Допуском размера – называется разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами или алгебраическая разность между верхним и нижним отклонениями /2/.

Допуск обозначают буквой «Т» (от лат. тolerance – допуск):

TD = D max – Dmin = ES – EI – допуск размера отверстия;

Td = dmax - dmin = es – ei – допуск размера вала.

Для рассмотренных ранее примеров 1 – 6 (раздел 1.1) допуски размеров определяются следующим образом:

1) Td = 24,015 – 24,002 = 0,015 – 0,002 = 0,013 мм;

2) Td = 39,975 – 39,950 = (-0,025) – (-0,050) = 0,025 мм;

3) TD = 32,007 – 31,982 = 0,007 – (-0,018) = 0,025 мм;

4) TD = 12,027 – 12 = 0,027 – 0 = 0,027 мм;

5) Td = 78 – 77,954 = 0 – (- 0,046) = 0,046 мм;

6) Td = 100,5 – 99,5 = 0,5 – (- 0,5) = 1 мм.

Допуск – величина всегда положительная . Допуск характеризует точность изготовления детали. Чем меньше допуск, тем труднее обрабатывать деталь, так как повышаются требования к точности станка, инструмента, приспособлений, квалификации рабочего. Неоправданно большие допуски снижают надежность и качество работы изделия.

В некоторых соединениях при различных сочетаниях предельных размеров отверстия и вала могут возникать зазоры или натяги. Характер соединения деталей, определяемый величиной получающихся в нем зазоров или натягов, называется посадкой . Посадка характеризует большую или меньшую свободу относительного перемещения соединяемых деталей или степень сопротивления их взаимному смещению /1/.

Различают три группы посадок:

1) с гарантированным зазором;

2) переходные;

3) с гарантированным натягом.

Если размеры отверстия больше размеров вала, то в соединении возникает зазор.

Зазор – это положительная разность между размерами отверстия и вала /1/:

S = D – d 0 – зазор;

Smax = Dmax – dmin – наибольший зазор,

Smin = Dmin – dmax – наименьший зазор.

Если до сборки размеры вала больше размеров отверстия, то в соединении возникает натяг. Натяг – это положительная разность между размерами вала и отверстия /1/:

N = d – D 0 – натяг,

Nmax = dmax – Dmin – наибольший натяг;

Nmin = dmin – Dmax – наименьший натяг.

Посадки, в которых есть вероятность возникновения зазора или натяга, называют переходными.

Допуск посадки – это допуск зазора для посадок с гарантированным зазором (определяется, как разность между наибольшим и наименьшим зазорами) или допуск натяга для посадок с гарантированным натягом (определяется, как разность между наибольшим и наименьшим натягами). В переходных посадках допуск посадки – это допуск зазора или натяга /1/.

Обозначение допуска посадки:

TS = Smax – Smin – допуск посадки для посадок с гарантированным зазором.

TN = Nmax – Nmin – допуск посадки для посадок с гарантированным натягом.

T(S,N)=Smax + Nmax – допуск посадки для переходных посадок.

Для любой группы посадок допуск посадки можно определить по формуле

ВВЕДЕНИЕ 3

ЛЕКЦИЯ № 1 КАЧЕСТВО ПРОДУКЦИИ 4

ЛЕКЦИЯ № 2 РАЗМЕРЫ. ОТКЛОНЕНИЯ. 8

ЛЕКЦИЯ № 3 ДОПУСКИ. УСЛОВИЕ ГОДНОСТИ РАЗМЕР 9

ЛЕКЦИЯ № 4 ПОНЯТИЯ «ВАЛ» И «ОТВЕРСТИЕ» 11

ЛЕКЦИЯ № 5 ПОСАДКИ 12

ЛЕКЦИЯ № 6 СИСТЕМЫ ПОСАДОК 15

ЛЕКЦИЯ № 7 ЕДИНАЯ СИСТЕМА ДОПУСКОВ И ПОСАДОК 16

ЛЕКЦИЯ № 8 ПОЛЯ ДОПУСКОВ ЕСДП 18

ЛЕКЦИЯ № 9 ОБРАЗОВАНИЕ ПОСАДОК В ЕСДП 20

ЛЕКЦИЯ № 10ПОГРЕШНОСТИ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ МАШИН 22

ЛЕКЦИЯ № 11ДОПУСКИ И ОТКЛОНЕНИЯ ФОРМЫ ПОВЕРХНОСТЕЙ 23

ЛЕКЦИЯ № 12 ДОПУСКИ, ОТКЛОНЕНИЯ И ИЗМЕРЕНИЕ ОТКЛОНЕНИЙ РАСПОЛОЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ 25

ЛЕКЦИЯ № 13 СУММАРНЫЕ ОТКЛОНЕНИЯ ФОРМЫ И РАСПОЛОЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ. 27

ЛЕКЦИЯ № 14 ШЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ, ЕЁ НОРМИРОВАНИЕ И ИЗМЕРЕНИЕ 28

ЛЕКЦИЯ № 15 ПОНЯТИЕ О МЕТРОЛОГИИ. СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ 32

ЛЕКЦИЯ № 16 ВИДЫ И МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ 38

ЛЕКЦИЯ № 17 ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ 40

Список литературы 43

ВВЕДЕНИЕ

Современный рабочий должен уметь выбрать способ обработки деталей, соответствующий требованиям, указанным на чертеже, и позволяющий получить требуемую точность изготовления деталей наиболее экономичным путем.

Работа машин и механизмов основана на подвижном и неподвижном соединении деталей, входящих в сборку. Характер соединения определяется посадкой. Следовательно, учащиеся должны уметь определять величины допусков деталей, строить графическое изображение полей допусков, определять вид посадки, заданной на чертеже, и рассчитывать величины зазоров или натягов. Всему этому способствуют задания, предложенные в рабочей тетради.

Изготовленные детали необходимо измерить, чтобы сравнить полученные размеры с заданными на чертеже и решить, являются ли имеющиеся отклонения допустимыми. Этот процесс, в свою очередь, требует умения выбирать соответствующие измерительные инструменты и приборы, знать их конструкцию, приемы измерений, правила чтения результатов измерений, условия годности деталей.

Основным показателем, определяющим квалификацию рабочего и качество профессионального обучения, наряду со сложностью выполняемых работ, является качество изготавливаемой продукции. Последнее невозможно без знания допусков и посадок, а также без умения владения измерительными средствами и техникой измерения.

Конспект лекций по учебной дисциплине ОП 05 Допуски и технические измерения разработан на основе Федерального государственного образовательного стандарта по профессии среднего профессионального образования 150709.02 Сварщик (электросварочные и газосварочные работы).

ЛЕКЦИЯ № 1 КАЧЕСТВО ПРОДУКЦИИ

Основные понятия качества продукции

Показатели качества продукции

Оценка качества продукции

Качество - это совокупность свойств и характеристик продукции или услуги, которые придают им способность удовлетворять установленные или предполагаемые потребности.

Под продукцией или услугой понимается как результат деятельности или процессов (материальная или нематериальная продукция), например само изделие, программа для ЭВМ, проект, инструкция и т.п., так и деятельность или процесс, например, предоставление какой-либо услуги при сервисе или выполнение производственного процесса. Услуга - это, по сути, такой же вид продукции, как и само изделие. Международные стандарты ИСО, МЭК и другие не делают между ними различий. Поскольку речь идет о промышленной продукции, под качеством будем понимать, кроме случаев, оговоренных особо, лишь качество продукции.

Показатель качества продукции (ГОСТ 15467-79) - количественная характеристик-ка одного или нескольких свойств продукции, составляющих ее качество, рассматриваемая применительно к определенным условиям ее создания и эксплуатации или потребления.

Последняя часть определения чрезвычайно важна, поскольку она показывает, что нельзя требовать качества от изделия, если оно используется в условиях, отличающихся от оговоренных в технических требованиях. Как правило, изготовитель продукции освобождается от юридической ответственности за качество продукции, если ему удалось доказать, что эксплуатация или использование продукции заказчиком происходили не в соответствии с техническими условиями на данное изделие.

В зависимости от назначения и предъявляемых к изделию требований, качество изделия, как правило, не может быть охарактеризовано одним показателем. На практике используется система показателей. На формирование и применение системы показателей качества оказывают влияние разнообразные факторы: многоплановость (сложность) свойств, образующих качество изделия; уровень новизны и сложности его конструкции; своеобразие условий использования и восстановления свойств эксплуатируемых изделий и т. п.

Показатели качества должны отвечать следующим основным требованиям:

Способствовать обеспечению соответствия качества продукции потребностям экономики и населения;

Быть стабильными;

Учитывать современные достижения науки и техники, основные направления технического процесса и мирового рынка;

Характеризовать все свойства продукции, определяющие ее качество;

Поддаваться оценке на всех стадиях жизненного цикла изделия (маркетинг, проектирование, изготовление, эксплуатация или применение).

Единичный показатель качества (ГОСТ 15467-79) - показатель качества продукции, характеризующий одно из ее свойств (например, долговечность, безотказность, производительность и т.д.).

Комплексный показатель качества (ГОСТ 15467-79) - показатель качества продукции, характеризующий несколько ее свойств (например, эргономичность, т.е. приспособленность продукции к работе в системе "человек-машина", куда входят такие свойства, как приспособленность к управлению, считыванию сигнала, условия работы с заданной производительностью и т.д.).

Интегральный показатель качества (ГОСТ 15467-79) - отношение суммарного полезного эффекта от эксплуатации или потребления продукции к суммарным затратам на ее создание и эксплуатацию или потребление.

Показатели технического эффекта характеризуют способность изделия выполнять свои функции в заданных условиях использования по назначению (производительность, мощность, грузоподъемность и т.д.).

Показатели надежности - способность изделия выполнять требуемые функции в заданных условиях в течение заданного периода времени.

Свойство надежности изделия является комплексным свойством, включающим такие свойства изделия, как безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость (в разных сочетаниях).

Безотказность (ГОСТ 27.002-89) - свойства объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или наработки.

Долговечность (ГОСТ 27.002-89) - свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.

Ремонтопригодность (ГОСТ 27.002-89) - свойство объекта, заключающееся в приспособлен-ности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем технического обслужи-вания и ремонта.

Сохраняемость (ГОСТ 27.002-89) - свойство объекта сохранять в заданных пределах значения параметров, характеризующих способность объекта выполнять требуемые функции, в течение и после хранения и/или транспортирования.

Показатели эргономичности - приспособленность изделия к эксплуатации человеком; используются в производственных и бытовых процессах при функционировании системы человек-изделие-среда использования. Эти показатели учитывают комплекс гигиенических (влажность, освещенность, температура), антропометрических (усилие на рукоятке системы управления, удобство работы сидя и пр.), физиологических (соответствие конструкции скоростным, зрительным, слуховым возможностям человека), эргономических (соответствие изделия возможностям восприятия, использования и закрепления навыков оператора и т.д.) свойств человека.

Показатели эстетичности характеризуют художественную выразительность, рациональность формы и целостность композиции изделия. Например, для наручных часов к таким показателям относятся качество оформления, соответствие моде, композиционное исполнение и др.

Показатели технологичности характеризуют степень приспособленности конструкции к производству, эксплуатации и ремонту для заданных значений показателей качества продукции, объема ее выпуска и условий выполнения работ (например, удельная трудоемкость в изготовлении, техническом обслуживании и ремонте, удельная энергоемкость).

Показатели унификации - характеризуют степень насыщенности изделия стандартными и унифицированными деталями и составными частями.

Показатели транспортабельности - характеризуют приспособленность изделия к перемещению различными видами транспортных средств, без использования по назначению (например, средняя продолжительность и средняя трудоемкость подготовки изделия к транспортированию; средняя продолжительность погрузки изделия на средства транспорта данного вида и т. п.).

Показатели ресурсоемкости рабочего процесса - характеризуют свойства изделия, определяющие экономичность функционирующего изделия, т.е. приспособленности к эффективному использованию ресурсов (энергии, труда, материалов, времени), выделяемых для непосредственного использования по назначению (например, удельный расход топлива, электроэнергии, тепла).

Показатели безопасности являются важнейшими среди всех других показателей качества. Они включают в себя группы экологических показателей, т.е. показателей защиты окружающей среды и показателей безопасности труда, характеризующих безопасность и сохранение здоровья человека при работе с данным изделием. Выполнение количественных требований показателей безопасности (экологичности и безопасности труда) нормируется национальными законодательными актами или другими нормативно-техническими документами или межнациональными соглашениями, их выполнение является обязательным и проверяется при сертификации продукции. Если продукция не соответствует этим требованиям или не прошла сертификацию, она не допускается на национальные рынки соответствующих стран.

Показатели экологичности - характеризуют уровень вредных воздействий изделия на окружающую среду, возникающих при его эксплуатации или потреблении (например, удельная концентрация вредных веществ, выбрасываемых в окружающую среду при его работе или хранении, удельное давление машины на почву и др.)

Показатели безопасности труда - характеризуют особенности изделия, обуславливающие безопасность человека, сопрягаемых и других объектов во всех режимах эксплуатации, транспортирования и хранения изделий.

Оценка качества продукции

Количественная оценка показателей качества продукции производиться с целью:

Выбора наилучшего варианта продукции;

Повышения требований к качеству продукции в техническом задании на проектирование;

Оценки достигнутых показателей качества при проектировании и производстве;

Определения и контроля показателей качества после изготовления и в эксплуатации;

Определения соответствия достигнутых показателей качества требованиям нормативной документации и т.д.

Для оценки показателей качества продукции применяются методы:

Измерительный;

Расчетный или аналитический;

Статистический;

Экспертный;

Органолептический;

Социологический.

Измерительный метод основан на информации, полученной с использованием технических измерительных средств (например, скорость автомобиля измеряется по спидометру).

Расчетный метод основан на использовании информации, полученной с помощью теоретических или экспериментальных зависимостей (например, такой величиной является мощность или объем двигателя автомобиля).

Статистический метод применяется в тех случаях, когда использование измерительного или аналитического метода невозможно. Он основан на сборе статистической информации об отдельных явлениях или параметрах продукции (например, о времени наступления отказа или времени между отказами, наработке изделий и т.д.) и ее обработке методами математической статистики и теории вероятностей. По результатам этих процедур можно определить характеристики, подверженные воз-действию большого количества случайных факторов, например среднее время отказа, среднее время между отказами, среднее время восстановления, вероятность безотказной работы изделия и т. п.

Широкое распространение эти методы получили при контроле качества продукции и регулировании хода технологических процессов. Некоторые показатели качества иначе определить невозможно, например выборочный контроль качества изделий одноразового производства.

Экспертный метод основан на определении показателей качества продукции сравнительно небольшой группы специалистов-экспертов (как правило, до 11-13 чел.). С помощью экспертного метода определяются значения таких показателей качества, которые в настоящее время не могут быть определены другими, более объективными методами, например цвет или оттенок цвета индикатора, запах и т.д.

Органолептический метод базируется на использовании информации, получаемой в результате анализа восприятия органов чувств, а значения показателей определяются путем анализа полученных ощущений на основании имеющегося опыта и выражаются в баллах. Точность и достоверность этого метода зависят от способности, навыков и квалификации определяющих. На практике органолептический метод используется в сочетании с экспертным, поскольку ими оцениваются одни и те же показатели качества, например группы показателей эстетичности, эргономичности и др.

Социологический метод основан на определении показателей качества продукции ее фактическими или потенциальными потребителями с помощью анкет-вопросников. Точность социологического метода повышается в связи с расширением круга опрашиваемых потребителей, но в отличие от экспертного метода при данном методе не требуется специальной подготовки экспертов.

Как социологический, так и органолептический методы используются в тех случаях, когда невозможно использование измерительных или расчетных методов.

На практике для определения показателей качества продукции используется сочетание нескольких методов. Например, данные, полученные измерительным методом, затем рассчитываются с помощью теоретических зависимостей; показатели, полученные социологическим опросом, обрабатываются по специальной процедуре с привлечением аппарата математической статистики и т.д.

ЛЕКЦИЯ № 2 РАЗМЕРЫ. ОТКЛОНЕНИЯ.

Терминология по размерам

Предельные отклонения

Указание на чертеже размеров с предельными отклонениями

Различают номинальный, действительный и предельные размеры.

Линейный размер – это числовое значение линейной величины в выбранных единицах измерения.

Номинальный размер - размер, относительно которого определяются предельные размеры и который служит началом отсчета отклонений. Номинальный размер определяется на стадии разработки изделия исходя из функционального назначения деталей путем выполнения кинематических, динамических и прочностных расчетов с учетом конструктивных, технологических, эстетических и других условий. Полученный таким образом номинальный размер должен быть округлен до значений, установленных ГОСТ 6636-69 "Нормальные линейные размеры".

Стандарт на нормальные линейные размеры имеет большое экономическое значение, состоящее в том, что при сокращении числа номинальных размеров сокращается потребная номенклатура мерных режущих и измерительных инструментов (сверла, зенкеры, развертки, протяжки, калибры), штампов, приспособлений и другой технологической оснастки. При этом создаются условия для организации централизованного изготовления названных инструментов и оснастки на специализированных машиностроительных заводах.

