Концентричность в геометрических допусках и размерах: значение, допуск, контроль качества и советы по обработке.

Геометрия, конструкция и допуски являются основными требованиями при изготовлении любой детали. Здесь концентричность — один из важнейших геометрических терминов, означающий, насколько точно центральные оси двух вращающихся частей совпадают. Распространенный пример концентричности можно найти в автомобиле, где шина идеально вращается вместе с валом. Для надежной работы концентричность является важнейшим параметром в геометрических допусках и размерах (GD&T). В этой статье рассматриваются различные аспекты концентричности в контексте GD&T.

Что такое концентричность в геометрических допусках и размерах?

В геометрическом допуске ( GD&T ) концентричность означает выравнивание оси детали с базовой осью. Она измеряет, попадают ли все срединные точки поперечного сечения детали в зону цилиндрического допуска.

Объяснение понятия концентричности GD&T

Главная цель обеспечения концентричности в геометрических допусках и размерах (GD&T) — подтвердить равномерность распределения материала цилиндрической детали . При вращении, если масса распределена неравномерно, это вызовет вибрации во время работы, что, в свою очередь, приведет к потерям.

На этом рисунке концентричность фокусируется на всех срединных точках, идеально выровненных по базовой оси А.

Используется ли концентричность по-прежнему в геометрических допусках и размерах?

Он используется в очень специфических областях применения, таких как аэрокосмическая промышленность и гироскопы и т. д., где точность имеет чрезвычайно важное значение. Он исключен из стандарта ASME Y14.5-2018, но все еще используется в стандарте ISO.

Для обеспечения концентричности:

• Стандарт ASME Y14.5-2018 рекомендует использовать показатель биения вместо показателя концентричности, за исключением случаев, когда распределение массы имеет решающее значение.
• Стандарт ISO рассматривает концентричность как неоднозначную и трудноконтролируемую геометрическую характеристику. Он рекомендует использовать соосность, которая контролируется с помощью допуска на положение и биения.

Почему соосность важна для прецизионных деталей

В прецизионных деталях , таких как лопатки турбин в аэрокосмической отрасли, концентричность имеет существенное значение для характеристик детали. Она обеспечивает равномерное распределение массы детали вокруг центральной точки и правильное выравнивание всех срединных точек относительно базовой оси.

Если масса детали распределена неравномерно, она будет трястись и вибрировать во время вращения. Это может привести к серьезным повреждениям лопатки турбины и гибели людей.

Символ концентричности на рисунке

В чертеже для обозначения конкретных размеров используются различные символы. Например, ǁ означает, что две линии параллельны. Точно так же в чертеже концентричность обозначается символом.

Символ концентричности GD&T

Пожалуйста, ознакомьтесь с приведенным ниже рисунком, на котором представлен символ концентричности, используемый на чертежах.

Символ состоит из двух концентрических окружностей:

1. Представлена ​​зона допуска.
2. Представлены данные А.

Символ

• ◎Представляет концентричность в геометрических допусках и размерах
• Указывает, находятся ли все медианные точки в пределах цилиндрической зоны допуска.

Локация

• ◎отображается в первом блоке рамки управления элементами (FCF) на чертеже
• Прикрепляется к диаметру цилиндрического элемента.
• Используется в качестве опорной оси для управления выравниванием.
• Например, Ø20 ◎| 0.05 | A

Допуск Базовый уровень

В геометрических допусках и размерах (GD&T) одна точка или ось используется в качестве опорной точки для определения местоположения, отклонений в допусках и ориентации других точек или элементов детали. Эта точка называется базовым допуском.

Основные характеристики концентричности

К основным характеристикам концентричности относятся:

• Геометрическая характеристика

Концентричность измеряет выравнивание всех срединных точек в пределах цилиндрического допуска относительно базовой оси.

• Значение допуска

Это означает допустимое отклонение в выравнивании относительно базовой оси.

