Допуск плоскостности на крупных обработанных сварных конструкциях: что указывать
Плоскостность это характеристика, на которую чаще всего задают излишние требования в чертеже тяжёлой рамы. Она же одна из самых дорогих, потому что ужесточение добавляет не немного стоимости, а чистовой проход, повторное снятие напряжений, другой станок или всё это сразу.
Вот что означает допуск, чего реально достичь и как записать его так, чтобы платить только за нужное.
Что такое плоскостность на самом деле
Плоскостность это допуск формы. Он задаёт зону между двумя параллельными плоскостями, и вся поверхность должна находиться внутри неё. Он ничего не говорит об ориентации и расположении относительно чего-либо ещё: поверхность может быть идеально плоской и сильно наклонённой, и всё равно пройти проверку.
Это различие важно, потому что люди часто хотят не плоскостности, а параллельности двух опорных плоскостей или компланарности нескольких отдельных площадок. Указать плоскостность, когда нужна компланарность, это распространённая и дорогая путаница: четыре площадки могут быть превосходно плоскими каждая и всё же лежать в четырёх разных плоскостях.
Если важно, чтобы четыре опоры лежали в одной плоскости, напишите компланарность или используйте допуск профиля поверхности относительно базы. Ваш изготовитель будет вам благодарен, а предложение окажется дешевле.
Реалистичные значения
Округлённые числа из рабочей практики на сварных конструкциях из углеродистой стали:
| Состояние | Типичная плоскостность | Примечания |
|---|---|---|
| После сварки, без снятия напряжений | 0.3–0.8 mm на 300 mm | Сильно зависит от расположения швов |
| После сварки, со снятием напряжений | 0.3–0.5 mm на 300 mm | Стабильнее, но не точнее |
| После обработки, стандарт | 0.05 mm/m | Обычное значение по умолчанию |
| После обработки, жёсткий допуск | 0.02 mm/m | Требует хорошего станка и повторного снятия напряжений |
| После обработки, прецизионный | Менее 0.02 mm/m | Специальная работа, термостабилизация, дорого |
Стоит отметить две вещи. Во-первых, снятие напряжений мало улучшает плоскостность после сварки: оно обеспечивает, что последующая обработка сохранится. Во-вторых, переход от 0.05 к 0.02 mm/m это не рост стоимости в 2.5×, а смена технологии.
Допуск должен расти с размером
Практическое правило: достижимая плоскостность растёт примерно как квадратный корень из характерного размера. Удвойте длину поверхности, и для той же сложности изготовления следует допускать примерно 1.4× от допуска.
Плоскостность 0.05 mm на площадке 300 mm это рутина. Те же 0.05 mm на 3 m это задача другого порядка: собственная погрешность направляющих станка, тепловое расширение детали в ходе резания и способ опирания детали становятся определяющими.
Поэтому плоскостность обычно задают на единицу длины (0.05 mm/m), а не одним общим значением. Если вы пишете одно общее значение для длинной поверхности, проверьте, что оно означает на метр, прежде чем выпускать чертёж.
Последовательность, которая делает допуск достижимым
Плоскостность обеспечивается в процессе, а не на контрольном столе:
- Проектируйте симметрично. Расположение швов, сбалансированное относительно нейтральной оси, деформируется гораздо меньше, чем при сварке с одной стороны. См. контроль сварочных деформаций на тяжёлом листе.
- Снимайте напряжения до обработки. Это обязательное условие, если вы хотите, чтобы поверхность не двигалась; см. снятие напряжений в сварных станинах.
- Черновая обработка, при большой толщине повторное снятие напряжений, затем чистовая. Удаление большого объёма металла высвобождает напряжения. На тяжёлых сечениях именно повторное снятие между проходами позволяет держать более жёсткие значения.
- Опирайте деталь так, как её будут опирать в эксплуатации. Рама длиной 4 m, жёстко зажатая на столе станка, может быть обработана идеально плоской и «спружинить» после освобождения. Хорошие предприятия обрабатывают на трёхточечной опоре, имитирующей фундамент.
- Дайте ей достичь температуры цеха. Деталь, внесённая с холодной площадки и сразу поставленная в резание, будет расти во время операции.
Измерение и согласование способа
Допуск, способ измерения которого вы не можете согласовать, допуском не является. На крупных поверхностях метод меняет результат:
- Поверочная линейка и щуп: быстро, грубо, годится для проверки после сварки
- Точный уровень и сканирование: традиционно, хорошо на направляющих станков, медленно
- Лазерный трекер: практический стандарт для крупных рам; точность обычно десятки микрометров на метры
- Крупногабаритная КИМ: самая точная, ограничена размером машины, обычно субподряд
Указывайте метод, число точек и условия опирания. «Плоскостность 0.05 mm/m, измеряется лазерным трекером на трёхточечной опоре, не менее 25 точек» это допуск. «Должна быть плоской» это предмет для разговора. Подробнее об инструментах в статье размерный контроль крупных рам.
Температура входит в спецификацию
Сталь расширяется примерно на 12 µm на метр на °C. На поверхности 4 m разница в 10 °C между полом цеха и вашим предприятием даёт около 0.5 mm изменения длины, и если деталь нагрета неравномерно, часть этого проявится как погрешность формы.
Для всего, что жёстче 0.05 mm/m, указывайте температуру контроля (обычная база 20 °C) и время выдержки. Без этого вы и предприятие можете измерить одну и ту же деталь в один день и не сойтись в результате.
Четыре вопроса перед выпуском чертежа
- Я имею в виду плоскостность, компланарность или параллельность? У них разная стоимость.
- Нужно ли вообще обрабатывать эту поверхность? Поверхность после дробеструйной очистки и шлифовки намного дешевле и часто подходит для некритичного крепления.
- Можно ли обойтись прокладками? Предусмотреть пакет прокладок 3 mm в проекте ничего не стоит. Обработка второй плоскости стоит.
- Какое число дал расчёт? Не то, что стояло в прошлом чертеже. Унаследованные допуски самый частый источник избежимых затрат на обработку; см. что определяет стоимость тяжёлых рам и скидов.
Есть рама с требованием плоскостности, в реалистичности или доступности которого вы не уверены? Пришлите чертёж, и мы в течение 24 рабочих часов расскажем, что оно означает с точки зрения технологии.