Действительный размер - размер, установленный измерением с помощью средства измерений с допускаемой погрешностью измерения.

Под погрешностью измерения понимается отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины, которое определяется как алгебраическая разность этих величин. За истинное значение измеряемой величины принимается математическое ожидание многократных измерений.

Величина допускаемой погрешности измерения, по которой выбирается необходимое средство измерения, регламентируется ГОСТ 8.051-81 в зависимости от точности изготовления измеряемого элемента детали, заданной в чертеже (см. гл. 3).

Предельные размеры - два предельно допустимых размера, между которыми должен находиться или которым может быть равен действительный размер. Больший из двух предельных размеров называется наибольшим предельным размером, а меньший - наименьшим предельным размером. Для предельного размера, который соответствует максимальному количеству остающегося на детали материала (верхний предел для вала и нижний - для отверстия), предусмотрен термин проходной предел; для предельного размера, соответствующего минимуму остающегося материала (нижний предел для вала и верхний - для отверстия), - непроходной предел. Сравнивая действительный размер с предельными, можно судить о годности элемента детали. Предельные раз-меры определяют характер соединения деталей и их допустимую неточность изготовления; при этом предельные размеры могут быть больше или меньше номинального размера или совпадать с ним.

Для упрощения простановки размеров на чертежах вместо предельных размеров проставляют предельные отклонения: верхнее отклонение - алгебраическая разность между наибольшим предельным и номинальным размерами; нижнее отклонение - алгебраическая разность между наименьшим предельным и номинальным размерами .

Действительное отклонение – это алгебраическая разность между действительным и номинальным размерами.

На чертеже предельные отклонения указываются справа непосредственно после номинального размера: верхнее отклонение над нижним, причем числовые величины отклонений записываются более мелким шрифтом (исключение составляет симметричное двустороннее поле допуска, в этом случае числовая величина отклонения записывается тем же шрифтом, что и номинальный размер). Номинальный размер и отклонения проставляются на чертеже в мм. Перед величиной предельного отклонения указывается знак плюс или минус, если же одно из отклонений не проставлено, то это означает, что оно равно нулю.

ЛЕКЦИЯ № 3 ДОПУСКИ. УСЛОВИЕ ГОДНОСТИ РАЗМЕР

Допуск размера

Условие годности размера

Допуском размера называется разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами или алгебраическая разность между верхним и нижним отклонения-ми. Допуск обозначается IT (International Tolerance) или TD - допуск отверстия и Td - допуск вала.

Допуск размера всегда положительная величина. Допуск размера выражает разброс действительных размеров в пределах от наибольшего до наименьшего предельных размеров, физически определяет величину официально разрешенной погрешности действительного размера элемента детали в процессе его изготовления.

Все понятия: номинальный размер, действительный размер, предельные размеры, предельные отклонения и допуск – можно представить графически. Однако изобразить отклонения и допуск в одном масштабе с размерами детали практически невозможно. Поэтому вместо полного изображения деталей с предельными размерами применяют схематичные – только с указанием отклонений, такие схемы можно вычерчивать в масштабе, они получаются более наглядными, простыми и компактными.

Для графического изображения полей допусков, позволяющего понять соотношения номинального и предельных размеров, предельных отклонений и допуска, введено понятие нулевой линии.

Нулевой линией называется линия, соответствующая номинальному размеру, от которой откладываются предельные отклонения размеров при графическом изображении полей допусков. Если нулевая линия расположена горизонтально, то в условном масштабе положительные отклонения откладываются вверх, а отрицательные - вниз от нее. Если нулевая линия расположена вертикально, то положительные отклонения откладываются справа от нулевой линии.

Зона, находящаяся между двумя линиями, соответствующими верхнему и нижнему отклонениям, называется полем допуска.

Поле допуска - это поле, ограниченное верхним и нижним отклонениями. Поле допу-ска определяется величиной допуска и его положением относительно номинального размера. При од-ном и том же допуске для одного и того же номинального размера могут быть разные поля допусков.

Различают начало и конец поля допуска. Началом поля допуска является граница, со-ответствующая наибольшему объему детали и позволяющая отличить годные детали от исправимых негодных. Концом поля допуска является граница, соответствующая наименьшему объему детали и позволяющая отличить годные детали от неисправимых негодных.

Схема поля допуска на отверстие.

По чертежу - 4 мм, предельные размеры - 4,1-4,5.

В данном случае поле допуска не пересекает нулевую линию, так как оба пре-дельных размера выше номинального.

Поле допуска по отношению к нулевой линии может располагаться по разному.

а б в г д е

Варианты расположения поля допуска относительно нулевой линии:

а – асимметричное двустороннее; б – асимметричное одностороннее, с нижним отклонением равным нулю; в – асимметричное одностороннее, с верхним отклонением равным нулю; г – симметричное двустороннее; д – асимметричное одностороннее с плюсовыми отклонениями; е - асимметричное одностороннее с минусовыми отклонениями.

Асимметричное двустороннее;

15 +0,1 - асимметричное одностороннее, с нижним отклонением равным нулю;

15 -0,1 - асимметричное одностороннее, с верхним отклонением равным нулю;

15 ± 0,2 - симметричное двустороннее;

Асимметричное одностороннее с плюсовыми отклонениями;

Асимметричное одностороннее с минусовыми отклонениями.

Действительный размер, то есть размер, установленный измерением, будет годным, если он окажется не больше предельного размера и не меньше наименьшего предельного размера или равен им. Условие годности действительного размера: действительный размер будет годным, если он окажется не больше наибольшего предельного размера и не меньше наименьшего предельного размера или равен им. Для установления годности сравнивается действительный размер с предельными (которые задают требуемую точность изготовления), а с не номинальным (который является лишь исходным для назначения предельных размеров).

ЛЕКЦИЯ № 4 ПОНЯТИЯ «ВАЛ» И «ОТВЕРСТИЕ»

Понятия «вал» и «отверстие»

Условие годности для размера

Размер на чертеже надо обязательно соотносить с той поверхностью, обработка которой им определяется.

Для удобства и упрощения рассуждений при оперировании данными чертежа все многообразие конкретных элементов деталей принять сводить к двум элементам.

Вал - термин, условно применяемый для обозначения наружных (охватываемых) элементов деталей, включая и нецилиндрические элементы, и соответственно сопрягаемых размеров.

Отверстие - термин, условно применяемый для обозначения внутренних (охватывающих) элементов деталей, включая нецилиндрические элементы.

Обозначения:

для вала: для отверстия :

d – номинальный размер, D - номинальный размер,

d тах – наибольший предельный размер, D тах - наибольший предельный размер,

d тiп – наименьший предельный размер, D тiп – наименьший предельный размер,

d Д – действительный размер, D Д – действительный размер,

Т d – допуск Т D – допуск.

При этом не следует термин «вал» отождествлять с валом – названием типовой детали. Также следует запомнить, что сведение многообразие элементов к «валу» и «отверстию» никак не связывается с определенной геометрической формой, когда слова «вал» и «отверстие» привычно ассоциируется со словом цилиндр. Конкретные конструктивные элементы детали могут иметь как форму гладких цилиндров, так и ограничены гладкими параллельными плоскостями. Важен лишь обобщенный тип элемента детали: если элемент наружный (охватываемый) – это вал, если внутренний (охватывающий) – это отверстие.

Введение терминов «вал» и «отверстие» позволяет уточнить условие годности действительного размера. Теперь заключение о том, что размер – брак нужно дополнить характеристикой брака: брак исправимый, брак неисправимый (окончательный). Если элемент является наружным, то есть валом, то завышенный действительный размер (больше наибольшего предельного) можно исправить дополнительной обработкой – брак исправим. А если элемент детали является внутренним, то есть отверстием, то завышенный действительный размер (больше наибольшего предельного) исправить обработкой – сделать меньше, уже нельзя, следовательно, в этом случае брак неисправим.

Таким образом, окончательно условие годности размера формулируется так: если действительный размер окажется между наибольшим и наименьшим предельным размерами или равен любому из них – размер годен.

Условия годности для отверстия (внутренний элемент) :

если действительный размер окажется меньше наименьшего предельного размера – брак исправимый;

если действительный размер окажется больше наибольшего предельного размера – брак неисправимый (окончательный).

Условия годности для вала (наружный элемент):

если действительный размер окажется больше наибольшего предельного размера – брак исправимый;

если действительный размер окажется меньше наименьшего предельного размера – брак неисправимый (окончательный).

ЛЕКЦИЯ № 5 ПОСАДКИ

Образование посадок с зазором и натягом

Графическое изображение посадок с зазором и натягом

Переходная посадка

Применение посадок

Все разнообразные машины, станки, приборы, механизмы состоят из взаимосоединяемых деталей. Конструкции соединений и требования к ним могут быть различными. В зависимости от назначения соединения сопрягаемые детали машин и механизмов во время работы либо должны совершать относительно друг друга то или иное движение, либо, наоборот, сохранять относительно друг друга полную неподвижность.

Для обеспечения подвижности соединения нужно, чтобы действительный размер охватывающего элемента одной детали (отверстия) был больше действительного размера охватываемого эле-мента другой детали (вала). Зазор получается, когда размер отверстия больше размера вала.

Для получения неподвижного соединения нужно, чтобы действительный размер охватываемого элемента одной детали (вала) был больше действительного размера охватывающего элемента другой детали (отверстия). Натяг получается, когда размер вала больше размера отверстия.

Технологический процесс сборки соединения с натягом осуществляется либо запрессовкой с усилием вала в отверстие (при малых натяга), либо за счет увеличения непосредственно перед сборкой размера отверстия путем нагрева (при больших натягах).

Сопряжение, образуемое в результате соединения отверстий и валов с одинаковыми номинальными размерами называют посадкой. Посадка – это характер соединения деталей, определяемый величиной получающихся в нем зазоров или натягов. Характер соединения зависит от действительных размеров сопрягаемых деталей перед сборкой, а номинальные размеры отверстия и вала, составляющих соединение, одинаковы.

Поскольку действительные размеры годных отверстий и валов в партии деталей, изготовленных по одним и тем же чертежам, могут колебаться между заданными предельными размерами, то, следовательно и величина зазоров и натягов может колебаться в зависимости от действительных размеров сопрягаемых деталей. Поэтому различают наибольший и наименьший зазоры и наибольший и наименьший натяги.

Наибольший зазор S тах равен разности между наибольшим предельным размером отверстия D тах и наименьшим предельным размером вала d тiп: S тах = D тах - d тiп.

Наименьший зазор S тiп равен разности между наименьшим предельным размером отверстия D тiп и наибольшим предельным размером вала d тах: S тiп = D тiп - d тах.

Наибольший натяг N тах равен разности между наибольшим предельным размером вала d тах и наименьшим предельным размером отверстии я тiп: N тах = d тах - D тiп.

Наименьший натяг N тiп равен разности между наименьшим предельным размером вала d тiп и наибольшим предельным размером отверстия D тах: N тiп =d тiп - D тах.

Графическое изображение посадок начинается с проведения нулевой линии, соответствующей номинальному размеру соединения (номинальные размеры отверстия и вала, составляющих соединение, или, что то же самое, - образующих посадку, одинаковы). От нулевой линии, единой для отверстия и вала, откладываются в выбранном масштабе и с учетом знаков величины предельных отклонений отверстия и вала, при этом в каждом случае – для отверстия и вала – между линиями, соответствующими верхним и нижним отклонениям, получаем поля допусков сопрягаемых отверстий и вала.

Графическое изображение посадки

с зазором

Графическое изображение посадки с натягом

Переходная посадка - посадка, при которой возможно получить в соединении, как зазор, так и натяг в зависимости от действительных размеров отверстия и вала. На графическом изображении таких посадок поля допусков валов и отверстий перекрываются частично или полностью. До изготовления нельзя точно сказать, что получится при сопряжении отверстия и вала- зазор или натяг. Переходные посадки характеризуются наибольшим натягом и наибольшим зазором. Переходные посадки используют взамен посадок с натягом, когда необходимо проводить разборку и сборку сопряжения при его эксплуатации.

Переходные посадки, как правило, требуют дополнительного закрепления сопрягаемых деталей, чтобы гарантировать неподвижность соединений (шпонки, штифты, шплинты и другие крепежные средства).

При графическом изображении переходной посадки поля допусков отверстия и вала перекрываются, то есть размеры годного отверстия могут оказаться и больше и меньше размера годного вала, что не позволяет заранее до изготовления пары сопрягаемых деталей, сказать, какая будет посадка – с зазором или с натягом.

Посадки с гарантированным зазором используются в тех случаях, когда допускается относительное смещение деталей.

Посадки с гарантированы натягом используются, когда необходимо передавать усилие или вращающий момент без дополнительного крепления только за счет упругих деформаций, возникающих при сборке сопрягаемых деталей.

Переходные посадки применяют в тех случаях, когда необходимо обеспечить центрирование деталей, то есть совпадение осей отверстия и вала.

ЛЕКЦИЯ № 6 СИСТЕМЫ ПОСАДОК

Основные детали системы

Система отверстия

Система вала

Принцип выбора системы посадки

Получать посадки с зазором, натягом, переходные, с одинаковым номинальным диаметром можно.изменяя положение поля допуска вала или поля допуска отверстия. Гораздо удобнее (технологически, эксплуатационно), получать разные виды посадок, изменяя поле допуска одной детали при const положении другой.

Деталь, у которой положение поля допуска является базовыми и не зависит от требуемого характера соединения, называется основной деталью системы .

Основное отверстие - отверстие, нижнее отклонение которого равно нулю.

Основной вал - вал, верхнее отклонение которого равно нулю

Если разные посадки образованы изменением поля допуска вала при постоянном поле допуска отверстия - система отверстия.

Если за основную деталь принят вал, а для образования разных посадок изменяют поле допуска отверстия - система вала.

Система отверстия имеет более широкое применение по сравнению с системой вала, что связано с ее преимуществами технико-экономического характера на стадии отработки конструкции. Для обработки отверстий с разными размерами необходимо иметь и разные комплекты режущих инструментов (сверла, зенкера, развертки, протяжки и т. п.), а валы независимо от их размера обрабатывают одним и тем же резцом или шлифовальным кругом. Таким образом, система отверстия требует существенно меньших расходов производства как в процессе экспериментальной обработки сопряжения, так и в условиях массового или крупносерийного производства.

Система вала является предпочтительной по сравнению с системой отверстия, когда валы не требуют дополнительной разметочной обработки, а могут пойти в сборку после так называемых заготовительных технологических процессов. Система вала применяется также в случаях, когда система отверстия не позволяет осуществлять требуемые соединения при данных конструктивных решениях.

При выборе системы посадок необходимо учитывать допуски на стандартные детали и составные части изделий: в шариковых и роликовых подшипниках посадки внутреннего кольца на вал осуществляются в системе отверстия, а посадки наружного кольца в корпус изделия - в системе вала

ЛЕКЦИЯ № 7 ЕДИНАЯ СИСТЕМА ДОПУСКОВ И ПОСАДОК

Общие сведения об ЕСДП

Интервалы размеров

Единица допуска

Ряды точности

В настоящее время в международной практике действуют различные системы допусков и посадок гладких соединений. Наиболее известна среди них международная система ИСО (Международной организации по стандартизации).

Международная система ИСО базируется на международном опыте, отражает новейшие достижения науки и техники и является весьма перспективной. В разработке системы ИСО, со дня ее основания в 1926 г. под названием ИСА, принимают активное участие отечественные специалисты. С образованием в 1949 г. Совета Экономической Взаимопомощи социалистических стран (СЭВ) начались работы по созданию единых норм взаимозаменяемости. В основу этих норм комиссией по стандартизации СЭВ были положены разработки ИСО.

По планам разработчиков в Единую систему допусков и посадок (ЕСДП) входили допуски и посадки как гладких, так и других видов соединений. В окончательной редакции наименование ЕСДП сохранено лишь за системой допусков и посадок для гладких соединений, а допуски и посадки типовых соединений объединены общим наименованием «Основные нормы взаимозаменяемости» (ОНВ).

В России введение стандартов ЕСДП и ОНВ осуществлено через государственные стандарты (ГОСТ).

Системой допусков и посадок называют совокупность допусков и посадок, закономерно построенных на основе опыта, теоретических и экспериментальных исследований и оформленных в вид стандартов. Система предназначена для выбора минимально необходимых, но достаточных для практики вариантов допусков и посадок типовых соединений деталей машин. Оптимальные градации допусков и посадок являются основой стандартизации режущих инструментов и измерительных средств, обеспечивают достижение взаимозаменяемости изделий и их составных частей, обусловливают повышение качества продукции.

Для всех размеров допуски и предельные отклонения установлены при температуре +20 °С.

Основные нормы взаимозаменяемости включают системы допусков и посадок на цилиндрические детали, конуса, шпонки, резьбы, зубчатые передачи, и др. Системы допусков и посадок ИСО и ЕСДП для типовых деталей машин основаны на единых принципах построения , включающих:

систему образования посадок и видов сопряжений;

систему основных отклонений;

уровни точности;

единицу допуска;

предпочтительные поля допусков и посадок;

диапазоны и интервалы номинальных размеров;

нормальную температуру.