• Ссылка на датум

Базовая линия, полученная из опорного элемента, относительно которого должны быть центрированы все медианные точки.

Что подразумевает контроль допуска концентричности в геометрических допусках и размерах (GD&T)?

Проще говоря, допуск на концентричность контролирует равномерность распределения массы в детали. Технически говоря, он определяет положение срединной оси элемента относительно базовой оси.

Что такое зона допуска концентричности?

Зона допуска концентричности имеет цилиндрическую форму и центрирована на базовой оси. Внутри этой зоны должна располагаться срединная ось контролируемого элемента.

Формула и единицы измерения концентричности

В программном обеспечении КИМ концентричность измеряется по следующей формуле:

Формула:

C = (Вт _мин / Вт _макс ) * 100%

Здесь,

• C = концентричность
• W_мин= минимальная толщина стенки
• W_Макс= максимальная толщина стенки

Блоки:

В зависимости от размера детали используются разные единицы измерения:

• Дюймы (дюймы)
• Миллиметр (мм)
• Микрометр (мкм)

Общепринятые пределы концентричности

Это пределы концентричности относительно различных частей:

• Для деталей, изготовленных механическим способом:

0.05 - 0.1mm

• Для прецизионных деталей:

0.02 - 0.05 мм

• Для высокоскоростных вращающихся деталей, таких как двигатели:

0.005 - 0.02 мм

• Для аэрокосмических и гироскопических компонентов:

≤ 0.005 мм

Концентричность против вылета и позиции

В технических чертежах вместо концентричности часто используется термин «биение», поскольку его относительно проще определить. Положение — ещё одна геометрическая характеристика, используемая в геометрических допусках и размерах.

Концентричность против кругового биения

• Концентричность — это отдельная точка или ось, используемая в качестве опорной точки для ориентации точек других элементов детали.
• Величина колебания поверхности во время вращения измеряется с помощью кругового биения.

Концентричность против полного биения

• Измерение колебаний детали по всей ее длине во время вращения называется полным биением.

Хотя он и контролирует концентричность, в некоторых аспектах он все же отличается от концентричности:

Концентричность против положения и соосности

• Положение определяет ориентацию оси, ее местоположение и соосность относительно базовой оси.
• Соосность означает, что две или более поверхностей имеют общую ось. В геометрических допусках и размерах (GD&T) для этого нет отдельного обозначения, как для концентричности.

Концентричность — это способ попытаться контролировать соосность. В то время как положение — это еще один инструмент, подобный биению, для измерения концентричности.

Как измерить концентричность

Концентричность измеряется не с помощью традиционных инструментов, а с помощью специальных приборов, таких как координатно-измерительные машины и индикаторные калибры.

Рабочий процесс измерения концентричности на КИМ

Первый шаг — установка детали и определение базовой оси. Результаты измерений отображаются на экране в конце. Для лучшего понимания, пожалуйста, ознакомьтесь со следующей схемой рабочего процесса:

Методы циферблатных индикаторов

Для измерения концентричности с помощью индикаторных методов выполняются следующие шаги:

1. Установить опорную ось
2. Установите индикатор часового типа.
3. Поверните деталь или измерительный прибор.
4. Зарегистрируйте общее показание индикатора (TIR).
5. Сравните с допуском

Вот концентрометры, используемые для измерения концентричности:

• Приборы фиксированного типа
• Измерительные шаблоны Master-jig (быстрые)
• Манометры (бесконтактные)

Какие инструменты лучше всего подходят для проверки концентричности и соосности?

• Координатно-измерительная машина (КИМ)
• Циферблатный индикатор
• Манометры
• Датчики соосности
• Оптические методы, такие как использование камер.

Концентричность в реальных деталях и отраслях промышленности

Во многих отраслях промышленности соосность считается критически важной и до сих пор используется. В машинах соосность между двумя деталями, например, между шиной и валом, играет решающую роль в их работе.

