.35 мм для про­верки точности расположения отверстий диаметром 16^+0.2 мм как между собой, так и относительно базового отверстия диаметром 100 ^+0.035 мм (хотя в чертеже эта увязка не указана ввиду ее очевидности).

Конструктор объекта должен учитывать, что при контроле точ­ности расположения отверстий исполнительные размеры соответ­ствующих калибров и контрольных приспособлений рассчитываются, исходя из наименьших размеров проверяемых и базовых отверстий, т. е. без учета допусковых отклонений на их диаметры. При иных (в пределах допусков на диаметры) размерах отверстий детали откло­нение от заданной точности их расположения может оказаться большим, что соответствует контролю по принципу обеспечения собираемости, узла.

Взаимное расположение плоских поверхностей определяется отклонениями от параллельности, перпендикулярности и расположения под углом, отличным от 90°.

Допуски на эти отклонения в чертежах могут относиться к задан­ной длине (например, непараллельность поверхностей П и П₁, допускается в пределах 0,1 на длине 100 мм) или ко всей длине проверяемой поверхности (например, непараллельность поверх­ностей П и П₁ допускается в пределах 0,1 мм).

Часто встречается необходимость ограничения неточности взаим­ного расположения цилиндрических и плоских поверхностей, как, например: торцевое биение, отклонение от параллельности (или пер­пендикулярности) плоских и цилиндрических поверхностей, комби­нированное биение.

Торцевое биение (фиг. 3, а) — разность измеренных параллельно оси расстояний торцевой поверхности детали от пло­скости, перпендикулярной к оси.

В чертеже можно указывать длину (радиус или диаметр), отно­сительно которой задается допуск па торцевое биение. Если эта длина не указывается, то предполагается, что допуск .на торцевое биение относится ко всей проверяемой поверхности.

Непараллельность (фиг. 3, 6) цилиндрических поверх­ностей плоским аналогична непараллельности цилиндрических поверхностей, цилиндрических или плоских поверхностей плоским. Го же относится и к неперпендикулярности.

Соответствующие технические условия в чертежах деталей должны быть четкими и ясными, определяя какая поверхность должна быть Проверена и относительно какой поверхности. Следует избегать в чертежах неопределенных надписей, как-то: «Взаимное биение не более. . .». При подобных технических условиях неясно: что и отно­сительно чего должно быть проверено.

Биение при комбинированном базировании соответствует случаям, когда детали базируются в узле не по одной поверхности, а комбинированно — центрирование детали происходит по цилиндрической поверхности с одновременной опорой по пло­скости.

Подобное базирование часто встречается в конструкциях раз­личных механизмов, например, при посадке шарикоподшипников. Как правило, оно характеризуется незначительной длиной установоч­ной цилиндрической поверхности относительно диаметра опорной плоскости детали, между которыми устанавливается соотношение порядка I : 5 и более.

Практически это означает, что основной установочной поверх­ностью детали является ее опорный торец. Короткий цилиндрический участок (наружный или внутренний, в зависимости от конструкции детали) является дополнительной установочной поверхностью, цен­трирующей деталь.

В подобных случаях включаемое в чертеж техническое условие на проверку взаимного расположения поверхностей детали должно предусматривать комбинированную базу измерения, соответствующую условиям базирования детали в узле.

Так, для стакана подшипников (фиг. 3, в) техническое условие примет, например, следующий вид:

«При установке по поверхности В и опоре на торец Т₁ допускается:
а) биение поверхности А в пределах 0,02 мм;
б) биение торца Т₂ в пределах 0,03 мм;
в) биение торца Т₃ в пределах 0,05 мм».

Совершенно неправильным как с точки зрения условий работы детали, так и с точки зрения реальных возможностей ее измерения было бы наличие в чертеже требования о проверке радиального бие­ния поверхности В относительно поверхности Л и отклонений от перпендикулярности торцов Т_ь Т₂ и Т₃ относительно поверхно­сти А.

При сборке узла стакан подшипников устанавливают в корпусе поверхностью В до упора в торец Т₁ с дополнительной затяжкой болтами. Условия базирования детали в узле полностью соответствуют приведенному выше техническому условию.

Вместе с тем и при измерении было бы трудно установить деталь на контрольном приспособлении по короткой цилиндрической поверх­ности В значительного диаметра.

Комбинированное базирование детали на контрольном приспо­соблении (см. фиг. 13) оказывается наиболее удобным, правильным и надежным. Указания о допустимых отклонениях геометрической формы и расположения поверхностей необходимо вносить в чертежи деталей в соответствии с ГОСТ 3457-46.