78310

НОРМИРОВАНИЕ ТРЕБОВАНИЙ К НЕРОВНОСТЯМ НА ПОВЕРХНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ ДЕТАЛЕЙ (ШЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ)

Лекция

Производство и промышленные технологии

Базовая линия это линия заданной геометрической формы определенным образом проведенная относительно профиля и служащая для оценки геометрических параметров поверхностных неровностей. Короче говоря базовая линия при получении профиля поверхности элемента детали проводится в виде линии эквидистантной геометрической форме поверхности. Средняя линия профиля m это базовая линия имеющая форму номинального профиля и проведенная так что в пределах базовой длины среднее квадратичное отклонение профиля от этой линии минимально...

Русский

2015-02-07

808.5 KB

3 чел.

4. НОРМИРОВАНИЕ ТРЕБОВАНИЙ К НЕРОВНОСТЯМ НА ПОВЕРХНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ ДЕТАЛЕЙ  (ШЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ)

4.1. Основные понятия и определения

В процессе любого способа обработки деталей,  особенно со снятием материала режущим  инструментом,  невозможно  получить идеально ровную поверхность. В результате вибраций,  неровностей обрабатывающего инструмента, неоднородности  материала заготовки и подачи и т.д.  на обрабатываемой поверхности остаются неровности.

Нормированием значений поверхностных неровностей стали заниматься с 1945 г.  Необходимость отдельного нормирования  значений  поверхностных неровностей  в  качестве одного из показателей для оценки геометрической точности вызвана тем, что эти неровности оказывают влияние на эксплуатационные свойства элементов деталей.  Чем выше требование к точности элементов деталей, тем более жесткие требования должны предъявляться к значениям поверхностных неровностей.

Поверхностные неровности  влияют  на следующие  эксплуатационные свойства элементов деталей.

1. При образовании посадок с натягом чем больше поверхностные неровности, тем менее надежным оказывается сопряжение,  поскольку уменьшается площадь контакта.

2. При образовании посадок с зазором большие поверхностные неровности быстро истираются и увеличивается зазор.

3. Поверхностные неровности влияют на усталостную прочность.  Излом элементов деталей обычно наблюдается в местах,  где имеются риски, особенно если деталь работает при знакопеременной нагрузке.

4. Поверхностные неровности влияют на антикоррозийные  свойства поверхности. Чем меньше поверхностные неровности,  тем меньше поверхность подвержена  коррозии.

5. Поверхностные  неровности влияют также на электрические и тепловые контакты, герметичность соединений, точность намерений, особенно внутренних размеров.

Поверхностные неровности,  которые появляются на поверхности элементов детали, в настоящее время называют шероховатостью поверхности.

Шероховатостью поверхности  называется  совокупность  неровностей поверхности с  относительно малыми шагами,  выделенная на определенной (базовой) длине.

Базовая линия - это линия заданной геометрической формы,  определенным образом проведенная относительно профиля и служащая для  оценки геометрических параметров поверхностных неровностей.

Вид этой линии зависит от вида поверхности элемента детали.  Так, базовая линия  будет  прямой,  если неровности определяются на плоской или на образующих цилиндрических поверхностях, в виде окружности, если поверхность в виде сферы или цилиндра рассекается плоскостью,  перпендикулярной его оси. Короче говоря, базовая линия при получении профиля поверхности элемента детали проводится в виде линии, эквидистантной геометрической форме поверхности.

В большинстве стран мира в качестве базовой линии при оценке  поверхностных неровностей используется средняя линия.

Средняя линия профиля (m) - это базовая линия,  имеющая форму номинального профиля  и  проведенная  так,  что в пределах базовой длины среднее квадратичное отклонение профиля от этой  линии  минимально.  О средней линии можно также говорить, как о линии, проведенной таким образом, что площади над ней и под ней одинаковы.

Базовая длина (1) - это длина базовой линии (средней линии профиля), используемая для выделения неровностей, характеризующих шероховатость поверхности (рис.4.1, где ур – высота профиля выступа, уу – глубина впадины профиля).

Рис. 4.1. Поверхностные неровности

Поверхностные неровности оцениваются по линии профиля и на определенной длине.  Нормированные базовые длины можно ориентировочно разделить на три группы:

1 = 0,01; 0,03; 0,08 мм для малых неровностей;

1 = 0,25; 0,8 мм  для средних высот неровностей;

1 = 2...5; 8; 25 мм для больших неровностей.

