Выбор характеристик шероховатости поверхностей для деталей автомобиля при проектировании изделий и технологий

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Выбор параметров качества поверхностей деталей - одна из основных проектных оптимизированных задач конструктора, определяющая надёжность и долговечность изделий. Определение численных значений параметров может быть осуществлено расчётно-аналитическим, экспериментальным и опытно-статистическим методами, исходя из их функциональных назначений поверхностей.

В зависимости от эксплуатационных свойств деталей и узлов автомобиля конструктор выбирает оптимальные значения характеристик шероховатости рабочих поверхностей деталей (Табл. 1) [1, 2].

Таблица 1. Рекомендуемые характеристики шероховатости рабочих поверхностей деталей

Алгоритм модели выбора характеристик эксплуатационных показателей представлен на Рис. 1.

Рис. 1 - Алгоритм модели выбора конструктором параметров состояния рабочих поверхностей деталей

Анализ исследований эксплуатационных свойств деталей двигателя автомобиля и их соединений показывает, что они зависят от нескольких параметров качества рабочих поверхностей.

- Hmax - максимальное макроотклонение, мкм;

- Hp - высота сглаживания макроотклонений (расстояние от средней линии до профиля огибающей), мкм;

- волнистость- Wz-средняя высота волн; Wp-среднее арифметическое отклонение профиля волн, мкм; - Smw - средний шаг волн, мм;

- шероховатость - Ra, Rz, Rmax, Sm, tp.

ГОСТ 2789-73 нормирует требования к шероховатости поверхности с помощью 6 параметров: три высотных - Ra, Rz,, Rmax, два шаговых - S, Sm и параметр tp - относительная опорная длина профиля на базовой длине, (Табл. 2).

Таблица 2. Оптимальные значения параметров шероховатости поверхностей деталей автомобиля

Кроме стандартизованных характеристик шероховатости на качество поверхности и эксплуатационные свойства деталей влияют следующие параметры (Рис. 2), стандартизованные в международном стандарте [3] и в стандарте Американского общества инженеров-механиков [4]:

Рис. 2 - Профилограмма функциональных параметров шероховатости поверхности "зеркало" цилиндра

шероховатость деталь цилиндр

Rрк - среднее арифметическое значение высот вершин, расположенных выше выбранного уровня сечений профиля- позволяет ограничить размер износа материала в процессе приработки;

Rк - глубина усечённого профиля -позволяет определить срок службы цилиндра (его допустимый износ);

Rvк - среднее арифметическое значение глубин впадин, расположенных ниже выбранного уровня сечений профиля- отражает способность поверхности к удержанию смазки;

другие параметры, не указанные на профилограмме:

VO - определяет объём смазки, удерживаемый на "зеркале" цилиндра, в мм3/см2;

Rpm/Rz - функциональное отношение, указывающее на плоскохонинговальный профиль, задаётся максимально допустимым значением.

Примеры назначения характеристик качества поверхности на детали двигателя.

* Направляющие клапана - подшипник скольжения.

Функция поверхности - стойкость к износу. Очень важно ограничить максимальную высоту неровностей, поэтому назначаются Ra, Rz или Rmax.

* Юбка поршня - поверхность, направляющая поршень в цилиндре.

Функция поверхности - минимальное трение. Поверхность выполняется с заданным диапазоном высоты неровности Rz и числом выступов Рс, чтобы удерживать смазку.

* Поршневой палец, упорные поверхности коленвала и распредвала, шестерни коленвала и распредвала, элементы радиальных и торцевых подшипников скольжения, которые должны выдерживать большие контактные давления.

Функция - контактная жесткость поверхности.

Необходимы минимальная высота неровностей и минимальное значение выступов профиля, поэтому нормируются Ra, Rz, Rmax, Rp или Rpt и Rpt/Rz.

Окрашиваемые поверхности корпуса должны иметь подъёмное сцепление с краской.

Проблемы технологического обеспечения заданного эксплуатационного свойства должны быть решены технологом.

Таблица 3. Оптимальные параметры качества поверхностей после технологических операций

При разработке технологических процессов для квалитетов точности от 4 до 12 рекомендуется учитывать уровни относительной геометрической точности, которые характеризуются соотношением между допуском формы или расположения и допуском размера. В свою очередь существует взаимосвязь между уровнями геометрической точности и шероховатостью поверхности [5]:

* уровень А - нормальная геометрическая точность (для допуска формы или расположения используется 60% допуска размера);

* уровень В - повышенная относительная геометрическая точность (для допуска формы или расположения используется 40% допуска размера).

* уровень С - высокая относительная геометрическая точности (для допуска формы и расположения используется примерно 25% допуска размера).

Шероховатость поверхности нормируется и контролируется отдельно от размеров, формы и расположения поверхностей. Однозначной связи между допусками этих параметров нет.

Наибольшие допускаемые значения параметров шероховатости Ra и Rz для различных уровней геометрической точности устанавливаются из следующих условий [6]:

* при отсутствии допусков нормируемой геометрической точности:Ra?0,1 IT; Rz?0,4 IT;

* для нормальной геометрической точности (уровеньА):Ra?0,05 IT; Rz?0,2 IT;

* для повышенной геометрической точности (уровень В):Ra?0,025 IT; Rz?0,1 IT;

* для высокой геометрической точности (уровень С):Ra?0,012 IT; Rz?0,05 IT;

где IT - допуск соответствующего размера.

При заданных допусках биения Тс (радиального, торцового, в заданном направлении, полного радиального, полного торцового биений) значения Ra и Rz рекомендуется ограничивать исходя из условий:Ra?0,1 Tc; Rz?0,4 Tc.

В таблице 3 приведены возможности технологических методов обработки по обеспечению параметров качества поверхностей деталей [7].

Шероховатость поверхностей является одним из показателей качества деталей автомобиля. Шероховатость непосредственно определяет многие эксплуатационные свойства деталей: износостойкость, контактную жёсткость, усталостную долговечность, коррозионную стойкость и герметичность соединений деталей. Применяя рекомендации национальных и международных стандартов, а также международный опыт по нормированию оптимальных характеристик шероховатости, конструктор и технолог достигают высоких показателей качества проектируемых и производимых изделий.

Список литературы

1. ГОСТ 2789 - 73, Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики.

2. ИСО 4287:1997, Текстура поверхности - Профильный метод - Терминология и параметры текстуры поверхности.

3. ИСО 13565:1998, Описание поверхностей, имеющих функциональные свойства поверхностей, полученных наложением технологических процессов.

4. ASME B 46.1-2002, Текстура поверхности (Шероховатость поверхности, волнистость и профиль).

5. ГОСТ 24643-81, Основные нормы взаимозаменяемости. Допуски формы и расположения поверхностей. Числовые значения.

6. РТМ 2Н31-4-81, Соотношения между допусками размера, формы, расположения и шероховатости поверхностей.

7. Справочник технолога-машиностроителя, т. 1 и 2/ Под редакцией А.М. Дальского. - М: Машиностроение, 2001.

Размещено на Allbest.ru