Единая система допусков и посадок оформлена виде таблиц, в которых для номинальных размеров заданы научно обоснованные величины предельных отклонений для разных полей допусков отверстий и валов. В строках таблиц указаны номинальные размеры, в колонках – поля допусков и соответствующие им предельные отклонения. Формально следовало бы в указанных таблицах иметь число строк, равное числу охваченных стандартом номинальных размеров. Но такие таблицы были бы очень громоздкими. Технологической практикой обработки деталей установлено, что трудность их изготовления почти не отличается в определенном интервале размеров, поэтому допуски задаются не для каждого размера, а принимаются они одинаковыми для выделенных интервалов размеров.

В наиболее важном диапазоне номинальных размеров от 1 до 500 мм в ЕСПД установлены интервалы номинальных размеров, приведенных в таблице.

При пользовании таблицами ЕСПД надо обратить внимание, что интервалы номинальных размеров указаны с добавлением слов «свыше» (сокращено св.) и «до». Это означает, что последняя цифра (или число) интервала относится к данному интервалу.

Пример. Номинальный размер 30 мм относится к интервалу «свыше 18 до 30», а не к интервалу «свыше 30 до 50»; номинальный размер 18 мм относится к интервалу «свыше 10 до 18», а не к интервалу «свыше 18 до 30».

Единица допуска - это зависимость допуска от номинального размера, которая является мерой точности, отражающей влияние технологических, конструктивных и метрологических факторов. Единицы допуска в системах допусков и посадок установлены на основании исследований точности механической обработки деталей.

Разные детали машин в зависимости от назначения и условий работы требуют разной точнос-ти изготовления. В ЕСПД предусмотрено несколько рядов точности, названых квалитетами. Квали-тет - это совокупность (ряд) допусков для всех номинальных размеров, соответствую-щих одной степени точности. Квалитеты установлены для нормирования требуемых точностей изготовления размеров деталей изделий различного назначения. Каждый ква-литет характеризуется определенным числом единиц допуска – таков был принцип составления стан-дарта на основе строгой закономерности изменения величины допуска с учетом номинального раз-мера.

В ЕСДП предусмотрено 20 квалитетов, которые обозначают арабскими цифрами (01; 0; 1; 2; ...; 18). С увеличением номера квалитета точность понижается (допуск увеличивается).

Область применения квалитетов:

Квалитеты от 01-го до 4-го используют при изготовлении концевых мер длины, калибров и контркалибров, деталей измерительных средств и других высокоточных изделий;

Квалитеты от 5-го до 12-го применяют при изготовлении деталей, преимущественно образующих сопряжения с другими деталями различного типа;

Квалитеты от 13-го до 18-го используют для параметров деталей, не образующих сопряжений и не оказывающих определяющего влияния на работоспособность изделий

Допуски в каждом квалитете ЕСПД обозначаются двумя буквами латинского алфавита (IТ) с добавлением номера квалитета. Например, IТ 5 – означает допуск по 5-му квалитету, а IТ 10 – допуск по 10-му квалитету.

Числовые значения допусков приведены для каждого квалитета и с учетом номинальных размеров. При этом допуски одинаковых размеров в различных квалитетах различны, то есть квалитеты определяют различную точность одинаковых номинальных размеров.

Вывод: так как различные способы обработки деталей обладают определенной экономически достижимой точностью, то назначение квалитета конструктором и указание его на чертеже фактически задают технологию обработки деталей.

ЛЕКЦИЯ № 8 ПОЛЯ ДОПУСКОВ ЕСДП

Поля допусков ЕСДП

Способы указания отклонений

Поле допуска определяет величину допуска и его положение относительного номинального размера, а взаимное расположение полей допусков сопрягаемых деталей характеризует тип посадки и величины наибольших и наименьших зазоров или натягов. Посадки могут образовываться как в системе отверстия, так и в системе вала.

Для образования посадок в ЕСДП стандартизированы (независимо друг от друга) два параметра, из которых образуются поля допусков:

ряды и значение допусков в разных квалитетах

основные отклонения валов и отверстий для определения положения поля допуска относительно номинального размера (нулевой линии)

Основное отклонение - это одно из двух отклонений (верхнее или нижнее), используемое для определения положения поля допуска относительно нулевой линии.

По ЕСДП таким основным отклонением является отклонение, ближайшее к нулевой линии.

Числовые значения основных отклонений стандартизированы применительно к интервалам номинальных размеров.

Поле допуска ЕСДП образуется сочетанием основного отклонения и квалитета. В этом сочетании основное отклонение характеризует положение поля допусков относительно нулевой линии, а квалитет – величину допуска.

Основные отклонения обозначаются одной или двумя буквами латинского алфавита:

Прописными (А; В; С; CD; D и тд) – для отверстий

Строчными (a; b; c; cd; d; и тд) – для валов.

Основные отклонения валов зависят от номинальных размеров и остаются постоянными для всех квалитетов. Исключение составляют основные отклонения отверстий I; K; M; N и валов j и k, которые при одинаковых номинальных размерах имеют различные значения.

Для пользования стандартами и чтения размеров на чертежах надо обязательно знать следующее:

характер написания буквы (прописная или строчная) в конструкторской и технологической документации дает полное представление об элементе детали (вал или отверстие), к которому относится поле допуска;

поля допусков основных отверстий обозначаются буквой Н, а основных валов – h с добавлением номера квалитета (Н7; Н8; Н9 и т.д. – нижнее отклонение всегда равно нулю; h7; h8; h9 и т.д. – верхние отклонения всегда равны нулю).

Для номинальных размеров от 1 до 500 мм в ЕСДП установлено 77 полей допусков валов и 68 полей допусков отверстий. Число полей допусков отверстий сокращено за счет полей допусков, применяемых для посадок с натягами в системе вала.

Способы указания отклонений:

Во всех случаях вначале указывается номинальный размер (18 и 12).

Числовые значения предельных отклонений конструктор задает в том случае, если чертеж предназначен для использования при изготовлении деталей в единичном или мелкосерийном производстве, при ремонтных работах, когда рабочий будет применять универсальный измерительный инструмент, то есть устанавливать действительный размер.

И наоборот, применение бесшкальных инструментов, предназначенных только для ответа – деталь годная или деталь бракованная предполагает использование условных обозначений полей допусков. В этом случае те же условные обозначения полей допусков указываются на бесшкальных инструментах.

Наиболее предпочтительными является комбинированное указание отклонений (условными обозначениями и цифрами), в этом случае рабочему удобно пользоваться чертежом в любых условиях.

ЛЕКЦИЯ № 9 ОБРАЗОВАНИЕ ПОСАДОК В ЕСДП

Образование посадок в ЕСДП

Посадки с натягом

Переходные посадки

Посадки с зазором

Для образования посадок в ЕСДП используются квалитеты с 5-го по 12-й, то есть отверстия и валы обрабатываются с точностью, задаваемой допусками этих квалитетов.

Так как посадки образуются сочетанием установленных стандартом полей допусков отверстий и валов, то теоретически возможно использовать для образования посадки любое множество таких сочетаний. Но экономически такое многообразие невыгодно, потому что стандартизация обязательно предполагает унификацию. Поэтому в ЕСДП рекомендуется к применению 68 посадок, из них выделены к предпочтительному первоочередному применению 17 посадок в системе отверстия и 10 поса-док в системе вала, образованных из предпочтительных полей допусков.

Обозначение посадки на сборочном чертеже в соответствии с ГОСТ 2.307 – 68* состоит из указаний полей допусков сопрягаемых деталей, при этом указание оформляется как бы в виде простой дроби. Вначале записывается номинальный размер соединения (он одинаков для сопрягаемых отверстия и вала), затем над чертой (в числителе) указывается поле допуска отверстия, а под чертой (в знаменателе) – поле допуска вала. Вместо условных обозначений полей допусков можно указы-вать в числителей и знаменателе предельные отклонения сопрягаемых деталей.

Обозначение посадки в системе отверстия: Ø

Обозначение посадки в системе вала: Ø = Ø .

Посадки с натягом по значению гарантированного натяга подразделяются на три группы :

Переходные посадки образуются полями допусков, которые установлены в квалитетах 4 – 8; характеризуются возможностью получения сравнительно небольших зазоров или натягов; применяются в неподвижных разъемных соединениях при необходимости точного центрирования при этом необходимо дополнительное крепление собранных деталей.

Группы переходных посадок:

Посадки с зазором образуются полями допусков, которые установлены в квалитетах 4 – 12 и применяются в неподвижных и подвижных соединениях:

для облегчения сборки при невысокой точности центрирования,

для регулирования взаимного положения деталей,

для обеспечения смазки трущихся поверхностей (подшипники скольжения) и компенсации тепловых деформаций,

для сборки деталей с антикоррозийными покрытиями.

Посадки с наименьшим зазором, равным нулю , обеспечивают высокую точность центрирования и поступательного перемещения деталей в регулируемых соединениях, могут заменять переходные посадки.

Характер сопряжения (группу посадки) легко установить, если в соответствии с обозначением посадки на сборочном чертеже после нахождения предельных отклонений отверстия и вала изобразить посадку графически. Если поле допуска отверстия располагается над полем допуска вала – это посадка с зазором, если поле допуска отверстия располагается под полем допуска вала – это посадка с натягом, если поля допусков отверстия и вала полностью или частично перекрываются, то это переходная посадка.

ЛЕКЦИЯ № 10 ПОГРЕШНОСТИ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ МАШИН

Отклонения поверхностей деталей

Основные термины и понятия

Требования к поверхностям деталей

Причины отклонений поверхностей деталей:

неточности и деформации станка,

неточности и износ режущего инструмента,

неточности зажимных приспособлений,

деформации заготовки во время обработки,

неравномерность величины припуска на обработку,

неравномерность твердости материала заготовки по ее длине и т.д.

Эти отклонения поверхностей детали в итоге влияют на характер соединения, так как само соединение может оказаться разным в разных местах поверхностей, что влияет и на работу машины, и на износ детали в процессе эксплуатации. Поэтому конструктор обязан в чертеже назначать не только точность изготовления размера, но и точность обработки сопрягаемых поверхностей деталей.

К отклонениям поверхностей деталей относят:

1. отклонения формы поверхности,

2. отклонения расположения данной поверхности относительно других,

3. величина шероховатости окончательно обработанной поверхности элемента детали.

Требования к форме, расположению и шероховатости поверхностей деталей стандартизированы и на них разработаны ГОСТы.

Номинальная форма поверхности – это поверхность, форма которой задана по чертежу или в другом техническом документе.

Реальная поверхность – поверхность, полученная при обработке деталей.

Профиль поверхности – это линия пересечения поверхности с плоскостью, перпендикулярной ей или параллельной ее оси. Профиль может быть номинальным – при сечении номинальной поверхности, и реальным – при сечении реальной поверхности.

Отклонения формы – это отклонение реальной формы поверхности, полученной при обработке, от номинальной формы поверхности.

Допуск формы – это наибольшее допускаемое значение отклонения формы.

Отклонение профиля – отклонение реального профиля от номинального.

Прилегающая поверхность – это поверхность, имеющая форму номинальной поверхности и соприкасающаяся с реальной поверхностью.

Частными примерами прилегающих поверхностей могут служить прилегающие цилиндры:

Для вала прилегающий цилиндр – это цилиндр максимального диаметра, описанный вокруг реальной обработанной наружной поверхности.

Для отверстия прилегающий цилиндр – это цилиндр наибольшего диаметра, вписанный в реальную внутреннюю поверхность.

Виды требований к форме поверхности:

Требование к форме поверхности на чертеже отдельно не указано: значит, что все дефекты формы поверхности по своей величине не должны превышать величины допуска на изготовление размера данного элемента детали.

Требование к форме поверхности указано на чертеже специальным знаком: значит, что форму поверхности данного элемента требуется выполнить точнее, чем его размер, и величина отклонения формы будет меньше, чем величина до-пуска на изготовление размера данного элемента детали.

Требования к форме поверхности разделяются на комплексные и частные.

Комплексные требования – это требования к поверхности, обобщающие в совокупности все дефекты формы поверхности. Например, для поверхности цилиндрического элемента – это отклонение всей поверхности от цилиндричности или отклонение ее от круглости.

Частные требования – это отклонения, имеющие конкретную геометрическую форму. Например, для цилиндра – овальность или бочкообразность.

ЛЕКЦИЯ № 11 ДОПУСКИ И ОТКЛОНЕНИЯ ФОРМЫ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Средства измерений отклонений от прямолинейности

Отклонения от плоскостности

Отклонения формы цилиндрической поверхности

Отклонения от круглости

Отклонения профиля продольного сечения

Отклонение от прямолинейности оси

Отклонения формы поверхности от прямолинейности в плоскости

Отклонение от прямолинейности в плоскости – наибольшее расстояние от точек реального профиля до прилегающей прямой в пределах нормируемого участка. Частными видами являются выпуклость, вогнутость.

Допуск прямолинейности – наибольшее допускаемое значение отклонение от прямолинейности.

Поле допуска прямолинейности в плоскости – область на плоскости, огра-ниченная двумя параллельными прямыми, отстоящими друг от друга на расстоянии равном допуску Т.

Средства измерения отклонений от прямолинейности.

Лекальные линейки применяются для измерения отклонений от прямолинейности в плоскости.

Линейки лекальные изготовляются следующих типов:

ЛД - лекальные с двухсторонним скосом;

ЛТ - лекальные трехгранные;

ЛЧ - лекальные четырехгранные.

Используют для определения непрямолинейности по методу измерения линейных отклонений от поверхности контролируемой детали до поверхности линейки, установленной на опорах, или при проверке неплоскостности деталей по методу пятен "на краску".

При измерении отклонений от прямолинейности в плоскости для узких поверхностей или образующих тел вращения применяют поверочные линейки с широкой рабочей поверхностью.

К таким линейкам относятся линейки типов:

1. ШП - с широкой рабочей поверхностью прямоугольного сечения;

2. ШД-с широкой рабочей поверхностью двутаврового сечения;

3. ШМ-с широкой рабочей поверхностью, мостики;

4. УТ-угловые трехгранные

Поверочные линейки с широкой рабочей поверхностью используют для определения не прямолинейности по методу измерения линейных отклонений от поверхности контролируемой детали до поверхности линейки, установленной на опорах, или при проверке не плоскостности деталей по методу пятен "на краску".

Отклонения от плоскостности

Отклонение от плоскостности – наибольшее расстояние от точек реальной поверхности до прилегающей плоскости в пределах нормируемого участка. Частными видами являются выпуклость, вогнутость.

Допуск плоскостности – наибольшее допускаемое значение отклонения от плоскостности.

Для определения отклонений от плоскостности применяют поверочные плиты.

Отклонения формы цилиндрической поверхности.

Отклонение от цилиндричности – наибольшее расстояние от точек реальной поверхности до прилегающего цилиндра в пределах нормируемого участка.

Допуск цилиндричности – наибольшее допускаемое отклонение от цилиндричности.

Отклонения от круглости.

Отклонение от круглости – наибольшее расстояние от точек реального профиля до прилегающей окружности. Частными видами отклонений от круглости являются овальность и огранка.

Допуск круглости – наибольшее допускаемое значение отклонений от круглости.

Отклонения от круглости измеряются с помощью специальных кругломеровный профиль поверхности представляет собой овалообразную фигуру, наибольший и наименьший диаметры которой находятся во взаимно перпендикулярных направлениях.

Огранкой называют отклонение от круглости, при котором реальный профиль поверхности представляет собой многогранную фигуру.

Отклонения профиля продольного сечения.

Отклонение профиля продольного сечения – наибольшее расстояние от точек образующих реальной поверхности, лежащих в плоскости, проходящей через ее ось, до соответствующей стороны прилегающего профиля в пределах нормируемого участка. Прилегающий профиль продольного сечения цилиндрической поверхности – две параллельные прямые, соприкасающиеся с реальным профилем и расположенные вне материала так, чтобы наибольшее отклонение точек образующей реального от соответствующей стороны прилегающего профиля было минимальным. Частными видами отклонения продольного сечения являются конусообразность, бочкообразность и седлообразность.

Допуск профиля продольного сечения – наибольшее допускаемое значение отклонения профиля продольного сечения.

Конусообразностью считают такое частное отклонение профиля продольного сечения реальной поверхности, при котором ее образующие прямолинейны, но не парал-лельны.

Бочкообразностью считают такое частное отклонение профиля продольного сечения реальной поверхности, при котором ее образующие непрямолинейны и диаметры увеличиваются от торцов к середине продольного сечения.

Седлообразностью считают такое частное отклонение профиля продольного сечения реальной поверхности, при котором ее образующие непрямолинейны, а диаметры уменьшаются от торцов к середине сечения.

Отклонение от прямолинейности оси.

Отклонение от прямолинейности оси (линии) – наименьшее значение диаметра цилиндра, внутри которого располагается реальная ось поверхности вращения (в пределах нормируемого участка).