Чем неоднороднее поверхностные неровности и чем они больше, тем больше должна быть  базовая длина для того,  чтобы выбранная совокупность поверхностных неровностей характеризовала состояние поверхности.

Принципиальные подходы при нормировании значений поверхностных неровностей:

1. Поверхностные  неровности оцениваются не на поверхности,  а на профиле, т.е. в сечении поверхности нормальной плоскостью.

2. Нормируются не предельные значения неровностей, а значение совокупности поверхностных неровностей.

3. На  профиле  выделяется средняя линия,  которая является базой для определения поверхностных неровностей.

4. Значение поверхностных неровностей нормируется по совокупности этих неровностей, выделенных на определенной базовой длине (на средней линии профиля).

При большинстве измерений шероховатости нет необходимости находить среднюю  линию и  отмечать базовую длину,  так как в настоящее время измерения производятся с помощью электронных приборов, которые "отсекают" базовую длину и выдают значения шероховатости от средней линии по одному из нормируемых параметров.

4.2. Параметры для нормирования значений поверхностных неровностей

Поверхностные неровности нормируются геометрическими параметрами. В большинстве стран мира используются шесть параметров,  характеризующих как высоту поверхностных неровностей, так и линейные (шаговые) показатели этих неровностей.

Вертикальные параметры:

Ra - среднее арифметическое отклонение профиля;

Rz - высота неровностей профиля по десяти точкам:

Rmax - наибольшая высота профиля.

Горизонтальные параметры:

Sm - средний шаг неровностей профиля;

S  - средний шаг местных выступов профиля;

tp - относительная опорная длина профиля.

Рассмотрим эти нормируемые параметры для оценки поверхностных неровностей.

4.2.1. Среднее арифметическое отклонение профиля Ra - это среднее арифметическое абсолютное значение отклонений профиля в пределах базовой длины (рис.4.2).

,

где  l- базовая длина;

      n - число выбранных точек профиля на базовой длине.

Рис. 4.2. Среднее арифметическое отклонение профиля (Ra)

Параметр Ra нормируется значениями от 0,008 до 100 мкм.  Этот параметр геометрически интерпретируется высотой прямоугольника,  построенного на базовой длине и равновеликого по площади фигуре,  очерченной профилем неровностей  и  его  средней линией (на рис.4.2 прямоугольник заштрихован).

4.2.2. Высота неровностей по десяти точкам Rz - это сумма средних абсолютных значений  высот  пяти  наибольших выступов профиля и глубин пяти наибольших впадин профиля в пределах базовой длины (рис.4.3).

,

где ypi - высота i-го наибольшего профиля выступа;

     yyi - глубина i-й наибольшей впадины профиля.

Параметр Rz  нормируется  значениями  от 0,025 до 1600 мкм.  Весь приведенный диапазон практически не используется. Чаще применяется диапазон от 0,025 до 0,1 мкм при нормировании малых неровностей и значения от 10 до 1600 мкм для нормирования больших  (грубых)  неровностей. Связано это с возможностями использования существующих средств измерений.

Соотношение между параметрами Ra и Rz (иногда на чертежах  встречаются старые  обозначения шероховатости с помощью треугольников) при указании их на чертеже детали приведено в табл.4.1.

Таблица 4.1

Соотношение между параметрами шероховатости

Ra,

мкм

80

40

20

10

5

2,5

1,25

0,63

0,32

0,16

0,08

0,04

0,02

0,01

Rz,

мкм

320

160

80

40

20

10

6,3

3,2

1,6

0,8

0,4

0,2

0,1

0,05

Рис. 4.3. Высоты неровностей профиля по десяти точкам (Rz)

4.2.3. Наибольшая  высота неровностей профиля Rmax - это расстояние между линией выступов профиля и линией впадин профиля  в  пределах базовой длины  (рис.4.4).  Нормируются  значения от 0,025 до 1600 мкм, как Rz.

Рис. 4.4. Наибольшая высота неровностей профиля (Rmax)

 

 Линия выступов профиля - это линия, эквидистантная средней линии, проходящей через высшую точку профиля в пределах базовой длины.

