Классификация поверхностей деталей по функциональному назначению и размерное описание деталей
Конструктивная форма детали, набор поверхностей, которые её образуют, размерные соотношения между ними и их точность не являются плодом вольной фантазии конструктора, а определяются теми задачами служебного назначения, решение которых должна обеспечивать деталь. Другими словами, каждая поверхность детали имеет своё определенное функциональное назначение. С этой точки зрения любая деталь может быть классифицирована на следующие поверхности, имеющие своё определённое функциональное назначение: -исполнительные поверхности; -основные базы; -вспомогательные базы; -свободные поверхности. Поверхности детали, являющиеся исполнительными поверхностями, основными или вспомогательными базами образуют комплекты. Комплект исполнительной поверхности (ИП) имеют только те детали, которые являются кинематическими звеньями: шестерни, червяки, звёздочки, шкивы и т.п. (см. раздел 2.2). Этими поверхностями деталь передаёт (получает) движение и нагрузку. Например, у шестерни – это эвольвентные поверхности зубьев, у шкива – конические поверхности ручья и т.д. Для ИП необходимо уяснить и описать условия их работы – характер взаимодействия с поверхностями работающих с ними в паре деталей. Комплектов ИП у детали может быть несколько, например два зубчатых колеса, выполненных как единое целое (из одного куска материала), что наиболее часто встречается в коробках передач. Этим комплектам присваиваются номера ИП1, ИП2, …, ИПN. Комплект основной базы составляют поверхности, определяющие положение детали в машине или СЕ. Этот комплект у детали всегда один, состоящий из нескольких поверхностей на которых располагаются опорные точки, лишающие деталь степени свободы. Чтобы проверить себя в правильности определения комплекта ОБ мысленно «уберите» эти поверхности из детали. Если положение детали в машине изменится, то комплект ОБ выбран правильно. Комплект вспомогательной базы (ВБ) составляют поверхности, которые определяют положение присоединяемой детали к данной. Количество комплектов ВБ зависит от числа присоединяемых деталей к данной. Этим комплектам присваивают номера ВБ1, ВБ2, …, ВБN. Все остальные поверхности являются свободными, предназначенные для ограничения куска металла и объединяющих в одно целое первые три группы поверхностей. Свободные поверхности не имеют комплектов. Размерное описание конструктивной формы детали по объекту описания методически можно описать следующим образом: 1. Размеры и технические требования к форме и качеству комплекта ИП, а также размеры и технические требования взаимного положения поверхностей внутри комплекта ИП и между комплектами ИП. В соответствии с этим пунктом на чертеже указываются: размер самой поверхности (например, делительный диаметр, шаг зубьев), допустимые отклонения формы (отклонения от формы заданного профиля, радиальное биение и др.), шероховатость, особые требования к качеству поверхностного слоя материала (цементация, закалка, поверхностно-пластическое деформирование и другие виды поверхностного упрочнения). Технические требования и точность к комплектам ИП должны быть обоснованы и исходить из СН детали. 2. Размеры и технические требования к форме и качеству поверхностей комплекта ОБ, а также размеры и технические требования взаимного положения поверхностей внутри комплекта ОБ. В соответствии с этим пунктом на чертеже указываются: размер самой поверхности (например, диаметр подшипа), допустимые отклонения формы (отклонения от цилиндричности, круглости, радиальное биение и др.), шероховатость, особые требования к качеству поверхностного слоя материала (цементация, закалка, поверхностно-пластическое деформирование и другие виды поверхностного упрочнения), требования соосности осей подшипов, перпендикулярности осей подшипов и торца. Все технические требования и точности, предъявляемые к комплекту ОБ должны быть обоснованы и исходить из условий работы детали. 3. Размеры и технические требования к форме и качеству поверхностей комплектов ВБ, а также размеры и технические требования взаимного положения поверхностей внутри комплекта ВБ и между комплектами ВБ. В соответствии с этим пунктом на чертеже указываются: размер самой поверхности (например, диаметр поверхности под зубчатое колесо, ширина паза под шпонку и др.), допустимые отклонения формы (отклонения от цилиндричности, круглости, плоскостности и др.), шероховатость, особые требования к качеству поверхностного слоя материала (цементация, закалка, поверхностно-пластическое деформирование и другие виды поверхностного упрочнения), требования соосности осей поверхностей под зубчатые колёса, перпендикулярности этих осей к торцам и т.д. Все технические требования и точности, предъявляемые к комплектам ВБ должны быть также обоснованы, которые, как правило, исходят из условий работы детали. 