CC BY
11ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
АНАЛИЗ ФОРМ И ПРАВИЛ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ВЗАИМНОГО РАСПОЛОЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ (ВРП) ДЕТАЛИ НА ЧЕРТЕЖАХ С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ ПОЛНОТЫ И ДОСТАТОЧНОСТИ ДЛЯ ОДНОЗНАЧНОГО ОПИСАНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ
КОНФИГУРАЦИИ
Вульферт Фёдор Николаевич
Магистр, Дальневосточный федеральный университет (ДВФУ)
г. Владивосток
ANALYSIS OF FORMS AND RULES OF REPRESENTATION OF MUTUAL LAYOUT OF SURFACES DETAILS ON DRAWINGS FROM THE POINT OF VIEW OF COMPLETENESS AND SUFFICIENCY FOR SINGLE-DETERMINED GEOMETRIC CONFIGURATION
Vulfert Fyodor
Far eastern federal university (FEFU), Russian Federation, Vladivostok
Аннотация. В данной статье рассматриваются некоторые правила и требования к описанию взаимного расположения поверхностей детали на чертежах. Приводится обоснование того, что некоторые требования не дают полного и однозначного описания их взаимного расположения. Они допускают разночтение, которое приводит к появлению брака на производстве либо к появлению геометрической формы детали, отличной от задуманной конструктором.
Abstract. This article discusses some of the rules and requirements for the description of the relative position of the surfaces of the parts in the drawings. The rationale is given that some requirements do not provide a complete and unambiguous description of their relative position. They allow for a discrepancy that leads to the appearance of a manufacturing defect or to the appearance of a geometrical shape of a part that is different from the one conceived by the designer.
Ключевые слова: чертёж, деталь, конструкция, информационная модель, требования, ГОСТ, документ, допуск, допуски взаимного расположения, параллельность, перпендикулярность, наклон, соосность, симметричность, позиционный допуск, допуск пересечения осей, квалитет, поверхность.
Keywords. Drawing, detail, construction, information model, requirements, GOST, document, tolerance, relative position tolerances, parallelism, perpendicularity, inclination, alignment, symmetry, positional tolerance, axis intersection tolerance, quality, surface
Для того чтобы изготовить деталь, которую спроектировал конструктор, технологу либо непосредственно станочнику нужен чертёж данной детали. То есть чертёж является той самой информационной моделью детали, задуманной конструктором и читаемой технологом либо станочником. Поэтому, чтобы изготовленная деталь соответствовала детали, задуманной конструктором, необходимо чтобы эта информационная модель точно и однозначно описывала все заложенные в неё конструктором качества.
В системе единой конструкторской документации «чертёж детали -это документ, содержащий изображение детали и другие данные, необходимые для её изготовления и контроля [1]». Можно прийти к выводу, что согласно ГОСТУ, чертёж детали является основным документом для изготовления детали и последующего её контроля. Следовательно, чертёж детали должен содержать абсолютно всю информацию о форме поверхностей, их взаимном расположении, о предельных отклонениях на размеры между ними, о шероховатостях поверхностей, о материале и предъявляемых к нему требованиях и даже о методах проведения контроля. Но как показывает практика, современные ГОСТы допускают неоднозначность либо неполноту описания каких-либо параметров на чертежах. В данной работе речь пойдёт о формах и правилах представления взаимного расположения поверхностей на чертежах в соответствии с существующими ГОСТами.
К допускам взаимного расположения поверхностей относят следующие: допуск параллельности, допуск перпендикулярности, допуск наклона, допуск соосности, допуск симметричности, позиционный допуск и допуск пересечения осей. На чертеже данные допуски указываются соответствующими значками и заключаются в прямоугольные рамки, в которых также указывается численное значение допуска и базовая поверхность, относительно которой установлен данный допуск. Также допускается допуски взаимного расположения поверхностей выносить в технические требования, при условии, что будет отображена вся необходимая для этого информация [2]. На неуказанные допуски взаимного расположения допускается ссылаться в технических требованиях на ГОСТ 30893.2-2002 (что уже говорит о неполноте информации, изложенной на чертеже) «Допуски формы и расположения поверхностей, не указанные индивидуально» [3]. В данном ГОСТе имеется несколько пунктов о допусках взаимного расположения поверхностей:
«6.1 Общий допуск параллельности равен допуску размера между рассматриваемыми элементами. За базу следует принимать наиболее протяженный из двух рассматриваемых элементов. Если два элемента имеют одинаковую длину, то в качестве базы может быть принят любой из них [3]».