ЛЕКЦИЯ № 12 ДОПУСКИ, ОТКЛОНЕНИЯ И ИЗМЕРЕНИЕ

ОТКЛОНЕНИЙ РАСПОЛОЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Основные понятия

Виды отклонений расположения поверхностей

Измерение отклонений расположения поверхностей

Отклонение расположения поверхностей - отклонение реального расположения рассматриваемого элемента детали от его номинального расположения. Номинальное расположение элемента определяется номинальными линейными и угловыми размерами между ним и базами или между рассматриваемыми элементами, если базы не заданы.

Базой называется элемент детали или сборочной единицы (или выполняющее ту же функцию сочетание элементов), по отношению к которому задается допуск расположения или определяется расположение рассматриваемого нормируемого элемента.

Базой может быть поверхность (например, плоскость), ее образующая или точка (например, вершина конуса, центр сферы), ось, если базой является поверхность вращения.

При оценке отклонений расположения должны исключаться отклонения формы. Для этого реальные поверхности (или профили) заменяются прилегающими, а за оси, плоскости симметрии и центры реальных поверхностей (профилей) принимают оси, плоскости симметрии и центры прилегающих элементов.

Стандартом установлены семь видов отклонений расположения поверхностей: от параллельности; от перпендикулярности; наклона; от соосности; от симметричности; позиционное; от пересечения осей.

Допуск расположения – предел, ограничивающий допускаемое значение отклонения расположения поверхностей. Поле допуска расположения характеризуется областью в пространстве или заданной плоскости, внутри которой должен находиться прилегающий элемент или ось центр, плоскость симметрии в пределах нормируемого участка. Отклонения расположения поверхностей проявляются как независимо друг от друга, так и совместно. Поэтому введены понятия независимого и зависимого допуска расположения и формы.

Независимый допуск – это допуск, числовое значение которого постоянно для всей совокупности деталей, изготовляемых по данному чертежу, не зависит от действительного размера рассматриваемого или базового элемента.

Зависимый допуск – это переменный допуск расположения, который зависит от действительного размера нормируемого или базового элемента. Зависимый допуск указывается на чертеже или в технических требованиях, и допускается превышать на величину, соответствующую отклонению действительного размера прилегающего рассматриваемого и (или) базового элемента данной детали.

Виды отклонений расположения поверхностей.

Отклонение от перпендикулярности плоскостей – отклонение угла между плоскостями от прямого угла (90°), выраженное в линейных единицах на длине нормируемого участка. Отклонение от параллельности плоскостей – разность наименьшего расстояния между плоскостями в пределах нормируемого участка.

Отклонение от соосности относительно базовой поверхности – наибольшее расстояние между осью рассматриваемой поверхности вращения и осью базовой поверхности на длине нормируемого участка.

Отклонение от симметричности относительно базового элемента

– наибольшее расстояние между плоскостью симметрии (осью) рассматриваемого элемента (элементов) и плоскостью симметрии базового элемента в пределах нормируемого участка.

Отклонение от симметричности относительно базовой оси определяется в плоскости, проходящей через базовую ось перпендикулярно к плоскости симметрии.

Отклонение от пересечения осей – наименьшее расстояние между номинально пересекающимися осями.

Допуск пересечения осей.

1. Допуск в диаметральном выражении – удвоенное наибольшее допускаемое значение отклонение от пересечения осей.

2. Допуск в радиусном выражении – наибольшее допускаемое отклонение от пересечения осей.

Позиционное отклонение – наибольшее расстояние между реальным расположением элемента (его центра, оси или плоскости симметрии) и его номинальным расположением в пределах нормируемого участка.

Отклонения наклона плоскости относительно плоскости или оси – отклонение угла между плоскостью и базовой плоскостью или базовой осью (прямой) от номинального угла, выраженное в линейных единицах, на длине нормируемого участка.

Измерение отклонений расположения поверхностей.

Выполнять такие измерения средствами, применяемыми для измерения размеров, затруднительно, так как измерять в подавляющем большинстве приходится в корпусных деталях машин, определяющих положение остальных деталей в машине. Возможны измерения с помощью подобранной группы универсальных средств измерения для единичного производства. Поэтому для измерений отклонений расположения поверхностей в серийном и массовом производстве изготовляют специальные средства, называемые измерительными приспособлениями.

ЛЕКЦИЯ № 13 СУММАРНЫЕ ОТКЛОНЕНИЯ ФОРМЫ

И РАСПОЛОЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ .

Основные понятия

Виды отклонений

При изготовлении деталей машин реальные отклонения формы и расположения поверхностей в большинстве случаев возникают одновременно, то есть поверхность элемента детали при обработке оказывается изготовленной с отклонением как по форме, так и по расположению от базы. Оба эти отклонения складываются (алгебраическая сумма), и возникают так называемые суммарные отклонения формы и расположения поверхности.

Суммарное отклонение формы и расположения - отклонение, являющееся результатом совместного проявления отклонения формы и отклонения расположения рассматриваемой поверхности или рассматриваемого профиля относительно заданных баз.

Радиальное биение разность наибольшего и наименьшего расстояний от точек реального профиля поверхности вращения до базовой оси в сечении плоскостью, перпендикулярной к базовой оси.

Торцовое биение разность наибольшего и наименьшего расстояний от точек реального профиля торцовой поверхности до плоскости, перпендикулярной к базовой оси.

Полное радиальное биение разность наибольшего и наименьшего расстояний от всех точек реальной поверхности в пределах нормируемого участка до базовой оси.

Допуск полного радиального биения – наибольшее допускаемое значение полного радиального биения.

Полное торцовое биение - разность наибольшего и наименьшего расстояний от всех точек торцовой поверхности до плоскости, перпендикулярной к базовой оси.

Допуск полного торцового биения – наибольшее допускаемое значение полного торцового биения.

Суммарное отклонение от параллельности и плоскостности - разность наибольшего и наименьшего расстояний от точек реальной поверхности до базовой плоскости в пределах нормируемого участка.

Суммарный допуск параллельности и плоскостности – наибольшее допускаемое значение суммарного отклонения от параллельности и плоскостности.

Суммарное отклонение от перпендикулярности и плоскостности - разность наибольшего и наименьшего расстояний от точек реальной поверхности до плоскости, перпендикулярной базовой плоскости или базовой оси в пределах нормируемого участка.

Суммарный допуск перпендикулярности и плоскостности - наибольшее допускаемое значение суммарного отклонения от перпендикулярности и плоскостности.

Суммарное отклонение от номинального наклона и плоскостности - разность наибольшего и наименьшего расстояний от точек реальной поверхности до плоскости, расположенной под заданным номинальным углом относительно базовой плоскости или базовой оси, в пределах нормируемого участка

Суммарный допуск от номинального наклона и плоскостности - наибольшее допускаемое значение суммарного отклонения от номинального наклона и плоскостности.

ЛЕКЦИЯ № 14 ШЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ,

ЕЁ НОРМИРОВАНИЕ И ИЗМЕРЕНИЕ

Основные понятия

Параметры шероховатости поверхностей

Обозначение шероховатости на чертежах

Все поверхности любой детали, независимо от способа их получения, имеют макpо- и микpонеpовности в виде выступов и впадин. Эти неровности, формирующие рельеф поверхности и определяющие ее качество, называют шероховатостью поверхности . Шероховатостью поверхности называют совокупность микронеровностей на поверхности детали.

В процессе формообразования деталей на их поверхности появляется шероховатость - ряд чередующихся выступов и впадин сравнительно малых размеров. Шероховатость может быть следом от резца или другого режущего инструмента, копией неровностей форм или штампов, может возникать вследствие вибраций, возникающих при резании, а также в результате действия других факто-ров.

Влияние шероховатости на работу деталей машин многообразно:

Шероховатость поверхности может нарушать характер сопряжения деталей за счет смятия или интенсивного износа выступов профиля;

В стыковых соединениях из-за значительной шероховатости снижается жесткость стыков;
шероховатость поверхности валов разрушает контактирующие с ними различного рода уплотнения;

Неровности, являясь концентраторами напряжений, снижают усталостную прочность деталей;

Шероховатость влияет на герметичность соединений, на качество гальванических и лакокрасочных покрытий;

Шероховатость влияет на точность измерения деталей;

Коррозия металла возникает и распространяется быстрее на грубо обработанных поверхностях и т.п.

Государственный стандарт на шероховатость поверхности устанавливает единый подход к определению величины шероховатости – основой для этого является профиль шероховатости и его параметры.

Сечение поверхности, перпендикулярной к ней плоскостью дает представление о профиле её рельефа: о количестве, форме и величине выступов и впадин неровностей (рис.1). Практически высота выступов и впадин микронеровностей поверхности находится в пределах от 0,08 до 500 мкм и более.

Базовая линия – это линия, по которой оценивается шероховатость.

Базовая длина участка l - длина базовой линии, используемая для выделения неровностей, характеризующих шероховатость поверхности.

Средняя линия профиля – линия, имеющая форму номинального профиля, с минимальным среднеквадратическим отклонением профиля, от этой линии отсчитывают все числовые значения для шероховатости.

Параметры шероховатости поверхности Ra, Rz, R max, Sm, S, tp

Условное обозначение параметра шероховатости	Наименование параметра шероховатости	Определение параметра шероховатости
	Среднее арифметическое отклонение профиля	Среднее арифметическое отклонение точек профиля в пределах базовой длины.
	Высота неровностей профиля по 10 точкам	Сумма средних арифметических абсолютных отклонений точек пяти наибольших минимумов и пяти наибольших максимумов профиля в пределах базовой длины.
	Наибольшая высота поверхностей профиля	Расстояние между линией выступов профиля и линией впадин профиля в пределах базовой длины.
	Средний шаг неровностей профиля	Среднее арифметическое значение шага неровностей профиля в пределах базовой длины.
	Средний шаг неровностей профиля по вершинам	Среднее арифметическое значение шага неровностей профиля по вершинам в пределах базовой длины.
	Относительная опорная длина профиля	Отношение опорной длины профиля к базовой длине, где "p" - значение уровня сечения профиля.

Обозначение шероховатости на чертежах. Структура обозначения:

Значения параметров шероховатости указывают на чертежах нижеследующим образом:

Ra указывается без символа, а другие параметры с символом.

При указании диапазона параметров записывают пределы в 2 сроки:

Номинальное значение параметра записывается с предельным отклонением

При указании нескольких параметров шероховатости их значения записывают в столбик, сверху вниз в следующем порядке: параметр высоты неровностей (Ra, Rz, Rmax), параметр шага неровностей (Sm,S), относительная опорная длина профиля (tp).

Если шероховатость нормируется параметром Ra или Rz из числа приведенных в таблице "Значения параметров Ra и Rz для указанных классов шероховатости" выше, то базовую длину в обозначении шероховатости не указывают.

В зависимости от требуемого вида обработки материалов используют нижеследующие значки шероховатости:


Рис.1 - вид обработки поверхности не устанавливается	Рис.2 - обработка поверхности со снятием слоя материала (токарная, фрезерование....)	Рис.3 - обработка поверхности без снятия слоя материала (ковка, литье....)
	Вид обработки поверхности указывается только в том случае, если другим видом обработки указанное качество поверхности не получить.
H=(1,5-3)h, h - примерно равна высоте размерных цифр

Методы и средства оценки шероховатости поверхности.

Шероховатость поверхности оценивают двумя основными методами: качественным и количественным.

Качественный метод оценки основан на сравнении обработанной поверхности с эталоном (образцом) поверхности посредством визуального сопоставления, сопоставления ощущений при ощупывании рукой (пальцем, ладонью, ногтем) и сопоставления результатов наблюдений под микроскопом.

Визуальным способом можно достаточно точно определять класс чистоты поверхности, за исключением весьма тонко обработанных поверхностей.

Эталоны, применяемые для оценки визуальным способом шероховатости поверхности, должны быть изготовлены из тех же материалов, с такой же формой поверхности и тем же методом, что и деталь.

Основные области применения образцов:

Контроль шероховатости труднодоступных поверхностей;

Оперативная оценка шероховатости детали на различных стадиях технологического процесса механообработки;

Использование в качестве рабочих образцов при контроле металла и металлоизделий.

Качественную оценку весьма тонко обработанных поверхностей следует производить с помощью микроскопа; можно пользоваться лупой с пятикратным и большим увеличением.

Количественный метод оценки заключается в измерении микронеровностей поверхности с помощью приборов: профилометров и профилографов-профилометров.

Профилометр - прибор для измерения неровностей поверхности с отсчитыванием результатов измерения на шкале в виде значений одного из параметров, используемых для оценки этих неровностей- шероховатости поверхности. Первые профилометры появились почти одновременно с профилографами. В профилометрах сигнал получается от датчика с алмазной иглой, перемещающейся перпендикулярно контролируемой поверхности. После электронного усилителя сигнал интегрируется для выдачи усреднённого параметра, количественно характери-ующего поверхностные неровности на определённой длине.

Профилограф - прибор для измерения неровностей поверхности и представления результатов в виде кривой линии (профилограммы), характеризующей волнистость и шероховатость поверхности. Обработку профилограммы осуществляют графоаналитическим способом. Принцип работы профилографа заключается в последовательном ощупывании поверхности иглой, перпендикулярной к контролируемой поверхности, преобразовании колебаний иглы оптическим или электрическим способом в сигналы, которые записываются на светочувствительную плёнку или бумагу. Первые профилографы появились во 2-й половине 30-х гг. 20 в. и представляли собой оптико-механические устройства с записью сигнала на кино- или фотоплёнку. В современных профилографах колебания иглы обычно преобразуются в колебания электрические напряжения с помощью индуктивных, ёмкостных, пьезоэлектрических и др. преобразователей. Профилографы состоят из трёх блоков: станина с измерительным столиком и приводом, электронный блок и записывающее устройство.

ЛЕКЦИЯ № 15 ПОНЯТИЕ О МЕТРОЛОГИИ. СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ

Роль измерений в современном обществе. Основные понятия в области метрологии

Краткие сведения из истории развития метрологии

Метрология как наука и область практической деятельности имеет древние корни. На протяжении развития человеческого общества измерения были основой взаимоотношений людей между собой, с окружающими предметами, природой. При этом вырабатывались определенные представления о размерах, формах, свойствах предметов и явлений, а также правила и способы их сопоставления. Раздробленность территорий и населяющих их народов обуславливала индивидуальность этих правил и способов. Поэтому появлялось множество единиц для измерения одних и тех же величин.

Наименования единиц и их размеров в давние времена давались чаще всего в соответствии с возможностью определения их без специальных устройств, т.е. ориентировались на те, что были "под руками и под ногами". В России в качестве единиц длины были пядь, локоть. Первоначально под пядью понимали максимальное расстояние между концами вытянутых большого и указательного пальцев взрослого человека. В XVI в. мерную пядь прировняли к четверти аршина, а в дальнейшем пядь как мера длины постепенно вышла из употребления.

Локоть как мера длины применялась в древние времена во многих государствах (на Руси, в Вавилоне, Египте и др. странах) и определялась как расстояние по прямой от локтевого сгиба до конца среднего пальца вытянутой руки (или большого пальца, или сжатого кулака). Естественно, размер локтя был различным.

Одной из основных мер длины в России долгое время была сажень (упоминается в летописях начала Х в.). Размер ее также был не постоянен. Применялись: простая сажень, косая сажень, казенная сажень и др. При Петре 1 по его Указу русские меры длины были согласованы с английскими мерами. Так одна сажень должна была равняться семи английским футам. В 1835 г. Николай 1 своим "Указом правительствующему Сенату" утвердил сажень в качестве основной меры длины в России. В соответствии с этим Указом за основную единицу массы был принят образцовый фунт, как кубический дюйм воды при температуре 13,3 градуса Реомюра в безвоздушном пространстве (фунт равнялся 409,51241 грамм).

Кроме перечисленных мер длины в России использовались и другие меры длины: аршин (0,7112 м), верста (в разные времена размер версты был различным). Для поддержания единства установленных мер еще в древние времена применялись эталонные (образцовые) меры, которые хранились в Церквях, т.к. Церкви являлись наиболее надежными местами для хранения ценных предметов. В принятом в 1134-1135г. уставе говорилось, что переданные на хранение епископу меры надлежало "блюсти без пакости, ни умаливати, ни умноживати и на всякий год взвешивати". Таким образом, уже в те времена производилась операция, которая позже стала называться поверкой.

За умышленно неправильное измерения, обман, связанные с применением мер, предусматривались строгие наказания («казнити близко смерти»).

По мере развития промышленного производства повышались требования к применению и хранению мер, стремление к унификации размеров единиц. Так, в 1736 г. российский Сенат образовал комиссию мер и весов. Комиссии предписывалось разработать эталонные меры, определить отношения различных мер между собой, выработать проект Указа по организации поверочного дела в России. Архивные материалы свидетельствуют о перспективности замыслов, которые предполагала реализовать комиссия. Однако из-за отсутствия средств, эти замыслы в то время не были реализованы.

В 1841 году в соответствии с принятым Указом "О системе Российских мер и весов", узаконившим ряд мер длины, объема и веса, было организовано при Петербургском монетном дворе Депо образцовых мер и весов - первое государственное поверочное учреждение. Основными задачами Депо являлись: хранение эталонов, составление таблиц русских и иностранных мер, изготовление менее точных по сравнению с эталонами образцовых мер и рассылка последних в регионы страны. Поверка мер и весов на местах была вменена в обязанность городским думам, управам и казенным палатам. Были организованы "ревизионные группы", включающие представителей местных властей и купечества, имеющие право изымать неверные или неклейменные меры, а владельцев таких мер привлекать к ответственности. Таким образом, в России были заложены основы единой государственной метрологической службы.