Трубы прецизионной точности и Медицинские приборы

Концентричность играет свою роль в:

1. Катетеры
2. Точность подачи жидкости, например, в трубках для внутривенных инфузий.
3. Направляющие проволоки и системы доставки
4. Монтаж и сборка медицинских изделий.

Безопасность этих деталей имеет решающее значение и обеспечивается концентричностью. Эти детали очень малы и имеют очень тонкие стенки. Концентричность обеспечивает безопасность, предотвращая перегибы, неточный контроль потока и разрывы. Принцип этой защиты заключается в том, что внутренний диаметр остается идеально выровненным с внешним диаметром, то есть обеспечивается концентричность.

Корпуса высокого давления

Корпуса высокого давления представляют собой цилиндрические детали. В них содержится высокое внутреннее давление. В корпусах высокого давления требуется соосность в следующих областях:

1. Корпуса гидравлических клапанов
2. Сосуды под давлением
3. Инструменты для работы в скважинах нефтегазовой отрасли
4. Корпуса насосов и компрессоров

Концентричность обеспечивает равномерную толщину стенки по всей длине, что предотвращает концентрацию напряжений, нарушение герметичности, снижение давления разрыва и катастрофические риски для безопасности.

Жидкостные соединители

Как следует из названия, они соединяют две или более труб, по которым транспортируются жидкости или газы под высоким давлением. В данном случае требуется соосность:

1. Медицинские соединители Люэра
2. Пневматические муфты
3. Гидравлическая арматура
4. Разъемы топливопровода

Изготовленные на заказ прецизионные детали

Когда требуется соосность и точность изготовления деталей, специалисты TUOFA по прецизионной обработке на станках с ЧПУ демонстрируют высочайшее мастерство благодаря современным станкам с ЧПУ, опытным рабочим и полностью обновленному контрольно-измерительному оборудованию и инструментам. TUOFA гарантирует точную сборку и бесперебойную работу деталей. В TUOFA проводится контроль качества на всех этапах обработки, как в процессе производства, так и после него, чтобы избежать любых геометрических и технических ошибок. Если вам необходимы услуги по механической обработке для ваших проектов с требуемой соосностью, обращайтесь в TUOFA. Мы предлагаем наши услуги по выгодным ценам и в кратчайшие сроки.

Как осуществляется управление процессом обработки на станках с ЧПУ для обеспечения соосности.

Обработка деталей с требуемой соосностью с использованием традиционных режущих инструментов или операций крайне затруднительна. Поэтому здесь необходима обработка на станках с ЧПУ. Однако некоторые области, которые страдают в процессе обработки на станках с ЧПУ , включают в себя:

• Состояние и соосность шпинделя
• Факторы, связанные с инструментом
• Сила резания и поведение материала заготовки
• Крепление и фиксация заготовок

Токарная обработка концентрических деталей на станках с ЧПУ

В процессе токарной обработки на станках с ЧПУ :

• Заготовка вращается
• Режущие инструменты остаются неподвижными на своих позициях.

Этот процесс обеспечивает строгий контроль допусков по размерам и равномерное распределение массы в детали. Концентричность последующих деталей сохраняется на протяжении всего процесса токарной обработки.

1. Ступенчатые валы
2. Валы двигателя
3. Втулки и втулки
4. Посадочные места подшипников

Фрезерование концентрических деталей на станках с ЧПУ

В процессе фрезерования на станке с ЧПУ :

• Заготовка остается неподвижной
• Но режущие инструменты работают

Этот процесс эффективен при изготовлении деталей сложной геометрии и особенно эффективен в обеспечении концентричности деталей.

1. Корпуса коробок передач
2. Корпуса насосов
3. Корпуса двигателей и сервоприводов
4. Аэрокосмические отверстия с прецизионными кронштейнами

Для этих деталей необходима соосность, поэтому используется фрезерование на станке с ЧПУ.