Линия впадин  профиля - это линия,  эквидистантная средней линии, проходящая через низшую точку профиля в пределах базовой длины.

4.2.4. Средний шаг неровностей профиля Sm – это среднее значение отрезков средней линии профиля, содержащий неровности профиля в пределах базовой длины (рис.4.5):

.

Под этим  параметром  понимается  среднее  значение длин отрезков средней линии,  пересекающих профиль в трех соседних точках и  ограниченных двумя  крайними точками.  Нормируются значения от 0,002 до 12,5 мм.

Рис. 4.5. Средний шаг неровностей профиля (Sm)

4.2.5. Средний шаг местных выступов профиля S - это среднее значение отрезков средней линии между проекциями на нее  наивысших  точек соседних местных выступов профиля в пределах базовой длины (рис.4.6):

.

Под этим параметром понимается  среднее  значение  длин  отрезков средней линии между  проекциями на эту линию двух наивысших точек соседних выступов профиля. Нормируются значения от 0,002 до 12,5 мм.

Рис. 4.6. Средний шаг местных выступов профиля (S)

4.2.6. Относительная опорная длина профиля  tp  -  это  отношение сумм длин отрезков,  отсекаемых на заданном уровне в материале профиля линией, эквидистантной средней линии в пределах базовой длины, к базовой длине (рис.4.7):

,  

где р - уровень сечения профиля (расстояние между линией выступов профиля и  линией,  пересекающей  профиль эквидистантно линии выступов профиля).

Рис. 4.7. Относительная опорная длина профиля (tp)

Значения уровня сечения нормируются в процентах от Rmax.  Эти значения принимаются из ряда 5,  10,  15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90%  Rmax.

Значения tp также нормируются в процентах от базовой длины и  выбираются из следующего ряда:  10,  15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90% от l.

Определенная условность параметра tp заключается в том,  что нормируется единичный уровень сечения.  Значения опорной длины могут совпадать для разных поверхностей,  отличающихся эксплуатационными свойствами.

Параметр tp условно  отнесен к горизонтальным параметрам.  Более точно этот параметр характеризует поверхностные неровности в отношении формы этих неровностей.

4.3.  Выборы нормируемых параметров

Параметры, с помощью которых нормируются требования к поверхностным неровностям, в определенной мере установлены с дублированием.

Так параметры Ra и Rz характеризуют усредненную высоту неровностей, т.е.  дублируют друг друга.  В стандарте (ГОСТ 2789) указано, что параметр Ra является предпочтительным.  Параметр Ra имеет преимущество по сравнению с другими высотными параметрами  только  в  том,  что  он обеспечен  надежными средствами измерений. Существующие приборы - профилометр и профилограф - относительно просто измеряют данный параметр.

Параметр Rmax  используется  практически  в двух случаях.   Первый случай применения, это когда шероховатость имеет большие поверхностные неровности с регулярным профилем.  (Например, при грубом точении поверхностные неровности видны невооруженным глазом в виде винтовой линии. В этом случае  нет необходимости выявлять усредненное значение поверхностных неровностей, а достаточно определить общую высоту). Второй случай - когда разработчик  хочет оградить поверхность от отдельных больших выступов и впадин,  так как Ra и Rz усредняют и при этом отдельные выступы и  впадины не будут выявлены при измерении.

Шаговые параметры Sm,  S также дублируют друг друга.  На практике они применяются очень редко.

Параметр tp, появившийся в нормативных документах после  1973 г., тоже почти не используется в практике.

4.4. Обозначение требований к поверхностным неровностям и числовые значения параметров шероховатости

4.4.1.Знаки, указывающие возможные виды обработки

Для указания на чертежах требований к  поверхностным  неровностям используют специальные обозначения (различные знаки).  В основу различия используемых знаков положен признак, характеризующий вид обработки. Различают два вида обработки.

При обработке со снятием материала каким-либо режущим  инструментом удаляется  часть материала заготовки.  Особенность поверхности при этом виде обработки заключается в том,  что структуры материала оказываются перерезанными  и  поверхность имеет определенный вид,  определяемый следом режущего инструмента, способом обработки (точение, шлифование, сверление и т.д.), но вид обработки один - снятие "лишнего" материала.