В начале ХVШв. появились книги, в которых содержалось описание действующей русской метрологической системы:

Л.Ф.Магницкого "Арифметика" (1703г.), "Роспись полевой книги" (1709г.). Позже, в 1849г. была издана первая научно-учебная книга Ф.И. Петрушевского "Общая метрология" (в двух частях), по которой учились первые поколения русских метрологов.

Важным этапом в развитии русской метрологии явилось подписание Россией метрической конвенции 20 мая 1875г. В этом же году была создана Международная организация мер и весов (МОМВ). Место пребывания этой организации- Франция (Севр). Ученые России принимали и принимают активное участие в работе МОМВ. В 1889г. в Депо образцовых мер и весов поступили эталоны килограмма и метра. В 1893 г. в Петербурге на базе Депо была образована Главная палата мер и весов, которую возглавлял до 1907г. великий русский ученый Д.И.Менделеев. В это время начали проводиться серьезные метрологические исследования. Д.И.Менделеев вложил много сил в развитие и совершенствование поверочного дела; была образована сеть поверочных палаток, осуществляющих поверку, клеймение и ремонт мер и весов, контроль за их правильным применением. В 1900 г. при Московском окружном пробирном управлении состоялось открытие Поверочной палатки торговых мер и весов. Так было положено начало организации метрологического института в Москве (в настоящее время - Всероссийский научно-исследовательский институт метрологической службы - ВИНИМС).

В годы советской власти метрология получила дальнейшее развитие. В 1918г. был принят декрет правительства Российской Федерации "О введении международной метрической системы мер и весов".

В 1930г. произошло объединение метрологии и стандартизации. Была проведена большая работа по изучению состояния метрологической деятельности. Опыт, полученный в эти годы, оказался полезным во время Великой Отечественной войны, когда потребовалось быстрое восстановление измерительного хозяйства на эвакуированных предприятиях и приспособление его к задачам военного производства. После окончания войны сеть поверочных и метрологических организаций начала быстро восстанавливаться. Были созданы новые метрологические институты.

В 1954г. был образован Комитет стандартов, мер и измерительных приборов при СМ СССР (в дальнейшем Госстандарт СССР). После распада СССР управление метрологической службой России осуществляет Государственный комитет РФ по стандартизации и метрологии (Госстандарт России).

В отличие от зарубежных стран управление метрологической службой в РФ осуществляется в рамках единой сферы управления, включающей и стандартизацию. Однако между этими видами деятельности существуют различия, которые углубляются по мере развития рыночных отношений. Если руководство метрологией и государственный метрологический надзор сохраняется в качестве важнейшей функции государственного управления, то стандартизация, в основу которой, судя по опыту стран с рыночной экономикой, положен диктат производителя, может претерпеть существенные изменения.

Роль измерений в современном обществе.

Основные понятия в области метрологии

Метрология (от греч. "метро"- мера, "логос" - учение) - наука об измерениях, методах и средствах обеспечения единства и требуемой точности измерений.

В современном обществе метрология как наука и область практической деятельности играют большую роль. Это связано с тем, что практически нет ни одной сферы человеческой деятельности, где бы не использовались результаты измерений. В нашей стране ежедневно исполняется свыше 20 миллиардов различных измерений. Измерения являются неотъемлемой частью большинства трудовых процессов. Затраты на обеспечение и проведение измерений составляют около 20 % от общих затрат на производство продукции.

Измерение – это нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств.

На основе измерений получают информацию о состоянии производственных, экономических и социальных процессов. Измерительная информация служит основой для принятия решений о качестве продукции при внедрении систем качества, в научных экспериментах и т.д. И только достоверность и соответствующая точность результатов измерений обеспечивает правильность принимаемых решений на всех уровнях управления. Получение недостоверной информации приводит к неверным решениям, снижению качества продукции, возможным авариям.

Для реализации положений большинства Законов РФ (например, "О защите прав потребите-ля", "О стандартизации", "О сертификации продукции и услуг", "Об энергосбережении" и др.) необходимо использование достоверной, и сопоставимой информации.

Эффективное сотрудничество с другими странами, совместные разработки научно-технических программ (например, в области освоения космоса, медицины, охраны окружающей среды и др.), дальнейшее развитие торговых отношений требует растущего взаимного доверия к измерительной информации, являющейся по существу основным объектом обмена при совместном решении научно-технических проблем, основой взаимных расчетов при торговых операциях, заключении контрактов на поставку материалов, изделий, оборудования. Создание единого подхода к измерениям гарантирует взаимопонимание, возможность унификации и стандартизации методов и средств измерений, взаимного признания результатов измерений и испытаний продукции в международной системе товарообмена.

Для количественного определения (измерения) того или иного параметра, характеристики продукции, процесса, явления, т.е. любого объекта измерения, необходимо:

выбрать параметры, характеристики, которые определяют интересующие нас свойства объекта;

установить степень достоверности с которой следует определять выбранные параметры, установить допуски, нормы точности и т.д.;

выбрать методы и средства измерений для достижения требуемой точности;

обеспечить готовность средств измерений выполнять свои функции привязкой средств измерений к соответствующим эталонам (посредством периодической поверки, калибровки средств измерений);

обеспечить учет или создание требуемых условий проведения измерений;

обеспечить обработку результатов измерений и оценку характеристик погрешностей.

Перечисленные положения представляют собой своеобразную цепь, изъятие из которой какого-нибудь звена неизбежно приводят к получению недостоверной информации, и как следствие, к значительным экономическим потерям и принятию ошибочных решений.

Возможность применения результатов измерений для правильного и эффективного решения любой измерительной задачи определяется следующими тремя условиями:

результаты измерений выражаются в узаконенных (установленных законодательством России) единицах;

значения показателей точности результатов измерений известны с необходимой заданной достоверностью;

значения показателей точности обеспечивают оптимальное в соответствии с выбранными критериями решение задачи, для которой эти результаты предназначены (результаты измерений получены с требуемой точностью).

Если результаты измерений удовлетворяют первым двум условиям, то о них известно все, что необходимо знать для принятия обоснованного решения о возможности их использования. Такие результаты можно сопоставлять, они могут использоваться в различных сочетаниях, различными людьми, организациями. В этом случае говорят, что обеспечено единство измерений - состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах и погрешности результатов не выходят за установленные границы с заданной вероятностью.

Третье из перечисленных выше условий определяет требование к точности применяемых методов и средств измерений. Недостаточная точность измерений приводит к увеличению ошибок контроля, к экономическим потерям. Завышенная точность измерений требует затрат на приобретение более дорогих средств измерений. Поэтому это требование является не только метрологическим, но и экономическим требованием, т.к. связано с затратами и потерями при проведении измерений (затраты и потери - экономические критерии).

Если при измерениях соблюдаются все три условия (обеспечивается единство и требуемая точность измерений), то говорят о метрологическом обеспечении. Под метрологическим обеспечением понимается установление и применение научных и организационных основ, технических средств, правил и норм, необходимых для достижения единства и требуемой точности измерений.

Научной основой метрологического обеспечения является метрология – наука об измерениях. Организационной основой является метрологическая служба России.

Техническими средствами являются : система средств измерений, эталонов, система передачи размеров единиц от эталона рабочим средствам измерений, система стандартных образцов, система стандартных справочных данных.

Правила и нормы по обеспечению единства измерений установлены в Законе РФ "Об обеспечении единства измерений" и в нормативных документах Государственной системы обеспечения единства измерений (ГСИ).

Переход России к рыночной экономике определил новые условия для деятельности отечественных фирм, предприятий и организаций в области метрологического обеспечения. С принятием Закона РФ "Об обеспечении единства измерений" (в апреле 1993г.) начался новый этап развития метрологии, который характеризуется переходом от административного принципа управления метрологической деятельностью к законодательному и в значительной степени гармонизацией российской системы измерений с международной практикой.

В Законе определены сферы деятельности, в которых соблюдение метрологических требований обязательно и на которые распространяется государственный метрологический надзор (статья 13):

здравоохранение, ветеринария, охрана окружающей среды, обеспечение безопасности труда;

торговые операции и взаимные расчеты между покупателем и продавцом, в том числе операции с применением игровых автоматов и устройств;

государственные учетные операции;

обеспечение обороны государства;

геодезические и гидрометеорологические работы;

банковские, налоговые, таможенные и почтовые операции;

производство продукции, поставляемой по контрактам для государственных нужд в соответствии с законодательством Российской Федерации;

испытания и контроль качества продукции в целях определения соответствия обязательным требованиям государственных стандартах Российской Федерации;

обязательная сертификация продукции и услуг;

измерения, проводимые по поручению органов суда, прокуратуры, арбитражного суда, государственных органов управления Российской Федерации;

регистрация национальных и международных рекордов.

Государственный надзор за обеспечением единства измерений осуществляют государственные инспекторы, права и обязанности которых также определены Законом.

Следует отметить, что в деятельности по метрологическому обеспечению участвуют не только метрологи, т.е. лица или организации, ответственные за единство измерений, но и каждый специалист: или как потребитель количественной информации, в достоверности которой он заинтересован, или как участник процесса ее получения и обеспечения достоверности измерений.

Современное состояние метрологического обеспечения требует высокой квалификации специалистов. Механическое перенесение зарубежного опыта в отечественные условия в настоящее время невозможно и специалистам необходимо иметь достаточно широкий кругозор, чтобы творчески подходить к выработке и принятию решений на основе измерительной информации. Это касается не только работников производственной сферы. Знания в области метрологии важны и для специалистов по реализации продукции, менеджеров, экономистов, которые должны использовать достоверную измерительную информацию в своей деятельности.

ЛЕКЦИЯ № 16 ВИДЫ И МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ

Виды измерения

Методы измерения

Виды измерения.

Прямое измерение – это измерение, при котором значение измеряемой величины определяют непосредственно по отсчетному устройству. Линейный размер можно установить непосредственно по шкалам линейки, рулетки, штангенциркуля, микрометра, действующую силу - динамометром, температуру - термометром и т.д. Например, измерение высоты h линейкой глубиномера штангенциркуля ШЦ-1.

Косвенное измерение – это измерение, при котором искомое значение величины определяют перерасчетом результатов прямых измерений величин, связанных с искомой величиной известной нам зависимостью. Косвенные измерения применяют в тех случаях, когда искомую величину невозможно или очень сложно измерить непосредственно, т. е. прямым видом измерения, или когда прямой вид измерения дает менее точный результат. Примерами косвенного вида измерения являются установление объема параллелепипеда перемножением трех линейных величин (длины, высоты и ширины), определенных с использованием прямого вида измерений, расчет мощности двигателя, определение удельного электрического сопротивления проводника по его сопротивлению, длине и площади поперечного сечения и т.д.

Контактное измерение – это измерение, при котором воспринимающее устройство средства измерения имеет механический контакт с поверхностью измеряемой де-тали. Например, измерения с помощью штангенциркулей, индикатора часового типа и т.д.

Бесконтактное измерение – это измерение, при котором воспринимающее устройство не имеет механического контакта с поверхностью измеряемой детали. Например, измерение элементов резьбы на микроскопе.

Совокупные измерения осуществляют одновременным измерением нескольких одноименных величин, при которых искомое значение находят решением системы уравнений, получаемых при прямых измерениях различных сочетаний этих величин. Примером совокупных измерений является калибровка гирь набора по известной массе одной из них и по результатам прямых сравнений масс различных сочетаний гирь.

Совместные измерения - одновременные измерения двух или нескольких не одноименных величин для нахождения зависимости между ними, например измерения объема тела, производимые с измерениями различных температур, обусловливающих изменение объема этого тела.

Абсолютные измерения основаны на прямых измерениях одной или нескольких физических величин. Примером абсолютного измерения может служить измерение диаметра или длины валика штангенциркулем или микрометром, а также измерение температуры термометром. Абсолютные измерения сопровождаются оценкой всей измеряемой величины.

Относительные измерения основаны на измерении отношения измеряемой величины, играющей роль единицы, или измерений величины по отношению к одноименной вели-чине, принимаемой за исходную. В качестве образцов часто используют образцовые меры в виде плоскопараллельных концевых мер длины.

Методы измерения.

Под методом измерений понимают совокупность приемов использования принципов и средств измерений. Принципы измерения определяют совокупность физических явлений, на которых основаны измерения. Все методы измерения поддаются систематизации и обобщению по общим характерным признакам. Наибольшее распространение получила метрологическая классификация методов измерений, в соответствии с которой методы измерений подразделяются на метод непосредственной оценки и метод сравнения с мерой.

Метод непосредственной оценки - это такой метод измерений, при котором значение величины определяют непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора прямого действия. В приборе прямого действия предусмотрено преобразование сигнала измерительной информации в одном направлении без применения обратной связи. Например, измерение температуры ртутным термометром. Для измерения методом непосредственной оценки применяют очень много приборов различных видов: манометры, амперметры, расходомеры, барометры и др. Достоинствами этого метода является быстрота получения результата измерения, возможность непосредственного наблюдения за изменениями измеряемой величины. Однако его точностные возможности ограничены погрешностями градуировки прибора.

Метод сравнения с мерой - это такой метод, при котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой. При этом используют прибор сравнения- измерительный прибор, предназначенный для непосредственного сравнения измеряемой величины с известной. Метод сравнения с мерой имеет разновидности, которые часто рассматриваются как самостоятельные методы измерений:

дифференциальный метод характеризуется измерением разности между измеряемой величиной и известной величиной, воспроизводимой мерой. Примером дифференциального метода может служить измерение вольтметром разности двух напряжений, из которых одно известно с большой точностью, а другое представляет собой искомую величину;

нулевой метод - при котором разность между измеряемой величиной и мерой сводится к нулю. При этом нулевой метод имеет то преимущество, что мера может быть во много раз меньше измеряемой величины, например взвешивание на весах, когда на одном плече находится взвешиваемый груз, а на другом - набор эталонных грузов;

метод замещения - метод сравнения с мерой, в котором измеренную величину замещают известной величиной, воспроизводимой мерой. Метод замещения применяется при взвешивании с поочередным помещением измеряемой массы и гирь на одну и ту де чашу весов;

метод совпадений - метод сравнения с мерой, в котором разность между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой мерой, измеряют, используя совпадение от-меток шкал или периодических сигналов. Примером использования данного метода может служить измерение длины при помощи штангенциркуля с нониусом

Метод сравнения с мерой точнее метода непосредственной оценки. Точностные возможности метода сравнения с мерой определяются в основном погрешностью изготовления применяемых мер.

ЛЕКЦИЯ № 17 ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ

Определение погрешности

Классификация погрешностей

На процесс измерения и получение результата измерения оказывает воздействие множество факторов: характер измеряемой величины, качество применяемых средств измерений, метод измерений, условия измерения (температура, влажность, давление и т.п.), индивидуальные особенности оператора (специалиста, выполняющего измерения) и др. Под влиянием этих факторов результат измерений будет отличаться от истинного значения измеряемой величины.

Отклонение результата измерений от истинного значения измеряемой величины называют погрешностью измерения.

Это теоретическое определение погрешности, т.к. как истинное значение величины неизвестно. При метрологических работах вместо истинного значения используют действительное значение, за которое принимают обычно показание эталонов. В практической деятельности вместо истинного значения используют его оценку.

По форме числового выражения погрешности измерений подразделяют на:

Абсолютные погрешности – это разность между значением величины, полученным при измерении, и ее истинным значением, выражаемая в единицах измеряемой величины.

Относительная погрешность определяется отношением абсолютной погрешности к истинному значению измеряемой величины. Например, вагон массой 50 т измерен с абсолютной погрешностью ± 50 кг, относительная погрешность составляет ± 0,1 %.

По характеру проявления погрешности измерений подразделяют на:

Систематическая погрешность остается постоянной или изменяется по определенному закону при повторных измерениях одной и той же величины. Если известны причины, вызывающие появление систематических погрешностей, то их можно обнаружить и исключить из результатов измерений.

Случайная погрешность изменяется случайным образом при повторных измерениях одной и той же величины. Случайные погрешности относятся к случайным величинам (событиям, явлениям). В отличие от систематических погрешностей случайные погрешности нельзя исключить из результатов измерений. Однако их влияние может быть уменьшено путем применения специальных способов обработки результатов измерений, основанных на положениях теории вероятности и математической статистики.

Грубая погрешность измерения - погрешность, значение которой существенно выше ожидаемой.

В зависимости от последовательности причины возникновения различают следующие виды погрешностей:

Инструментальная погрешность - составляющая погрешности измерения, зависящая от погрешностей применяемых средств. Эти погрешности определяются качеством изготовлении самих измерительных приборов.

Погрешность метода измерения - составляющая погрешности измерения, вызванная несовершенством метода измерений.

Погрешность настройки - составляющая погрешности измерения, возникающая из-за несовершенства осуществления процесса настройки.

