Классификация поверхностей деталей.

В зависимости от выполняемых функций в изделии все поверхности деталей делятся на три группы:

а) Конструкторские поверхности;

б) Рабочие поверхности;

в) Свободные поверхности.

1. Конструкторские поверхности выполняют важнейшую функцию детали и к ним предъявляются высокие требования.

Определение: Конструкторской, называется поверхность, которая определяет положение детали в сборочной единице.

Конструкторские поверхности деталей могут быть различного исполнения: плоские, цилиндрические, сферические, конические, фасонные, а также в виде сочетаний различных элементарных участков поверхностей.

Количество конструкторских поверхностей у детали должно быть минимальное и достаточное, чтобы обеспечивать ее положение в пространстве. Деталь в изделии должна занимать и строго сохранять определенное положение в течение всего времени эксплуатации.

Конструкторские поверхности детали можно разделить на два вида: основные и вспомогательные.

Определение, приведенное выше, для конструкторской поверхности можно показать на примере для полной ориентации детали в пространстве. В этом случае необходимо исключить возможность трех прямолинейных движений детали в направлении выбранных координатных осей и трех вращательных движений вокруг этих или параллельных осей, (т. е. лишить деталь шести степеней свободы).

Исходя из условий эксплуатации детали в изделии, количество лишаемых степеней свободы, может быть уменьшено. Например, для создания движения детали в прямолинейном, вращательном или другом необходимом направлении.

Частичное лишение свободы детали от линейных и вращательных перемещений можно обеспечить, используя, различные конструктивные схемы, которые позволяют лишать необходимого количества степеней свободы.

В практике конструктора и технолога, при создании изделия авиадвигателестроения используются различные сочетания видов конструкторских поверхностей. Количество этих поверхностей принимается минимально необходимое. При разработке конструкции деталей маложестких изделий, для обеспечения прочностных характеристик используют дополнительные конструкторские поверхности, которые позволяют изменить силовую схему детали в изделии и улучшить эксплуатационные характеристики этого изделия. Необходимо отметить при этом, что введение дополнительных конструкторских поверхностей вносит некоторую неопределенность в точность расположения детали в пространстве.

Необходимо отметить, что расположение конструкторских поверхностей задаются в чертежах размерами или техническими требованиями непосредственно относительно друг друга. Связь через другие поверхности не допускается (не желательна), так как это приводит к удорожанию производства и ухудшению качественных характеристик изделия.

Дополнительные конструкторские ¢поверхности, используемые при проектировании деталей позволяют «увеличить» протяженность основной конструкторской поверхности.. Дополнительные конструкторские поверхности могут быть также использованы для повышения прочности детали.

Например, при установке лопаток турбины ГТД в диске. Вместо одной пары выступов елочного замка, которые являются основными конструкторскими поверхностями, используются еще несколько дополнительных выступов. Эти дополнительные выступы позволяют увеличить прочность лопатки и надежность ее соединение с диском турбины, обеспечив при этом компактность конструкции в соединении.

2. Рабочие поверхности.

Рабочими поверхностями называются поверхности, которые определяют назначение детали. Назначение детали и различных ее поверхностей имеют множество различных назначений. Так, например, рабочими поверхностями шестерни является зубчатый венец. Точность рабочих поверхностей, как правило, выполняется с повышенной точностью (5, 6 квалитет), в зависимости от условий эксплуатации изделия.

Для шестерен соответственно разработаны нормативы степеней точности (1 - 12), которые определяются кинематической точностью, точность определяющая плавность движения и точностью, которая определяет контакт между рабочими поверхностями зубьев шестерни. В авиационном двигателестроении используются шестерни 5 – 8 степени точности.

Рабочие поверхности выполняются с высокими показателями по шероховатости (Rz = 1,6 - 0,08 мкм.). Такие высокие требования к рабочим поверхностям во многом зависят от тех условий, в которых работают данные поверхности.

С целью повышения работоспособности рабочих поверхностей, часто эти поверхности подвергаются термохимическим операциям. Проведение цементации, закалки и последующего отпуска позволяют улучшить условия работы.

С целью улучшения данных поверхностей они часто подвергаются гальваническим операциям, где обеспечивается создание защитного слоя предохраняющего рабочие поверхности.

Высокие требования предъявляются к рабочим поверхностям по расположению их относительно конструкторских поверхностей. Технические требования по допустимому смещению, параллельности образующих поверхностей и.т. должны задаваться в чертежах и технологических эскизах непосредственно относительно конструкторских поверхностей. Это условие упрощает производство деталей и улучшает качество работы изделия в целом.

Необходимо отметить, что назначение детали может заключаться в «пассивной» работе, например, обеспечивать герметичность соединений и плотность прилегания различных элементов конструкции сборочной единицы.

2. Свободные поверхности.

Эти поверхности определяют связь рабочих и конструкторских поверхностей. Чем меньше свободных поверхностей, тем компактней разработана конструкция детали. Так, например, поверхность шарика шарикоподшипника, является одновременно конструкторской, рабочей и свободной поверхностями. К свободным поверхностям предъявляются требования по точности в пределах 13 квалитета, если поверхности предусмотрено обрабатывать резанием. Если свободные поверхности выполняются методом холодной штамповки, или другими способами предварительного производства, то требования по точности задаются в пределах 14 –15 квалитета. Шероховатость свободных поверхностей, как правило, выполняются в пределах Rz = 40 – 80 мкм.

В отдельных случаях к свободным поверхностям могут быть повышены требования по одному или нескольким параметрам. Так, например, полотно диска турбины или компрессора подвергается полированию, с целью устранения концентраторов напряжения в поверхностном слое детали. В этом случае требования по шероховатости данных поверхностей возрастают.