4. Размеры и технические требования к форме и качеству каждой отдельно взятой СП, а также размеры и технические требования взаимного положения СП между собой. В отличие от рассмотренных выше поверхностей на чертеже детали указывается только размер СП и размеры между СП. Допустимые отклонения формы и взаимного положения поверхностей между собой записывают одним пунктом в технических требованиях над основной надписью, например, «Неуказанные предельные отклонения принимать для валов по h14, отверстий H14, остальных ±IT14/2». Неуказанную на свободных поверхностях шероховатость записывают в верхнем правом углу. Особые требования к качеству поверхностного слоя материала, как правило, не предъявляют. Все технические требования и точность, предъявляемые к СП невысоки и исходят из условия работы детали и её экономичного изготовления. 5. Размеры и технические требования взаимного расположения комплектов поверхностей разного функционального назначения. На этом этапе размерного описания детали обеспечивается взаимное положение комплектов между собой (между комплектами ИП и ОБ, ОБ и ВБ, ВБ и СП и т.д.). Положение всех поверхностей стараются задавать по отношению к основной базе детали, для обеспечения высокой точности их взаимного положения.
На основании вышеизложенной методики ниже приведён пример анализа конструктивной формы вала-шестерни редуктора и его размерного описания (рис. 4.28). Для начала опишем служебное назначение вала-шестерни. Вал - шестерня деталь редуктора, являющееся кинематическим звеном, поскольку преобразует движение по характеру, величине и направлению, необходимое для выполнения служебного назначения самого редуктора. Следовательно, вал-шестерня будет иметь комплект ИП, включающий поверхности эвольвент зубьев шестерни.
Рис. 4.28. Конструктивная форма и структура размерного описания вала-шестерни редуктора. Число этих поверхностей составляет 13х2=26 (см. таблицу на рис. 4.28). На рис. 4.28 цифрой 1 в кружке показаны размеры этих поверхностей и требования к форме, качеству и взаимному расположению этих поверхностей. Комплект ОБ включает две цилиндрические поверхности под подшипник (их называют подшипы) и один торец (левый торец). Эти поверхности (их ещё часто называют опорными) определяют положение вала-шестерни в подшипниках, а, следовательно, и в редукторе. Делаем проверку: если мысленно убрать эти поверхности с вала-шестерни, то его положение в редукторе станет неопределённым. Комплект ОБ несёт на себе опорные точки, т.е. поверхности, входящие в комплект ОБ лишают степени свободы вала-шестерни. Правый торец, которым вал будет опираться во второй подшипник, теоретически не входит в комплект ОБ, поскольку не несёт на себе опорные точки, о чём будет показано в разделе 4.3.8. На рис. 4.28 цифрой 2 в кружке показаны размеры и требования к форме, качеству и взаимному расположению этих поверхностей. Комплект ВБ включает поверхности, которые определяют положение присоединяемой детали к валу-шестерни. В рассматриваемом случае к валу-шестерни присоединяются три детали: шпонка, муфта, и манжета. А соответственно, три комплекта ВБ будет иметь вал-шестерня (см. рис. 4.28). Есть одна особенность в определении комплекта ВБ. Иногда бывает, что комплект ВБ на одной детали является полным зеркальным отображением комплекта ОБ на другой, присоединяемой к данной и наоборот. К примеру, у шпонки комплектом ОБ являются плоскость дна шпоночной канавки (установочная база), одна боковая плоскости (направляющая база) и одна плоскость с радиусом закругления (опорная база). Поэтому, шпоночный паз вала-шестерни будет иметь комплект ВБ, состоящий из плоскости дна шпоночной канавки, боковой плоскости и плоскости с радиусом закругления. Вторые боковая плоскость и плоскость радиуса закругления в комплект ВБ входить не будут. На рис. 4.28 цифрой 3 в кружке показаны размеры и требования к форме, качеству и взаимному расположению этих поверхностей. Остальные поверхности будут являться свободными, причём все они обрабатываются. На рис. 4.28 цифрой 4 в кружке показаны размеры и требования к форме, качеству и взаимному расположению этих поверхностей. Далее увязываем поверхности разного функционального назначения между собой. На рис. 4.28 представлено два варианта взаимного расположения поверхностей разного функционального назначения: с максимально возможной привязкой к основной базе; с привязкой к поверхностям, от которых начинается обработка наибольшего количества поверхностей. На рис. 4.28 цифрой 5 в кружке показаны размеры взаимного расположения этих поверхностей. Таким образом, чтобы составить размерное описание любой детали, необходимо: - сформулировать её служебное назначение; - пронумеровать все поверхности и разбить их на четыре группы; - установить размер на каждую поверхность; - назначить, при необходимости, требования к форме поверхности и качеству поверхностного слоя; - увязать размерами и техническими требованиями все поверхности между собой.