Погрешность отсчёта - составляющая погрешности измерения, вызванная недостаточно точным считыванием показаний средств измерений.

Погрешность поверки - составляющая погрешности измерений, являющаяся следствием несовершенства поверки средств измерений. Погрешности от измерительного усилия действуют в случае контактных измерительных приборов. При оценке влияния измерительного усилия на погрешность измерения, необходимо выделить упругие деформации установочного узла и деформации в зоне контакта измерительного наконечника с деталью.

Влияющая физическая величина - физическая величина, не измеряемая данным средством, но оказывающая влияние на результаты измеряемой величины, например: температура и давление окружающей среды; относительная влажность и др. отличные от нормальных значений.

Погрешность средства измерения, возникающая при использовании его в нормальных условиях, когда влияющие величины находятся в пределах нормальной области значений, называют основной.

Если значение влияющей величины выходит за пределы нормальной области значений, появляется дополнительная погрешность.

Нормальные условия применения средств измерений - условия их применения, при которых влияющие величины имеют, нормальные значения пли находятся в пределах нормальной (рабочей) области значений. Нормальные условия выполнения линейных и угловых измерений и поверки регламентированы соответственно ГОСТ 8.050-73 и ГОСТ 8.395-80.

Нормальная температура при проведении измерений равна 20 °C (293 K), при этом рабочая область температур составляет 20 °C ± 1°.

Температурные погрешности вызываются температурными деформациями. Они возникают из-за разности температур объекта измерения и средства измерения. Существуют два основных источника, обуславливающих погрешность от температурных деформаций: отклонение температуры воздуха от 20 °C и кратковременные колебания температуры воздуха в процессе измерения.

Субъективные погрешности - погрешности, зависящие от оператора. Возможны четыре вида субъективных погрешностей:

погрешность отсчитывания - возникает из-за видимого изменения относительных положений отметок шкалы вследствие перемещения глаза наблюдателя - погрешность параллакса. Параллакс – это кажущееся смещение указателя относительно штриха шкалы, вызванное сдвигом глаза наблюдателя с перпендикуляра, опущенного через указатель на плоскость шкалы

погрешность присутствия - проявляется в виде влияния теплоизлучения оператора на температуру окружающей среды, а тем самым и на измерительное средство;

погрешность действия – вносится оператором при настройке прибора;

профессиональные погрешности - связаны с квалификацией оператора, с отношением его к процессу измерения.

Результат наблюдения - значение величины, полученное при отдельном наблюдении.

Результат измерения - значение величины, найденное в процессе измерения, после обработки результатов наблюдения.

Стабильность средства измерений - качественная характеристика средства измерений, отражающая неизменность во времени его метрологических свойств.

Для характеристики качества измерений применяют такие термины, как точность, правильность, сходимость и воспроизводимость измерений.

Точность измерений - качество измерений, отражающее близость их результатов к истинному значению измеряемой величины. Высокая точность измерений соответствует малым погрешностям всех видов, как систематических, так и случайных.

Правильность измерений - качество измерений, отражающее близость к нулю систематических погрешностей в их результатах. Результаты измерений правильный постольку, поскольку они не искажены систематическими погрешностями.

Сходимость измерений - качество измерений, отражающее близость друг к другу результатов измерений, выполняемых в одинаковых условиях (одним и тем же средством измерений, одним и тем же оператором). Для методик выполнения измерений сходимость измерений является одной из важнейших характеристик.

Воспроизводимость измерений - качество измерений, отражающее близость друг к другу результатов измерений, выполняемых в различных условиях (в различное время, в разных местах, разными методами и средствами измерений). В процедурах испытаний продукции воспроизводимость является одной из важнейших характеристик.

В Законе РФ "Об обеспечении единства измерений" установлено, что положения этого Закона направлены на защиту интересов граждан, правопорядка и экономики страны от последствий недостоверных результатов измерений.

Для реализации положения Закона любая измерительная информация (приводимая в нормативных и технических документах, справочных пособиях и научно-технической литературе и др.), предназначенная для практического использования, должна сопровождаться указанием характеристик погрешности измерений.

Список литературы

Ганевский Г.М., Гольдин И.И. Допуски, посадки и технические измерения в машиностроении. М.: Высшая школа, 1987г.

Зайцев С.А, Куранов А.Д., Толстов А.Н. Допуски и технические измерения. М.: Издательский центр «Академия», 2012.

Покровский Б.С., Евстигнеев Н.А. Технические измерения в машиностроении. М.: Изд. центр Академия, 2012 г.

Интернет- ресурсы:

Www.i-mash.ru/ (ГОСТ 25346-89. ЕДИНАЯ СИСТЕМА ДОПУСКОВ И ПОСАДОК. Общие положения, ряды допусков и основных отклонений);

Www.standartizac.ru/ (Справочник «Стандартизация»).

Лекция

Тема № 5 Допуски и посадки

Введение

В процессе разработки изделия (машины, агрегата, узла) необходимо исходить из заданного уровня стандартизации и унификации, который определяется коэффициентами применяемости, повторяемости и межпроектной унификации. С повышением значений этих коэффициентов повышается экономическая эффективность разрабатываемого изделия в процессе его производства и эксплуатации. Для повышения уровня стандартизации и унификации необходимо, уже на стадии при проектирования изделия, использовать большее число составных частей, выпускаемых промышленностью, и стремиться к разумному ограничению разработки оригинальных составных частей. При этом, основным вопросом в процессе разработки является точность взаимозаменяемых деталей, узлов и комплектующих изделий, прежде всего по геометрическим параметрам.

Взаимозаменяемость деталей, узлов и агрегатов позволяет осуществить агрегатирование, как один из методов стандартизации, организовать поставку запасных частей, облегчить ремонт, особенно в сложных условиях, сведя его к простой замене изношенных частей.

Взаимозаменяемость - свойство независимо изготовленных деталей занимать свое место в сборочной единице без дополнительной механической или ручной обработки при сборке, обеспечивая при этом нормальную работу собираемых изделий (узлов, механизмов).

Из самого определения взаимозаменяемости следует, что она является предпосылкой расчленения производства, т.е. независимого изготовления деталей, узлов, агрегатов, которые в последующем собираются последовательно в сборочные единицы, а сборочные единицы - в общую систему (механизм, машину, прибор). Сборку можно вести двумя способами: с подгонкой и без подгонки собираемых деталей или сборочных единиц. Сборку без подгонки применяют в массовом и поточном производствах, а с подгонкой - в единичном и мелкосерийном. При сборке без подгонки детали должны быть изготовлены с необходимой точностью. Однако взаимозаменяемость не обеспечивается одной только точностью геометрических параметров. Необходимо, чтобы материал, долговечность деталей, сборочных единиц и комплектующих изделий был согласован с назначением и условиями работы конечного изделия. Такая взаимозаменяемость называется функциональной , а взаимозаменяемость по геометрическим параметрам является частным видом функциональной взаимозаменяемости.

Взаимозаменяемость бывает полная и неполная, внешняя и внутренняя.

Полная взаимозаменяемость позволяет получить заданные показатели качества без дополнительных операций в процессе сборки.

При неполной взаимозаменяемости во время сборки сборочных единиц и конечных изделий допускаются операции, связанные с подбором и регулировкой некоторых деталей и сборочных единиц. Она позволяет получать заданные технические и эксплуатационные показатели готовой продукции при меньшей точности деталей. При этом, функциональная взаимозаменяемость должна быть только полной, а геометрическая - как полной, так и неполной.

Внешняя взаимозаменяемость - это взаимозаменяемость узлов и комплектующих изделий по эксплуатационным параметрам и присоединительным размерам. Например, замена электродвигателя. Его эксплуатационными параметрами будут - мощность, частота вращения, напряжение, ток; к присоединительным размерам относятся диаметры, число и расположение отверстий в лапах электродвигателя и др.

Внутренняя взаимозаменяемость обеспечивается точностью параметров, которые необходимы для сборки деталей в узлы, а узлов в механизмы. Например, взаимозаменяемость шарикоподшипников или роликов подшипников качения, узлов ведущего и ведомого валов коробки передач и т.д.

Принципы взаимозаменяемости распространяются на детали, сборочные единицы, комплектующие изделия и конечную продукцию.

Взаимозаменяемость обеспечивается точностью параметров изделий, в частности - размерами. Однако, в процессе изготовления неизбежно возникают погрешности Х, численные значения которых находят по формуле

где Х - заданное значение размера (параметра);

Хi - действительное значение этого же параметра.

Погрешности подразделяются на систематические, случайные и грубые (промахи).

Влияние случайных погрешностей на точность измерения можно оценивать методами теории вероятностей и математической статистики. Многочисленными опытами доказано, что распределение случайных погрешностей чаще всего подчиняется закону нормального распределения, который характеризуется кривой Гаусса (рисунок 1).

Рисунок 1 - Законы распределения случайных погрешностей

а - нормальный; б – Максвелла; в – треугольника (Симпсона); г - равновероятностный.

Максимальная ордината кривой соответствует среднему значению данного размера (при неограниченном числе измерений называется математическим ожиданием и обозначается М(Х).

По оси абсцисс откладывают случайные погрешности или отклонения от . Отрезки, параллельные оси ординат, выражают вероятность появления случайных погрешностей соответствующей величины. Кривая Гаусса симметрична относительно максимальной ординаты. Поэтому отклонения от одинаковой абсолютной величины, но разных знаков одинаково возможны. Форма кривой показывает, что малые отклонения (по абсолютному значению) появляются значительно чаще, чем большие, а появление весьма больших отклонений практически маловероятно. Поэтому допустимые погрешности ограничиваются некоторыми предельными значениями (V - практическое поле рассеяния случайных погрешностей, равное разности между наибольшими и наименьшими измеренными размерами в партии деталей). Значение определяют из условия достаточной точности при оптимальных затратах на изготовление изделий. При регламентированном поле рассеяния за пределы может выходить не более чем 2,7 % случайных погрешностей. Это значит, что из 100 обработанных деталей может оказаться не более трех бракованных. Дальнейшее уменьшение процента появления бракованных изделий в технико-экономическом отношении не всегда целесообразно, т.к. приводит к чрезмерному увеличению практического поля рассеяния, а, следовательно, увеличению допусков и снижению точности изделий. Форма кривой зависит от методов обработки и измерения изделий; точные методы дают кривую 1, имеющую поле рассеяния V1; методом высокой точности соответствует кривая 2, для которой V2V1).

В зависимости от принятого технологического процесса, объема производства и других обстоятельств, случайные погрешности могут распределяться не по закону Гаусса, а по равновероятностному закону (рис.1б), по закону треугольника (рис.1в), по закону Максвелла (рис.1г) и др. Центр группирования случайных погрешностей может совпадать с координатой среднего размера (рис.1а) или смещаться относительно ее (рис.1г).

Нельзя полностью устранить влияние причин, вызывающих погрешности обработки и измерения, можно лишь уменьшить погрешность, применяя более совершенные технологические процессы обработки. Точность размера (любого параметра) называют степень приближения действительного размера к заданному, т.е. точность размера определяется погрешностью. С уменьшением погрешности точность увеличивается и наоборот.

На практике взаимозаменяемость обеспечивается ограничением погрешностей. С уменьшением погрешностей действительные значения параметров, в частности размеров, приближаются к заданным. При небольших погрешностях действительные размеры так мало отличатся от заданных, что их погрешность не ухудшает работоспособность изделий.

2.Допуски и посадки. Понятие о квалитете

Основные термины и определения установлены ГОСТ 25346, ГОСТ 25347, ГОСТ 25348 устанавливают допуски и посадки для размеров менее 1 мм, до 500 мм, свыше 500 до 3150 мм.

Вывод формул (7) и (8) производится из следующих соображений. Как следует из формул (2) и (3) наибольший и наименьший предельные размеры равны суммам номинального размера и соответствующего предельного отклонения:

(9)

(10)

Подставив в формулу (5) значения предельных размеров из формулы

Сократив подобные члены, получим формулу (7). Аналогично выводится формула (8).

Рисунок - Поля допусков отверстия и вала при посадке с зазором (отклонения отверстия положительные, отклонения вала отрицательные)

Допуск всегда является положительной величиной независимо от способа его вычисления.

ПРИМЕР. Вычислить допуск по предельным размерам и отклонениям. Дано: = 20,010 мм; = 19,989 мм; = 10 мкм; = -11 мкм.

1). Вычисляем допуск через предельные размеры по формуле (6):

Td = 20,010 - 19,989 = 0,021 мм

2). Вычисляем допуск по предельным отклонениям по формуле (8):

Td = 10 - (-11) = 0,021 мм

ПРИМЕР . По заданным условным обозначениям вала и отверстия (вал -  , отверстие  20), определить номинальный и предельные размеры, отклонения и допуски (в мм и мкм).

2.2 Единицы допуска и понятие о квалитетах

Точность размеров определяется допуском - с уменьшением допуска точность повышается, и наоборот.

Каждый технологический метод обработки деталей характеризуется своей экономически обоснованной оптимальной точностью, но практика показывает, что с увеличением размеров возрастают технологические трудности обработки деталей с малыми допусками и оптимальные допуски при неизменных условиях обработки несколько увеличиваются. Взаимосвязь между экономически достижимой точностью и размерами выражается условной величиной, называемой единицей допуска.

Единица допуска () выражает зависимость допуска от номинального размера и служит базой для определения стандартных допусков.

Единицу допуска, мкм, вычисляют по формулам:

для размеров до 500 мм

для размеров свыше 500 до 10000 мм

где - средний диаметр вала в мм.

В приведенных формулах первое слагаемое учитывает влияние погрешностей обработки, а второе - влияние погрешностей измерений и температурных погрешностей.

К размерам, даже имеющим одинаковые значение, могут предъявляться различные требования в отношении точности. Это зависит от конструкции, назначения и условий работы детали. Поэтому вводится понятие квалитет .

Квалитет - характеристика точности изготовления детали, определяемая совокупностью допусков, соответствующих одинаковой степени точности для всех номинальных размеров.

Допуск (Т) для квалитетов, за некоторым исключением, устанавливают по формуле

где а - число единиц допуска;

i(I) - единица допуска.

По системе ИСО для размеров от 1 до 500 мм установлено 19 квалитетов . Под каждым из них понимают совокупность допусков, обеспечивающих постоянную относительную точность для определенного диапазона номинальных размеров.

Допуска 19 квалитетов в порядке убывания точности ранжируют: 01, 0, 1, 2, 3,..17, и условно обозначают IT01, IT0, IT1...IT17. здесь IT - это допуска отверстий и валов, что означает “допуск ИСО”.

В пределах одного квалитета “а” постоянна, поэтому все номинальные размеры в каждом квалитете имеют одинаковую степень точности. Однако допуски в одном и том же квалитете для разных размеров все же изменяются, так как с увеличением размеров увеличивается единица допуска, что следует из выше приведенных формул. При переходе от квалитетов высокой точности к квалитетам грубой точности допуски увеличиваются вследствие увеличения числа единиц допуска, поэтому в разных квалитетах изменяется точность одних и тех же номинальных размеров.

Из всего изложенного следует, что:

Единица допуска зависит от размера и не зависит от назначения, условий работы и способов обработки деталей, то есть единица допуска позволяет оценить точность различных размеров и является общей мерой точности или масштабом допусков разных квалитетов;

Допуски одинаковых размеров в разных квалитетах различны, так как зависят от числа единиц допуска “а”, то есть квалитеты определяют точность одинаковых номинальных размеров;

Различные способы обработки деталей обладают определенной экономически достижимой точностью: “черновое” точение позволяет обрабатывать детали с грубыми допусками; для обработки с весьма малыми допусками применяют тонкое шлифование и т.д., поэтому квалитеты фактически определяют технологию обработки деталей.

Область применения квалитетов:

Квалитеты от 13-го до 18-го используют для параметров деталей, не образующих сопряжений и не оказывающих определяющего влияния на работоспособность изделий.Предельные отклонения определяют по ГОСТ 25346-89 .

Условное обозначение полей допусков по ГОСТ 25347-82 .

Условное обозначение предельных отклонений и посадок

Предельные отклонения линейных размеров указывают на чертежах условными (буквенными) обозначениями полей допусков или числовыми значениями предельных отклонений, а также буквенными обозначениями полей допусков с одновременным указанием справа в скобках числовых значений предельных отклонений (рис. 5.6, а... в). Посадки и предельные отклонения размеров деталей, изображенных на чертеже в собранном виде, указывают дробью: в числителе - буквенное обозначение или числовое значение предельного отклонения отверстия либо буквенное обозначение с указанием справа в скобках его числового значения, в знаменателе - аналогичное обозначение поля допуска вала (рис. 5.6, г, д). Иногда для обозначения посадки указывают предельные отклонения только одной из сопрягаемых деталей (рис.5.6, е).

Рис. 5.6. Примеры обозначения полей допусков и посадок на чертежах

В условных обозначениях полей допусков обязательно указывать числовые значения предельных отклонений в следующих случаях: для размеров, не включенных в ряд нормальных линейных размеров, например 41,5 H7(+0,025); при назначении предельных отклонений, условные обозначения которых не предусмотрены ГОСТ 25347-82 например, для пластмассовой детали (рис. 5.6, ж).