«6.2 Общие допуски перпендикулярности должны соответствовать приведенным в таблице 2. За базу следует принимать элемент, образующий более длинную сторону рассматриваемого прямого угла. Если стороны угла имеют одинаковую номинальную длину, то в качестве базы может быть принята любая из них [3]».
Таблица 2
Неуказанные допуски перпендикулярности
Класс точности Общие допуски перпендикулярности для интервалов номинальных длин более короткой стороны угла (мм.)
до 100 св. 100 до 300 св. 300 до 1000 св. 1000 до 3000
Н 0,2 0,3 0,4 0,5
к 0,4 0,6 0,8 1,0
L 0,6 1,0 1,5 2,0
«6.3 Общие допуски симметричности и пересечения осей должны соответствовать приведенным в таблице 3. За базу следует принимать элемент с большей длиной. Если рассматриваемые элементы имеют одинаковую длину, то в качестве базы может быть принят любой из них [3]».
В первой строке таблицы 3, имеются пустые окошки 1 и 3 насчёт которых никаких пояснений в ГОСТе нет.
Таблица 3
Неуказанные допуски симметричности
Класс точности Общие допуски симметричности и пересечения осей для интервалов номинальных длин более короткой стороны угла
до 100 св. 100 до 300 св. 300 до 1000 св. 1000 до 3000
Н 0,5
к 0,6 0,8 1
L 0,6 1,0 1,5 2
Примечание — Допуски симметричности и пересечения осей указаны в диаметральном выражении.
«6.5 Общие допуски соосности применяются в случаях, когда измерение радиального биения невозможно или нецелесообразно. Общий допуск соосности в диаметральном выражении следует принимать равным общему допуску радиального биения [3]».
Первое, что бросается в глаза и вызывает неоднозначность при определении значения допуска по данному ГОСТу - это наличие в таблицах трёх классов точности ^ k и L. Ведь ГОСТ 25346-89 «Межгосударственный стандарт. Основные нормы взаимозаменяемости. Единая система допусков и посадок. Общие положения, ряды допусков и основных отклонений [5]» устанавливает 20 квалитетов точности (01, 0, 1, ..., 18) и выбрать по таблице соответствующий класс точности затруднительно. К тому же наличие всего трёх классов точности делают вычисления весьма укрупнёнными и отдалёнными от модели, задуманной конструктором. Но в данном ГОСТе есть следующий пункт:
«4.2 Общие допуски формы и расположения установлены по трем классам точности. При выборе класса точности следует учитывать обычную точность соответствующего производства. Если необходимы меньшие допуски
или допустимы и экономически выгодны большие допуски, то эти допуски должны быть указаны непосредственно для соответствующих элементов согласно ГОСТ 2.308 [3]».
Т.е. данный пункт говорит о том, что класс точности выбирается согласно тому, какова обычная точность производства, а не согласно задумке конструктора или служебному назначению этой детали. Следуя данной методике, получится абсолютно отличная деталь от той, которая задумана конструктором. По данному пункту, модель детали, представленная на чертеже, напрямую зависит от возможностей производства и не зависит от её реального назначения.
Далее, что даёт неоднозначность восприятия информации в данном ГОСТе - это метод выбора баз: «За базу следует принимать элемент с большей длиной. Если рассматриваемые элементы имеют одинаковую длину, то в качестве базы может быть принят любой из них [3]». Ведь возможно, что эти несколько элементов будут равной длины, но разной чистоты и шероховатости, возможно даже различны по форме, тогда мы получим различные по взаимному расположению поверхностей детали. Также, возникают вопросы: что это за элемент с наибольшей длиной? в каком направлении он находится? Какими принципами руководствоваться для его определения?
Также, в данном ГОСТе о позиционном допуске, о допуске пересечения осей и о допуске наклона говорится следующее: «Отклонения этих видов косвенно ограничиваются допусками на линейные и угловые размеры или другими видами допусков формы и расположения, в том числе и общими. Если такого ограничения недостаточно, то перечисленные виды допусков должны указываться на чертеже непосредственно для соответствующих элементов [3]»
Словосочетание «косвенно ограничиваются» подразумевает неоднозначность, неточность и неполноту изложенной информации на чертеже. Это говорит о том, что сразу воспользоваться данными с чертежа для изготовления детали не получится и придётся прибегать к каким-либо расчётам и вычислениям.