4.3.8. Выявление теоретической схемы базирования деталей в СЕ.
Для выявления теоретической схемы базирования первое, что необходимо сделать, это построить собственную систему координат на ОБ рассматриваемой детали X1O1Y1Z1.Схему базирования необходимо соотнести с одним из наиболее распространённых типовых случаев: призматическое тело, длинный цилиндр, короткий цилиндр (диск), конус или шар. Определить, какой является схема базирования детали полной или неполной и представить комплект баз детали в виде структурной формулы. Каждую поверхность или группу поверхностей, входящую в комплект ОБ, следует отнести к соответствующим классификационным группам по числу лишаемых степеней свободы (установочная, направляющая, двойная-направляющая, опорная и т.д.) и по конструктивному оформлению (явная, неявная). Далее необходимо обратить внимание на наличие неопределённости базирования, которая проявляется в возможности однократного или многократного смещения ОБ базируемой детали относительно ВБ базирующей детали и определить, с какой целью она заложена в схему базирования (часто это смещение происходит за счёт зазора в соединении). Здесь также необходимо указать координатное направление, в котором имеет место неопределённость базирования и показать, что ограничивает перемещение детали в пределах этой неопределённости. Проанализировать, как влияет неопределённость базирования на выполнение детали своего служебного назначения (например, для обеспечения подвижности в одном или нескольких координатных направлениях, для упрощения и облегчения процессов сборки и т.д.). В заключение необходимо построить выбранные системы координат на вспомогательных базах рассматриваемой детали X1O1Y1Z1, X2O2Y2Z2 и т.д. Проиллюстрируем выявление теоретической схемы базирования на примере рассмотренного выше вала-шестерни (рис. 4.29). Строим собственную систему координат на ОБ X1O1Y1Z1 вала-шестерни с началом координат в точке пересечения торцевой плоскости и общей осью подшипов. Рядом (или ниже) строим выбранную систему координат XOYZ, построенную на вспомогательных базах подшипника. Здесь будут показаны направления лишаемых степеней свободы.
Рис. 4.29. Схема базирования вала-шестерни.
Поскольку вал-шестерня представляет собой цилиндрическое тело с длиной ОБ превышающей её диаметр, то схему базирования принимаем по длинному цилиндру. Две опорные точки будут располагаться на левом подшипе, две на правом, а одна на левом торце вала. Шестая степень свободы оставляется для вращения вала вокруг своей оси. В связи с этим схема базирования является неполной. Комплект баз вала-шестерни представлен ниже:
Вал-шестерня
В соответствии с этой структурной формулой и рис. 4.29 ось вала будет являться двойной направляющей неявной (скрытой) базой, а торец – опорной явной. Неопределенность базирования вала-шестерни (смещение ОБ после базирования) в осевом направлении будет проявляться многократно в процессе работы в пределах теплового зазора. Дальнейшее смещение за пределы зазора ограничивает торец подшипника. НБ в осевом направлении введено в конструкцию для предотвращения вала от заклинивания при его нагреве в процессе работы. В радиальном направлении смещение ОБ базируемой детали не предусмотрено, т.к. в соединении отсутствует зазор. Далее строим оси поверхностей, являющиеся вспомогательными базами и строим на них системы выбранных координат.
|