Предельные отклонения следует назначать для всех размеров, проставленных на рабочих чертежах, включая несопрягаемые и неответственные размеры. Если предельные отклонения для размера не назначены, возможны лишние затраты (когда стремятся получить этот размер более точным, чем нужно) или увеличение массы детали и перерасход металла.

Для поверхности, состоящей из участков с одинаковым номинальным размером, но разными предельными отклонениями, наносят границу между этими участками тонкой сплошной линией и номинальный размер с соответствующими предельными отклонениями указывают для каждого участка отдельно.

Точность гладких элементов металлических деталей, если для них отклонения не указывают непосредственно после номинальных размеров, а оговаривают общей записью, нормируют либо квалитетами (от12 до 17 для размеров от 1 до 1000 мм), обозначаемыми IT, либо классами точности (точный, средний, грубый и очень грубый), установленными ГОСТ 25670-83. Допуски по классам точности обозначают t1, t2, t3 и t4 - соответственно для классов точности - точный, средний, грубый и очень грубый.

Неуказанные предельные отклонения для размеров валов и отверстий допускается назначать как односторонними, так и симметричными; для размеров элементов, не относящихся к отверстиям и валам, назначают только симметричные отклонения. Односторонние предельные отклонения можно назначать как по квалитетам (+IT или -IT), так и по классам точности (± t/2), но допускается и по квалитетам (± Т/2). Квалитету 12 соответствует класс точности «точный», квалитету 14 - «средний», квалитету 16 - «грубый», квалитету 17 - «очень грубый». Числовые значения неуказанных предельных отклонений приведены в ГОСТ 25670-83. Для размеров металлических деталей, обработанных резанием, неуказанные предельные отклонения предпочтительно назначать по квалитету 14 или классу точности «средний». Неуказанные предельные отклонения узлов, радиусов закругления и фасок назначают по ГОСТ 25670-83 в зависимости от квалитета или класса точности неуказанных предельных отклонений линейных размеров.

Соединение деталей (сборочных единиц) должно обеспечивать точность их положения или перемещения, надежность эксплуатации и простоту ремонта. В этой связи к конструкции соединений могут предъявляться различные требования. В одних случаях необходимо получить подвижное соединение с зазором, в других - неподвижное соединение с натягом.

Зазором S называют разность размеров отверстия и вала, если размер отверстия больше размера вала, т.е. S = D - d .

Натягом N называют разность размеров отверстия и вала, если размер вала больше размера отверстия. При подобном соотношении диаметров d и D натяг можно считать отрицательным зазором, т.е.

N = - S = - (D - d ) = d - D , (12)

Зазоры и натяги обеспечиваются не только точностью размеров отдельно взятых деталей, но, главным образом, соотношением размеров сопрягаемых поверхностей - посадкой.

Посадкой называют характер соединения деталей, определяемый величиной получающихся в нем зазоров или натягов.

В зависимости от расположения полей допусков отверстия и вала посадки подразделяют на три группы:

Посадки с зазором (обеспечивают зазор в соединении);

Посадки с натягом (обеспечивают натяг в соединении);

Переходные посадки (дают возможность получать в соединениях как зазоры, так и натяги).

Посадки с зазором характеризуются предельными зазорами - наибольшим и наименьшим. Наибольший зазор Smax равен разности наибольшего предельного размера отверстия и наименьшего предельного размера вала. Наименьший зазор Smin равен разности наименьшего предельного размера отверстия и наибольшего предельного размера вала. К посадкам с зазором относятся также посадки, в которых нижняя граница поля допуска отверстия совпадает с верхней границей поля допуска вала.

Для образования натяга диаметр вала до сборки обязательно должен быть больше диаметра отверстия. В собранном состоянии диаметры обеих деталей в зоне сопряжения уравниваются. Наибольший натяг Nmax равен разности наибольшего предельного размера вала и наименьшего предельного размера отверстия. Наименьший натяг Nmin равен разности наименьшего предельного размера вала и наибольшего предельного размера отверстия.

Nmax= dmax-Dmin; Nmin= dmin-Dmax.

Предельные натяги, как и предельные зазоры, удобно вычислять через предельные отклонения:

, (13)

Переходные посадки. Основной особенностью переходных посадок является то, что в соединениях деталей, относящихся к одним и тем же партиям, могут получаться или зазоры, или натяги. Переходные посадки характеризуются наибольшими зазорами и наибольшими натягами.

На основании расчетов сделаем следующие выводы:

Так как отрицательные зазоры равны положительным натягам и наоборот, то для определения в переходной посадке значений Smax и Nmax достаточно вычислить оба предельных зазора или оба предельных натяга;

При правильном вычислении Smin или Nmin обязательно окажутся отрицательными, и по абсолютным значениям будут равняться соответственно Nmax или Smax .

Допуск посадки ТП равен сумме допусков отверстия и вала. Для посадок с зазором допуск посадки равен допуску зазора или разности предельных зазоров:

ТП = TS = Smax - Smin , (14)

Аналогично можно доказать, что для посадок с натягом допуск посадки равен допуску натяга или разности натягов:

ТП = TN = Nmax - Nmin , (15)

3.1 Посадки в системе отверстия и в системе вала

Деталь, у которой положение поля допуска не зависит от вида посадки, называют основной деталью системы. Основная деталь - это деталь, поле допуска которой является базовым для образования посадок, установленных в данной системе допусков и посадок.

Основное отверстие - отверстие, нижнее отклонение которого равно нулю EI = 0. У основного отверстия верхнее отклонение всегда положительное и равно допуску ES = 0 = Т; поле допуска расположено выше нулевой линии и направлено в сторону увеличения номинального размера.

Основной вал - вал, верхнее отклонение которого равно нулю es = 0. У основного вала Td = 0(ei) = поле допуска расположено ниже нулевой линии и направлено в сторону уменьшения номинального размера.

В зависимости от того, какая из двух сопрягаемых деталей является основной, системы допусков и посадок включают два ряда посадок: посадки в системе отверстия - различные зазоры и натяги получаются соединением различных валов с основным отверстием; посадки в системе вала - различные зазоры и натяги получаются соединением различных отверстий с основным валом.

В системе вала предельные размеры отверстий для каждой посадки различны, и для обработки потребуется три комплекта специальных инструментов. Посадки системы вала применяют при соединении нескольких деталей с гладким валом (штифтом) по разным посадкам. Например, в приборостроении точные оси малого диаметра (менее 3 мм) часто изготовляют из гладких калиброванных прутков.

Для получения разнообразных посадок в системе отверстия требуется значительно меньше специальных инструментов для обработки отверстий. По этой причине данная система имеет преимущественное применение в машиностроении.

Дополнительно

Калибры для гладких цилиндрических деталей. Калибры являются основным средством контроля деталей. Их используют для ручного контроля и широко применяют в автоматических средствах контроля деталей. Калибры обеспечивают высокую надежность контроля.

По назначению калибры делят на две основные группы: рабочие калибры - проходные Р-ПР и непроходные - Р-НЕ; контрольные калибры - К-РП, К-НЕ и К-И.

Рабочие калибры ПР и НЕ предназначены для контроля изделий в процессе их изготовления. Этими калибрами пользуются рабочие и контролеры ОТК завода-изготовителя.

Рабочие калибры называют предельными, так как их размеры соответствуют предельным размерам контролируемых деталей. Предельные калибры позволяют определить, находятся ли действительные размеры деталей в пределах допуска. Деталь считают годной, если она проходит в проходной калибр и не проходит в непроходной калибр.

Номинальными размерами калибров называют размеры, которые должны были бы иметь калибры при идеально точном их изготовлении. При этом условии номинальный размер проходной скобы будет равен наибольшему предельному размеру вала, а номинальный размер непроходной скобы - наименьшему предельному размеру вала. Номинальный размер проходной пробки будет равен наименьшему предельному размеру отверстия, а номинальный размер непроходной пробки - наибольшему предельному размеру отверстия.

К контролю предъявляют следующие требования: контроль должен быть высокопроизводительным; время, потребное для контроля, должно быть по возможности меньше времени, необходимого для изготовления детали; контроль должен быть надежным и экономически целесообразным.

Экономическая целесообразность контроля определяется стоимостью контрольных средств, износоустойчивостью измерительных поверхностей, величиной сужения табличного поля допуска детали.

Например, наибольшее сужение поля допуска получается в том случае, когда действительные размеры калибров совпадают с их предельными размерами, расположенными внутри поля допуска детали.

Суженный за счет калибров табличный допуск называется производственным. Расширенный за счет калибров допуск называется гарантированным. Чем меньше производственный, тем дороже обходится изготовление деталей, особенно в более точных квалитетах.

Предельными калибрами проверяют годность деталей с допуском от IT6 до IT 17, особенно в массовом и крупносерийном производствах.

В соответствии с принципом Тейлора проходные пробки и кольца имеют полные формы и длины, равные длинам сопряжении, а непроходные калибры часто имеют неполную форму: например, применяют скобы вместо колец, а также пробки, неполные по форме поперечного сечения и укороченные в осевом направлении. Строгое соблюдение принципа Тейлора сопряжено с определенными практическими неудобствами.

Контрольные калибры К -И применяют для установки регулируемых калибров-скоб и контроля нерегулируемых калибров-скоб, которые являются непроходными и служат для изъятия из эксплуатации вследствие износа проходных рабочих скоб. Несмотря на малый допуск контрольных калибров, они все же искажают установленные поля допусков на изготовление и износ рабочих калибров, поэтому контрольные калибры по возможности не следует применять. Целесообразно, особенно в мелкосерийном производстве, контрольные калибры заменять концевыми мерами или использовать универсальные измерительные приборы.

ГОСТ 24853-81 на гладкие калибры устанавливает следующие допуски на изготовление: Н - рабочих калибров (пробок) для отверстий (рис. 5.9, a) (Hs - тех же калибров, но со сферическими измерительными поверхностями); Н\ - калибров (скоб) для валов (рис. 5.9, б); Нр - контрольных калибров для скоб.

Для проходных калибров, которые в процессе контроля изнашиваются, кроме допуска на изготовление, предусматривается допуск на износ. Для размеров до 500 мм износ калибров ПР с допуском до IT 8 включительно может выходить за границу поля допуска деталей на величину у для пробок и у1 для скоб; для калибров ПР с допусками от IT 9 до IT17 износ ограничивается проходным пределом, т.е. у = 0 и у1 =0. Следует отметить, что поле допуска на износ отражает средний возможный износ калибра.

Для всех проходных калибров поля допусков Н (Н s) и Н1 сдвинуты внутрь поля допуска изделия на величину z для калибров-пробок и z1 для калибров-скоб.

При номинальных размерах свыше 180 мм поле допуска непроходного калибра также сдвигается внутрь поля допуска детали на величину а для пробок и а] для скоб, создавая так называемую зону безопасности, введенную для компенсации погрешности контроля калибрами соответственно отверстий и валов. Поле допуска калибров НЕ для размеров до 180 мм симметрично и соответственно  = 0 и l =0.

Сдвиг полей допусков калибров и границ износа их проходных сторон внутрь поля допуска детали позволяет устранить возможность искажения характера посадок и гарантировать получение размеров годных деталей в пределах установленных полей допусков.

По формулам ГОСТ 24853-81 определяют исполнительные размеры калибров. Исполнительными называют предельные размеры калибра, по которым изготовляют новый калибр. Для определения этих размеров на чертеже скобы проставляют наименьший предельный размер с положительным отклонением; для пробки и контрольного калибра - их наибольший предельный размер с отрицательным отклонением.

При маркировке на калибр наносят номинальный размер детали, для которого предназначен калибр, буквенное обозначение поля допуска изделия, числовые значения предельных отклонений изделия в миллиметрах (на рабочих калибрах), тип калибра (например, ПР, НЕ, К -И) и товарный знак завода-изготовителя.

Заключение

На сегодняшнем занятии мы рассмотрели следующие учебные вопросы:

Общие сведения о взаимозаменяемости.

Допуски и посадки. Понятие о квалитете.

Выбор системы посадок, допусков и квалитетов.

Задание на самоподготовку

(1 час на самоподготовку)

Дополнить конспект лекции.

Получить литературу:

Основная

Дополнительная

1. Сергеев А.Г., Латышев М.В., Терегеря В.В. Стандартизация, метрология, сертификация. Учебное пособие. – М.: Логос, 2005. 560 с.(стр. 355-383)

2. Лифиц И.М. Стандартизация, метрология и сертификация. Учебник. 4-е изд. –М.: Юрайт. 2004. 335 с.

3. Эксплуатация вооружения химических войск и средств защиты. Учебное пособие. ВАХЗ, дсп. 1990. (инв. 2095).

4. Контроль качества разработки и производства ВВТ. Под редакцией А.М. Смирнова. дсп. 2003. 274 с. (инв. 3447).

В ходе занятия быть готовыми:

1. Ответить на вопросы преподавателя.

Представить рабочие тетради с отработанными вопросами согласно задания.

Литература

взаимозаменяемость деталь механический обработка

1. Стандартизация, метрология, сертификация. Под ред. Смирнова А.М. ВУ РХБЗ, дсп, 2001. 322 с. (инв. 3460).

2. Сергеев А.Г., Латышев М.В., Терегеря В.В. Стандартизация, метрология, сертификация. Учебное пособие. – М.: Логос, 2005. 560 с.

3. Технология металлов. Учебник. Под ред. В.А. Бобровского. -М. Воениздат. 1979, 300 с.

На главную

раздел четвертый

Допуски и посадки.
Измерительный инструмент

Глава IX

Допуски и посадки

1. Понятие о взаимозаменяемости деталей

На современных заводах станки, автомобили, тракторы и другие машины изготовляются не единицами и даже не десятками и сотнями, а тысячами. При таких размерах производства очень важно, чтобы каждая деталь машины при сборке точно подходила к своему месту без какой-либо дополнительной слесарной пригонки. Не менее важно, чтобы любая деталь, поступающая на сборку, допускала замену ее другой одного с ней назначения без всякого ущерба для работы всей готовой машины. Детали, удовлетворяющие таким условиям, называют взаимозаменяемыми.

Взаимозаменяемость деталей - это свойство деталей занимать свои места в узлах и изделиях без всякого предварительного подбора или подгонки по месту и выполнять свои функции в соответствии с предписанными техническими условиями.

2. Сопряжение деталей

Две детали, подвижно или неподвижно соединяемые друг с другом, называют сопрягаемыми . Размер, по которому происходит соединение этих деталей, называют сопрягаемым размером . Размеры, по которым не происходит соединения деталей, называют свободными размерами. Примером сопрягаемых размеров может служить диаметр вала и соответствующий диаметр отверстия в шкиве; примером свободных размеров может служить наружный диаметр шкива.

Для получения взаимозаменяемости сопрягаемые размеры деталей должны быть точно выполнены. Однако такая обработка сложна и не всегда целесообразна. Поэтому техника нашла способ получать взаимозаменяемые детали при работе с приближенной точностью. Этот способ заключается в том, что для различных условий работы детали устанавливают допустимые отклонения ее размеров, при которых все же возможна безукоризненная работа детали в машине. Эти отклонения, рассчитанные для различных условий работы детали, построены в определенной системе, которая называется системой допусков.

3. Понятие о допусках

Характеристика размеров . Расчетный размер детали, проставляемый на чертеже, от которого отсчитываются отклонения, называется номинальным размером . Обычно номинальные размеры выражаются в целых миллиметрах.

Размер детали, фактически полученный при обработке, называется действительным размером .

Размеры, между которыми может колебаться действительный размер детали, называются предельными . Из них больший размер называется наибольшим предельным размером , а меньший - наименьшим предельным размером .

Отклонением называется разность между предельным и номинальным размерами детали. На чертеже отклонения обозначаются обычно числовыми величинами при номинальном размере, причем верхнее отклонение указывается выше, а нижнее - ниже.

Например, в размере номинальным размером является 30, а отклонениями будут +0,15 и -0,1.

Разность между наибольшим предельным и номинальным размерами называется верхним отклонением , а разность между наименьшим предельным и номинальным размерами - нижним отклонением . Например, размер вала равен . В этом случае наибольший предельный размер будет:

30 +0,15 = 30,15 мм;

верхнее отклонение составит

30,15 - 30,0 = 0,15 мм;

наименьший предельный размер будет:

30+0,1 = 30,1 мм;

нижнее отклонение составит

30,1 - 30,0 = 0,1 мм.

Допуск на изготовление . Разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами называется допуском . Например, для размера вала допуск будет равен разности предельных размеров, т. е.
30,15 - 29,9 = 0,25 мм.

4. Зазоры и натяги

Если деталь с отверстием насадить на вал с диаметром , т. е. с диаметром при всех условиях меньше диаметра отверстия, то в соединении вала с отверстием обязательно получится зазор, как это показано на рис. 70. В этом случае посадка называется подвижной , так как вал сможет свободно вращаться в отверстии. Если же размер вала будет т. е. всегда больше размера отверстия (рис. 71), то при соединении вал потребуется запрессовать в отверстие и тогда в соединении получится натяг.

На основании изложенного можно сделать следующее заключение:
зазором называют разность между действительными размерами отверстия и вала, когда отверстие больше вала;
натягом называют разность между действительными размерами вала и отверстия, когда вал больше отверстия.