Эти замечания можно рассмотреть на следующем примере: на рисунке 1 дан простой вал, крайние его шейки 016 мм. имеют квалитет е7 под радиальные подшипники качения, шейка 033 мм. имеет квалитет и8 под прессовую посадку для соединения без крепёжных деталей, в данном случае под муфту, шейка 024 мм. имеет квалитет г6 под зубчатое колесо с передачей крутящего момента при помощи шпоночного паза, а шейка 040 мм. не обрабатывается. Перпендикулярность шпоночного паза не задана на чертеже и необходимо определить допуск перпендикулярности боковых сторон паза относительно шеек вала.
Рисунок 1 - Ступенчатый вал
Итак, первое, что предстоит сделать - это выбрать базовую поверхность, относительно которой необходимо посчитать данный допуск. Согласно пункту 6.2, в качестве базовой поверхности нужно выбрать элемент, образующий более длинную сторону рассматриваемого прямого угла. Данным элементом является шейка вала 040 мм. с наибольшей длиной 50 мм. (которая вовсе не подвергается обработке). Далее для среднего класса точности производства к согласно таблице 2 для длин менее 100 мм. допуск будет равен 0,4 мм.
Аналогично и для торцев вала. Если определять допуск на перпендикулярность торцев вала относительно шеек, то за базовую поверхность у будет выбрана шейка 040 мм. с наибольшей длиной 50 мм. получится тот же допуск 0,4 мм. для длины менее 100 мм. и класса точности к. Следует заметить, что данное поле допуска на перпендикулярность торцев относительно шеек вала крайне велико.
Если более внимательно взглянуть на данную проблему, то можно обратить внимание на то, что деталь может быть и меньших размеров, если воспользоваться тем же классом точности, размер по которому определяется допуск будет относиться к тому же интервалу до 100 мм. В итоге на детали, которая в несколько раз меньше рассмотренного вала, получится тот же допуск в 0,4 мм., что неизбежно приведёт к негодности данной детали.
То есть, данный ГОСТ позволяет отойти от задумки конструктора и изготовить деталь с другими конструктивными характеристиками, это выражается в том, что выделено три класса точности, которые характеризуют не точность детали либо её истинное назначение, а возможности некоторого производства. Ведь возможно, что точность детали, которую необходимо изготовить, недостижима на данном предприятии и тогда приступать к её изготовлению нет смысла. Также, при выборе базовых поверхностей возникает несколько путей для выбора той самой поверхности, относительно которой будет считаться допуск.
Заключение. Видно, что современные ГОСТы допускают неоднозначное и неточное описание взаимного расположения поверхностей детали на
чертеже. Данная неоднозначность и неполнота описания, во-первых, увеличивает время на технологическую подготовку производства, так как появляется необходимость в детальной проработке каких-либо элементов детали с целью достижения результата, наиболее приближенного по параметрам взаимного расположения к модели, спроектированной конструктором. Во-вторых, такой чертёж не выполняет своего истинного назначения, которое заключается в предоставлении технологу либо станочнику полного описания детали на чертеже, форм её поверхности и их взаимного расположения.
Список литературы
1. ГОСТ 2.102-68 Единая система конструкторской документации. Виды и комплектность конструкторских документов.
2. ГОСТ 2.308-79* Единая система конструкторской документации. Указание на чертежах допусков формы и расположения поверхностей.
3. ГОСТ 30893.2-2002 Основные нормы взаимозаменяемости. Общие допуски. Допуски формы и расположения поверхностей, не указанные индивидуально.
4. ГОСТ 25069-81 Основные нормы взаимозаменяемости. Неуказанные допуски формы и расположения поверхностей.
5. ГОСТ 25346-89 Межгосударственный стандарт. Основные нормы взаимозаменяемости. Единая система допусков и посадок. Общие положения, ряды допусков и основных отклонений.
References
1. GOST 2.102-68 Unified system for design documentation. Types and completeness of design documents.
2. GOST 2.308-79* Unified system for design documentation. Note on the drawings of the tolerances of the shape and location of surfaces.
3. GOST 30893.2-2002 Basic standards of interchangeability. General tolerances. The tolerances of the shape and location of surfaces not specified individually.
4. GOST 25069-81 Basic standards of interchangeability. Unspecified tolerances of shape and surface location.
5. GOST 25346-89 Interstate standard. Basic standards of interchangeability. Unified system of tolerances and landings. General provisions, ranges of tolerances and major deviations.