При обработке  без снятия материала обычно под действием давления происходит перемещение материала,  его деформация и структура  поверхностных слоев оказывается часто в виде гладко расположенных "волокон". Способы обработки без снятия материала - литье,  штамповка,  прокат  и т.д., но вид обработки один - без снятия слоя материала.

При обозначении требований к поверхностным неровностям предусмотрено использовать три знака.

- знак означает, что разработчиком (конструктором) не установлены требования к виду обработки.  Для детали можно применить любой вид обработки - со снятием и без снятия материала.

- знак используется в двух случаях, когда конструктор требует, чтобы деталь  (или элемент детали),  изображенная (изображенный) на чертеже,  была (был) изготовлена (изготовлен) с удалением  слоя материала.            

  •  во втором случае знак используется, когда конструктор считает необходимым указать не только вид,  но и способ обработки. Обычно на практике встречаются два способа обработки "полировать" или "шабрить":

Знак используется в двух случаях:

1) конструктор требует,  чтобы поверхность,  к которой относится этот знак, была образована без удаления слоя материала;

2) конструктор указывает,  что поверхность,  к которой относится этот знак,  при изготовлении по этому чертежу вообще не должна обрабатываться (в  качестве  заготовки  взята литая деталь, или деталь должна быть изготовлена из проката и часть поверхностей  не  будет  обрабатываться).

4.4.2. Указание числовых значений параметров шероховатости  

Существует несколько правил указания числовых значений параметров шероховатости вместе со знаками вида обработки.

1. Числовые  значения параметров шероховатости указываются под знаком шероховатости  вместе  с символом, обозначающим параметр:

                 

Параметр Ra указывался без символа,  так как он  являлся предпочтительным и применялся наиболее часто.

      2. Числовые значения параметров  шероховатости  нормируются  либо одним, либо двумя предельными значениями.

Например,

 

3. В  обозначении  можно  указывать несколько параметров.  В этом случае параметры должны  указываться  в  следующей  последовательности сверху вниз: Ra, Rmax, Sm, S, tp , Rz.

Например,

- относительная опорная длина профиля (относительная опорная      длина  профиля  tp=70%  при уровне  сечения  профиля p=50%).

Если поверхность детали, изображенная на чертеже, не должна обрабатываться, то под знаком не указывают значение  шероховатости,  т.е.

,    а если указано значение  , то это означает, что поверхность должна быть обработана без снятия слоя материала, т.е. литье, штамповка и т.д.

4.4.3. Указание значений базовой длины

Практически на  всех рабочих чертежах обычно не указывается базовая длина.  Это сделано потому, что конструктор затрудняется в выборе базовой  длины.  Для этого случая в ГОСТе 2789 (в приложении) приведены соотношения между значениями параметров Ra, Rz, Rmax и базовыми длинами. При изготовлении деталей пользуются этими соотношениями.

Но иногда конструктору необходимо указать значение базовой длины,  она указывается под "полочкой"

Пример структуры обозначений шероховатости:

4.4.4. Правила нанесения на чертежах требований к шероховатости поверхности

1. Знаки,  указывающие требования к поверхностным  неровностям  - шероховатости, располагаются:

а) на линиях контура элементов детали;

б) на полках линий - выносок;

в) на выносных линиях,  при этом по возможности ближе к размерной линии;

г) на размерных линиях или на их продолжениях (рис.4.8);

д) на рамках допуска формы.

Рис. 4.8. Расположение знаков на чертеже детали с требованиями к

поверхностным неровностям

2. Знаки, указывающие требования к шероховатости и имеющие полку, должны располагаться относительно основной надписи чертежа (штампа).

3. Если требования к поверхностным неровностям одинаковы для всех элементов детали,  то знак шероховатости наносится один раз и помещается в  правом верхнем углу чертежа,  а на поверхности элементов детали он не наносится (рис.4.9).

Рис. 4.9. Указание требований к поверхностным неровностям, одинаковым

для всех поверхностей детали

 

4. Если поверхности нескольких элементов имеют одинаковые  требования к поверхностным неровностям, то указание этого требования помещают в правом   верхнем углу чертежа (рис.4.10) и рядом с указанием этого требования

указывается знак     .

Это  означает,  что поверхности детали, на  которых  не указаны  требования к шероховатости,   должны  иметь  поверхностные неровности, как указано

перед знаком                .

