Понимание допуска плоскости в GD&T: обеспечение точного производства деталей

Имеет ли значение плоскость в производстве мелких деталей?

Плоскость поверхности (surface flatness) — один из стандартов Геометрического размерования и допусков (GD&T), используемых для коммуникации того, как должна быть изготовлена деталь. Это также важное соображение при оптимизации для технологичности производства.

Наряду с позиционированием, цилиндричностью и другими геометрическими допусками, допуск плоскости может быть указан на инженерном чертеже, чтобы обеспечить, что металлические детали будут иметь правильную форму и желаемую функциональность.

Что такое плоскость поверхности?

Плоскость — мера формы поверхности по отношению к самой себе, указывающая, что все точки на поверхности лежат в одной плоскости. В GD&T обозначается параллелограммом. Допуск плоскости позволяет ограничить волнистость или вариацию поверхности без ужесточения размерного допуска.

Характеристика полезна для обеспечения равномерного износа по поверхности. Также полезна, где две поверхности должны стыковаться вплотную и образовывать герметичную связь, как две поверхности, закрепленные болтами с прокладкой между ними.

Что такое допуск плоскости?

Зона допуска плоскости — область между двумя параллельными плоскостями, в которую должна вписаться измеряемая поверхность для квалификации как «плоская». Допуск плоскости — допустимое расстояние между этими параллельными плоскостями.

Иначе: зона допуска — наивысшая и низшая (±) допустимые точки по плоскости измеряемой поверхности.

Плоскость vs прямолинейность (straightness)

Плоскость — характеристика трехмерного (3D) объекта, существующего между двумя параллельными плоскостями, определяющими его зону допуска.

Поверхностная прямолинейность (surface straightness) — двумерна (2D). Ее зона допуска существует между двумя параллельными линиями и индицирует плоскость вдоль одной линии на поверхности детали.

Также существует осевая прямолинейность (axis straightness), с которой мы часто имеем дело в Metal Cutting. Осевая прямолинейность контролирует, сколько изгиба или кривизны допускается в оси детали. (Подробнее об измерении прямолинейности.)

Плоскость vs параллельность (parallelism)

В отличие от плоскости, не учитывающей другие данные или элементы, параллельность сравнивает ориентацию противоположных поверхностей. Существует также осевая параллельность, но в GD&T чаще вызывается для контроля параллельности между двумя поверхностями или элементами.

Параллельность используется, когда две поверхности должны работать синхронно и на постоянном расстоянии. Также когда деталь должна помещаться между двумя плоскостями, которые должны ссылаться друг на друга.

Плоскость vs перпендикулярность (perpendicularity)

В отличие от плоскости по плоскости одной поверхности, перпендикулярность сравнивает ориентацию смежных поверхностей. В GD&T допуск перпендикулярности обычно контролирует либо две поверхности под 90°, либо ось относительно конкретной референс-точки на цилиндре.

В Metal Cutting обычно измеряем перпендикулярность как отношение детали к ее торцовому срезу, сравнивая сторону прутка, трубки или проволоки с торцовым срезом, который мы делаем. (Подробнее об измерении перпендикулярности.)

Как измеряется плоскость?

Плоскость неoireзумерно трудно измерить. Во-первых, не существует «идеально плоского» (или «идеально» чего-либо!).

Во-вторых, измерение плоскости торцового среза на очень малых деталях — таких как трубки диаметром 0,040" (1,016 мм) и другие крошечные детали, которые мы обычно производим в Metal Cutting — практически невозможно.

В-третьих, плоскость детали нельзя измерить, поставив ее на стол и проведя высотомер по детали. Потому что стол станет частью данных — и вы измерите параллельность, а не плоскость.

Вместо этого нужно убедиться, что точки по поверхности детали находятся в зоне допуска плоскости, сравнивая поверхность с двумя воображаемыми параллельными плоскостями.

Координатно-измерительные машины (CMM) позволяют 3D-измерения, создавая виртуальные плоскости, с которыми можно сравнить профиль поверхности детали. CMM можно использовать для измерения точек по длине и ширине детали для проверки, что вся поверхность в пределах допуска плоскости.

Альтернативы плоскости в мелких металлических деталях

В Metal Cutting, где мы ежедневно производим тысячи прутков, трубок и проводов, отрезанных на длину, мы редко работаем с допуском плоскости для срезаемых поверхностей из-за их сверхмалых размеров.

Вместо этого клиенты обычно больше обеспокоены параллельностью, углами и перпендикулярностью торцового среза, а не плоскостью поверхности. Дополнительно клиенты ищут торцовые срезы без заусенцов (burr-free), особенно для деталей, стыкующихся с другими.

Однако клиенты иногда просят помочь достичь заданного допуска плоскости — например, на деталях с большей площадью поверхности, обработанных токарно, или предварительно изготовленных и поставленных клиентами для доп. финишинга.

В таких случаях мы эффективно используем наше лаппировочное оборудование для достижения гладких, плоских поверхностей, соответствующих спецификациям заказчика.

Как мы верифицируем допуск плоскости?

В Metal Cutting обычно приспособляем (фикстурируем) деталь так, чтобы измеряемая поверхность была уровнена; подтверждаем это, находя три противоположные точки на поверхности детали на одной высоте.

Затем ставим высотомер на различные другие точки по поверхности детали, отмечая различия и проверяя, что вся деталь в спецификациях по плоскости.

Также можем использовать систему OGP SmartScope для измерения множества случайных точек по плоскости поверхности детали, чтобы убедиться, что наивысшая и низшая точки в допустимом диапазоне.

Существуют ли стандарты для допуска плоскости?

Безусловно, допуск плоскости важен для некоторых применений.

В январе 2019 Apple афишировала жесткий допуск плоскости новых iPad Pro. Компания заявила: новое iPad Pro произведено с «не более 400 микрон отклонения по длине любой стороны — меньше толщины четырех листов бумаги».

Наряду с использованием ЧПУ-обработки для более прочного пластика и алюминиевого корпуса, более жесткий допуск плоскости стал частью ответа Apple на жалобы о изгибах в разных устройствах.

В производстве мелких деталей ASTM International и другие организации публикуют стандарты допусков плоскости для стали, алюминия и других материалов в форматах от листов, плит и прутков до проводов, прутков и трубок.

Использование GD&T для точных спецификаций

Для полного спектра возможностей GD&T — от параллельности, перпендикулярности и угловойности до круглиности, прямолинейности и плоскости — цель Metal Cutting всегда: держать производство стоимостоэффективным, доставляя лучшее качество для продуктов клиентов.

Предоставляя детальные и полные спецификации заранее — включая четкие и хорошо обдуманные допуски для плоскости поверхности и других важных характеристик — вы можете играть действительно жизненно важную роль в оптимизации для технологичности и помощи нам в управлении и затратами, и качеством.