Контроль качества в процессе производства

Для обеспечения идеальной соосности деталей при механической обработке проводится контроль качества в процессе производства, который помогает установить следующие параметры:

• Раннее выявление ошибок
• Избежать драки
• Немедленно исправьте смещения.

Этот промежуточный контроль является важной частью обработки деталей, когда требуется обеспечение соосности, поскольку после изготовления детали обнаружить ошибки соосности очень сложно.

Для контроля качества в процессе производства используются следующие инструменты:

• Проверка индикатора циферблата
• Сенсорный датчик
• Измерительный калибр для отверстий

Советы по проектированию для повышения технологичности производства

Для эффективного достижения концентричности в этом разделе представлены некоторые советы для проектировщиков и инженеров, занимающихся проектированием с учетом технологичности производства (DFM), например, как правильно оформлять чертежи и выбирать целевые параметры.

Используйте концентричность только при необходимости.

Концентричность очень сложно измерить, поэтому попробуйте использовать альтернативные методы, приведенные ниже. Эти альтернативные методы легко измерить, и они предоставляют очень точную информацию, аналогичную концентричности.

альтернативы:

1. Позиционный допуск
2. Круговое или полное биение
3. Допуск профиля

Проектирование для производства

Для обеспечения соосности в процессе производства следуйте этим рекомендациям:

1. Попробуйте использовать одностанционную обработку.
2. Используйте правильное крепление
3. Выберите правильную точку отсчета.
4. Минимизировать деформацию инструмента
5. Снижение тепловых эффектов с помощью охлаждающей жидкости.
6. Последовательность обработки имеет значение.
7. Используйте внутрипроизводственный контроль.
8. Сведите к минимуму перезажим и манипуляции с деталями.
9. Завершающая шлифовка или хонингование

Советы по индивидуальному дизайну

В таких деталях, как прецизионные валы, гидравлические соединители и т. д., может потребоваться доработка, если конструкция немного отличается от стандартной. При разработке нестандартных конструкций для обеспечения соосности следует придерживаться следующих рекомендаций:

1. При проектировании детали учитывайте соосность.
2. При изготовлении полых деталей используйте равномерную толщину.
3. Постарайтесь уменьшить толщину тонких, длинных или асимметричных стен.
4. Не используйте излишние допуски.
5. Учтите опорные поверхности для крепления.
6. Не создавайте слишком сложные проекты.

Заключение

В геометрических допусках и размерах (GD&T) концентричность является важной геометрической характеристикой. Она измеряет распределение массы вокруг базовой оси. Концентричность повышает коэффициент запаса прочности детали, контролируя ее колебания при вращении, что предотвращает ее разрушение. Она измеряется в мм или мкм. Для измерения геометрической концентричности используются координатно-измерительные машины и индикаторные измерительные приборы. В современном производстве и проектировании биение и допуск положения предпочтительнее концентричности из-за сложности их измерения. Концентричность используется только тогда, когда распределение массы имеет критическое значение.

Часто задаваемые вопросы о концентричности

Что такое правило 3/2/ч в геометрических допусках и размерах?

Это правило установления базовых параметров, которое использует три, два и одну точки контакта для полного ограничения шести степеней свободы детали.

Как проверить соосность?

Для проверки соосности используются координатно-измерительная машина (КИМ) и индикаторные калибры.

Что такое концентричность и биение?

Концентричность: это центральная точка детали, в которой все срединные точки находятся в пределах допустимой зоны базовой оси.

Биение: это способ проверить, не шатается ли деталь при вращении.

Что считается приемлемой концентричностью?

Согласно стандарту ASME, это допустимо только в тех случаях, когда важно распределение массы. В то время как стандарт ISO рассматривает это как неоднозначную геометрическую характеристику.

Что обозначает символ ⌀ в системе GD&T?

Символ ⌀ обозначает диаметр в геометрических допусках и размерах.