 

В частном случае может быть указано такое обозначение:  , это значит, что поверхности,  на которых не указано требование к шероховатости, по данному чертежу не  обрабатываются вообще,  т.е.  эти поверхности будут иметь неровности, которые имеются у заготовки.

Рис. 4.10. Указание требований к поверхностным неровностям,

одинаковым для нескольких элементов детали

Когда шероховатость поверхностей детали, образующих  контур, должна быть одинаковой (например, многогранная фигура), то знак шероховатости наносится один раз (рис.4.11).

Рис. 4.11. Обозначение требований к поверхностным неровностям для детали по всему контуру

83

PAGE  74


Rmax1,25

Ra0,63

Rz0,1

Ra1,25

- это обозначает, что поверхностные неровности при определении  их   по параметру Ra должны быть не более 0,63 мкм, при этом конструктор не ограничивает вида обработки.

Rz0,4

   0,2

t5070

0,08/Ra0,32

0,1

- эта запись означает, что поверхностные  неровности  должны   быть не более 0,4 мкм и не менее 0,2 мкм по параметру Rz.

Ra0,63

Старое обозначение шероховатости

Ra0,32

Шабрить

Ra0,02

Полировать

Rz80±10%

0,8/Rz10

,

.

.

;

;

,

,

,

.

1 – способ обработки поверхности.

2 – условное обозначение направления неровностей.

3 – базовая длина по ГОСТ 2789/ параметр (параметры) шероховатости по ГОСТ 2789.

1

3

2

5…10

Ra20

5…10

Ra40(  )

Ra0,63

Ra10

Ra0,1       - параметр высоты неровностей профиля,  

Sm0,053  - параметр шага неровностей профиля.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

4051. Исследование гальванического элемента тока 253.5 KB
  Исследование гальванического элемента тока Цель работы. Целью данной работы является определение связи между силой тока в цепи гальванического элемента тока и падением напряжения на внешнем участке цепи. Расчет на основании этих данных величин...
4052. Определение удельной электрической проводимости жидкости 226 KB
  Определение удельной электрической проводимости жидкости Изучение основных характеристик электрического тока. Изучение аналогии между электростатическим полем и стационарным электрическим полем. Определение удельной электрической проводимости жидкос...
4053. Отношения и их свойства 185 KB
  Отношения и их свойства Бинарное отношение R на конечном множестве Требования на множество – те же, что и раньше (в нем не должно встречаться повторяющихся элементов, кроме того, оно должно быть упорядочено по возрастанию)....
4054. Написание программы для работы с видеопамятью 73.5 KB
  Постановка задачи Написать программу, которая будет работать с видеопамятью. Можно выполнить любое из приведенных ниже заданий. Независимо от конкретного задания программа должна работать резидентно. Текст, присутствовавший на экране до запуска п...
4055. Актуальные аспекты в творчестве Ю.А. Лаврикова 37 KB
  Актуальные аспекты в творчестве Ю.А. Лаврикова. В вышедшей в 1989 году книге Интенсификация производства и проблемы управления трудом, Юрий Александрович Лавриков провел параметрический анализ производства переходного периода. Этот переходный пери...
4056. Принцип наследования. Создание иерархии классов. Классы и модули 46.5 KB
  Принцип наследования. Создание иерархии классов. Классы и модули. Задание: Создать иерархию графических классов в соответствии с рисунком. Описания классов оформить в отдельном модуле. Для создания данной программы, нам нужно обязательно созда...
4057. Дееспособность несовершеннолетних. Несовершеннолетние в области трудового, жилищного права 60.5 KB
  Лекция. Дееспособность несовершеннолетних. Несовершеннолетние в области трудового, жилищного права Гражданское законодательство о несовершеннолетних Гражданский кодекс Российской Федерации является основным источником гражданских прав, законных инте...
4058. Внешняя торговля России 301 KB
  Введение Самая старая форма международных отношений - это международная торговля. Еще до формирования мирового хозяйства народы вели активную торговлю товарами, то есть обменивали то, что у одних было в избытке на то, с чем был дефицит, а у других н...
4059. Звуковые системы современного кино 1.62 MB
  Звуковые системы современного кино DolbyStereo В 80-е гг. XXв., после внедрения относительно недорогого стереофонического оборудования фирмы Dolby Laboratories, на обычной 35-мм пленке удалось...