5. Посадки и классы точности

Посадки . Посадки разделяются на подвижные и неподвижные. Ниже приводим наиболее применяемые посадки, причем в скобках даются их сокращенные обозначения.

Классы точности . Из практики известно, что, например, детали сельскохозяйственных и дорожных машин без вреда для их работы могут быть изготовлены менее точно, чем детали токарных станков, автомобилей, измерительных приборов. В связи с этим в машиностроении детали разных машин изготовляются по десяти различным классам точности. Пять из них более точные: 1-й, 2-й, 2а, 3-й, За; два менее точные: 4-й и 5-й; три остальные - грубые: 7-й, 8-й и 9-й.

Чтобы знать, по какому классу точности нужно изготовить деталь, на чертежах рядом с буквой, обозначающей посадку, ставится цифра, указывающая класс точности. Например, С 4 означает: скользящая посадка 4-го класса точности; Х 3 - ходовая посадка 3-го класса точности; П - плотная посадка 2-го класса точности. Для всех посадок 2-го класса цифра 2 не ставится, так как этот класс точности применяется особенно широко.

6. Система отверстия и система вала

Различают две системы расположения допусков - систему отверстия и систему вала.

Система отверстия (рис. 72) характеризуется тем, что в ней для всех посадок одной и той же степени точности (одного класса), отнесенных к одному и тому же номинальному диаметру, отверстие имеет постоянные предельные отклонения, разнообразие же посадок получается за счет изменения предельных отклонений вала.

Система вала (рис. 73) характеризуется тем, что в ней для всех посадок одной и той же степени точности (одного класса), отнесенных к одному и тому же номинальному диаметру, вал имеет постоянные предельные отклонения, разнообразие же посадок в этой системе осуществляется за счет изменения предельных отклонений отверстия.

На чертежах систему отверстия обозначают буквой А, а систему вала - буквой В. Если отверстие изготовляется по системе отверстия, то у номинального размера ставят букву А с цифрой, соответствующей классу точности. Например, 30А 3 означает, что отверстие должно быть обработано по системе отверстия 3-го класса точности, а 30А - по системе отверстия 2-го класса точности. Если же отверстие обрабатывается по системе вала, то у номинального размера ставят обозначение посадки и соответствующего класса точности. Например, отверстие 30С 4 означает, что отверстие нужно обработать с предельными отклонениями по системе вала, по скользящей посадке 4-го класса точности. В том случае, когда вал изготовляется по системе вала, ставят букву В и соответствующий класс точности. Например, 30В 3 будет означать обработку вала по системе вала 3-го класса точности, а 30В - по системе вала 2-го класса точности.

В машиностроении систему отверстия применяют чаще, чем систему вала, так как это сопряжено с меньшими расходами на инструмент и оснастку. Например, для обработки отверстия данного номинального диаметра при системе отверстия для всех посадок одного класса требуется только одна развертка и для измерения отверстия - одна /предельная пробка, а при системе вала для каждой посадки в пределах одного класса нужна отдельная развертка и отдельная предельная пробка.

7. Таблицы отклонений

Для определения и назначения классов точности, посадок и величины допусков пользуются специальными справочными таблицами. Так как допустимые отклонения являются обычно очень малыми величинами, то, чтобы не писать лишних нулей, в таблицах допусков их обозначают в тысячных долях миллиметра, называемых микронами ; один микрон равен 0,001 мм.

В качестве примера приведена таблица 2-го класса точности для системы отверстия (табл. 7).

В первой графе таблицы даны номинальные диаметры, во второй графе - отклонения отверстия в микронах. В остальных графах приводятся различные посадки с соответствующими им отклонениями. Знак плюс показывает, что отклонение прибавляется к номинальному размеру, а минус - что отклонение вычитается из номинального размера.

В качестве примера определим посадку движения в системе отверстия 2-го класса точности для соединения вала с отверстием номинального диаметра 70 мм.

Номинальный диаметр 70 лежит между размерами 50-80, помещенными в первой графе табл. 7. Во второй графе находим соответствующие отклонения отверстия . Следовательно, наибольший предельный размер отверстия будет 70,030 мм, а наименьший 70 мм, так как нижнее отклонение равно нулю.

В графе «Посадка движения» против размера от 50 до 80 указано отклонение для вала Следовательно, наибольший предельный размер вала 70-0,012 = 69,988 мм, а наименьший предельный размер 70-0,032 = 69,968 мм.

Таблица 7

Предельные отклонения отверстия и вала для системы отверстия по 2-му классу точности
(по ОСТ 1012). Размеры в микронах (1 мк = 0,001 мм)

Контрольные вопросы 1. Что называется взаимозаменяемостью деталей в машиностроении?
2. Для чего назначают допустимые отклонения размеров деталей?
3. Что такое номинальный, предельный и действительный размеры?
4. Может ли предельный размер равняться номинальному?
5. Что называется допуском и как определить допуск?
6. Что называется верхним и нижним отклонениями?
7. Что называется зазором и натягом? Для чего предусматриваются в соединении двух деталей зазор и натяг?
8. Какие бывают посадки и как их обозначают на чертежах?
9. Перечислите классы точности.
10. Сколько посадок имеет 2-й класс точности?
11. Чем отличается система отверстия от системы вала?
12. Будут ли изменяться предельные отклонения отверстия для различных посадок в системе отверстия?
13. Будут ли изменяться предельные отклонения вала для различных посадок в системе отверстия?
14. Почему в машиностроении система отверстия применяется чаще, чем система вала?
15. Как проставляются на чертежах условные обозначения отклонений в размерах отверстия, если детали выполняются в системе отверстия?
16. В каких единицах указаны отклонения в таблицах?
17. Определите, пользуясь табл. 7, отклонения и допуск на изготовление вала с номинальным диаметром 50 мм; 75 мм; 90 мм.

Глава X

Измерительный инструмент

Для измерения и проверки размеров деталей токарю приходится пользоваться различными измерительными инструментами. Для не очень точных измерений пользуются измерительными линейками, кронциркулями и нутромерами, а для более точных - штангенциркулями, микрометрами, калибрами и т. д.

1. Измерительная линейка. Кронциркуль. Нутромер

Измерительная линейка (рис. 74) служит для измерения длины деталей и уступов на них. Наиболее распространены стальные линейки длиной от 150 до 300 мм с миллиметровыми делениями.

Длину измеряют, непосредственно прикладывая линейку к обрабатываемой детали. Начало делений или нулевой штрих совмещают с одним из концов измеряемой детали и затем отсчитывают штрих, на который приходится второй конец детали.

Возможная точность измерений с помощью линейки 0,25-0,5 мм.

Кронциркуль (рис. 75, а) - наиболее простой инструмент для грубых измерений наружных размеров обрабатываемых деталей. Кронциркуль состоит из двух изогнутых ножек, которые сидят на одной оси и могут вокруг нее вращаться. Разведя ножки кронциркуля несколько больше измеряемого размера, легким постукиванием об измеряемую деталь или какой-нибудь твердый предмет сдвигают их так, чтобы они вплотную касались наружных поверхностей измеряемой детали. Способ переноса размера с измеряемой детали на измерительную линейку показан на рис. 76.

На рис. 75, 6 показан пружинный кронциркуль. Его устанавливают на размер при помощи винта и гайки с мелкой резьбой.

Пружинный кронциркуль несколько удобнее простого, так как сохраняет установленный размер.

Нутромер . Для грубых измерений внутренних размеров служит нутромер, изображенный на рис. 77, а, а также пружинный нутромер (рис. 77, б). Устройство нутромера сходное устройством кронциркуля; сходно также и измерение этими инструментами. Вместо нутромера можно пользоваться кронциркулем, заводя его ножки одна за другую, как показано на рис. 77, в.

Точность измерения кронциркулем и нутромером можно довести до 0,25 мм.

2. Штангенциркуль с точностью отсчета 0,1 мм

Точность измерения измерительной линейкой, кронциркулем, нутромером, как уже указывалось, не превышает 0,25 мм. Более точным инструментом является штангенциркуль (рис. 78), которым можно измерять как наружные, так и внутренние размеры обрабатываемых деталей. При работе на токарном станке штангенциркуль используется также для измерения глубины выточки или уступа.

Штангенциркуль состоит из стальной штанги (линейки) 5 с делениями и губок 1, 2, 3 и 8. Губки 1 и 2 составляют одно целое с линейкой, а губки 8 и 3 - одно целое с рамкой 7, скользящей по линейке. С помощью винта 4 можно закрепить рамку на линейке в любом положении.

Для измерения наружных поверхностей служат губки 1 и 8, для измерения внутренних поверхностей-губки 2 и 3, а для измерения глубины выточки --стержень 6, связанный с рамкой 7.

На рамке 7 имеется шкала со штрихами для отсчета дробных долей миллиметра, называемая нониусом . Нониус позволяет производить измерения с точностью 0,1 мм (десятичный нониус), а в более точных штангенциркулях - с точностью 0,05 и 0,02 мм.

Устройство нониуса . Рассмотрим, каким образом производится отсчет по нониусу у штангенциркуля с точностью 0,1 мм. Шкала нониуса (рис. 79) разделена на десять равных частей и занимает длину, равную девяти делениям шкалы линейки, или 9 мм. Следовательно, одно деление нониуса составляет 0,9 мм, т. е. оно короче каждого деления линейки на 0,1 мм.

Если сомкнуть вплотную губки штангенциркуля, то нулевой штрих нониуса будет точно совпадать с нулевым штрихом линейки. Остальные штрихи нониуса, кроме последнего, такого совпадения иметь не будут: первый штрих нониуса не дойдет до первого штриха линейки на 0,1 мм; второй штрих нониуса не дойдет до второго штриха линейки на 0,2 мм; третий штрих нониуса не дойдет до третьего штриха линейки на 0,3 мм и т. д. Десятый штрих нониуса будет точно совпадать с девятым штрихом линейки.

Если сдвинуть рамку таким образом, чтобы первый штрих нониуса (не считая нулевого) совпал с первым штрихом линейки, то между губками штангенциркуля получится зазор, равный 0,1 мм. При совпадении второго штриха нониуса со вторым штрихом линейки зазор между губками уже составит 0,2 мм, при совпадении третьего штриха нониуса с третьим штрихом линейки зазор будет 0,3 мм и т. д. Следовательно, тот штрих нониуса, который точно совпадет с каким-либо штрихом линейки, показывает число десятых долей миллиметра.

При измерении штангенциркулем сначала отсчитывают целое число миллиметров, о чем судят по положению, занимаемому нулевым штрихом нониуса, а затем смотрят, с каким штрихом нониуса совпал штрих измерительной линейки, и определяют десятые доли миллиметра.

На рис. 79, б показано положение нониуса при измерении детали диаметром 6,5 мм. Действительно, нулевой штрих нониуса находится между шестым и седьмым штрихами измерительной линейки, и, следовательно, диаметр детали равен 6 мм плюс показания нониуса. Далее мы видим, что с одним из штрихов линейки совпал пятый штрих нониуса, что соответствует 0,5 мм, поэтому диаметр детали составит 6 + 0,5 = 6,5 мм.

3. Штангенглубиномер

Для измерения глубины выточек и канавок, а также для определения правильного положения уступов по длине валика служит специальный инструмент, называемый штангенглубиномером (рис. 80). Устройство штангенглубиномера сходно с устройством штангенциркуля. Линейка 1 свободно перемещается в рамке 2 и закрепляется в ней в нужном положении при помощи винта 4. Линейка 1 имеет миллиметровую шкалу, по которой при помощи нониуса 3, имеющегося на рамке 2, определяется глубина выточки или канавки, как показано на рис. 80. Отсчет по нониусу ведется так же, как и при измерении штангенциркулем.

4. Прецизионный штангенциркуль

Для работ, выполняемых с большей точностью, чем до сих пор рассмотренные, применяют прецизионный (т. е. точный) штангенциркуль .

На рис. 81 изображен прецизионный штангенциркуль завода им. Воскова, имеющий измерительную линейку длиной 300 мм и нониус.

Длина шкалы нониуса (рис. 82, а) равна 49 делениям измерительной линейки, что составляет 49 мм. Эти 49 мм точно разделены на 50 частей, каждая из которых равна 0,98 мм. Так как одно деление измерительной линейки равно 1 мм, а одно деление нониуса равно 0,98 мм, то можно сказать, что каждое деление нониуса короче каждого деления измерительной линейки на 1,00-0,98 = = 0,02 мм. Эта величина 0,02 мм обозначает ту точность , которую может обеспечить нониус рассматриваемого прецизионного штангенциркуля при измерении деталей.

При измерении прецизионным штангенциркулем к количеству целых миллиметров, которое пройдено нулевым штрихом нониуса, надо прибавлять столько сотых долей миллиметра, сколько покажет штрих нониуса, совпавший со штрихом измерительной линейки. Например (см. рис. 82, б), по линейке штангенциркуля нулевой штрих нониуса прошел 12 мм, а его 12-й штрих совпал с одним из штрихов измерительной линейки. Так как совпадение 12-го штриха нониуса означает 0,02 х 12 = 0,24 мм, то измеряемый размер равен 12,0 + 0,24 = 12,24 мм.

На рис. 83 изображен прецизионный штангенциркуль завода «Калибр» с точностью отсчета 0,05 мм.

Длина нониусной шкалы этого штангенциркуля, равная 39 мм, разделена на 20 равных частей, каждая из которых принимается за пять. Поэтому против пятого штриха нониуса стоит цифра 25, против десятого - 50 и т. д. Длина каждого деления нониуса равна

Из рис. 83 видно, что при сомкнутых вплотную губках штангенциркуля только нулевой и последний штрихи нониуса совпадают со штрихами линейки; остальные же штрихи нониуса такого совпадения иметь не будут.

Если сдвинуть рамку 3 до совпадения первого штриха нониуса со вторым штрихом линейки, то между измерительными поверхностями губок штангенциркуля получится зазор, равный 2-1,95 = = 0,05 мм. При совпадении второго штриха нониуса с четвертым штрихом линейки зазор между измерительными поверхностями губок будет равен 4-2 X 1,95 = 4 - 3,9 = 0,1 мм. При совпадении третьего штриха нониуса со следующим штрихом линейки зазор составит уже 0,15 мм.

Отсчет на данном штангенциркуле ведется подобно изложенному выше.

Прецизионной штангенциркуль (рис. 81 и 83) состоит из линейки 1 с губками 6 и 7. На линейке нанесены деления. По линейке 1 может передвигаться рамка 3 с губками 5 и 8. К рамке привинчен нониус 4. Для грубых измерений передвигают рамку 3 по линейке 1 и после закрепления винтом 9 производят отсчет. Для точных измерений пользуются микрометрической подачей рамки 3, состоящей из винта и гайки 2 и зажима 10. Зажав винт 10, вращением гайки 2 подают микрометрическим винтом рамку 3 до плотного соприкосновения губки 8 или 5 с измеряемой деталью, после чего производят отсчет.

5. Микрометр

Микрометр (рис. 84) применяется для точного измерения диаметра, длины и толщины обрабатываемой детали и дает точность отсчета в 0,01 мм. Измеряемая деталь располагается между неподвижной пяткой 2 и микрометрическим винтом (шпинделем) 3. Вращением барабана 6 шпиндель удаляется или приближается к пятке.

Для того чтобы при вращении барабана не могло произойти слишком сильного нажатия шпинделем на измеряемую деталь, имеется предохранительная головка 7 с трещоткой. Вращая головку 7, мы будем выдвигать шпиндель 3 и поджимать деталь к пятке 2. Когда это поджатие окажется достаточным, при дальнейшем вращении головки ее храповичок будет проскальзывать и будет слышен звук трещотки. После этого прекращают вращение головки, закрепляют при помощи поворота зажимного кольца (стопора) 4 полученное раскрытие микрометра и производят отсчет.

Для производства отсчетов на стебле 5, составляющем одно целое со скобой 1 микрометра, нанесена шкала с миллиметровыми делениями, разделенными пополам. Барабан 6 имеет скошенную фаску, разделенную по окружности на 50 равных частей. Штрихи от 0 до 50 через каждые пять делений отмечены цифрами. При нулевом положении, т. е. при соприкосновении пятки со шпинделем, нулевой штрих на фаске барабана 6 совпадает с нулевым штрихом на стебле 5.

Механизм микрометра устроен таким образом, что при полном обороте барабана шпиндель 3 переместится на 0,5 мм. Следовательно, если повернуть барабан не на полный оборот, т. е. не на 50 делений, а на одно деление, или часть оборота, то шпиндель переместится на Это и есть точность отсчета микрометра. При отсчетах сначала смотрят, сколько целых миллиметров или целых с половиной миллиметров открыл барабан на стебле, затем к этому прибавляют число сотых долей миллиметра, которое совпало с линией на стебле.

На рис. 84 справа показан размер, снятый микрометром при измерении детали; необходимо сделать отсчет. Барабан открыл 16 целых делений (половинка не открыта) на шкале стебля. С линией стебля совпал седьмой штрих фаски; следовательно, будем иметь еще 0,07 мм. Полный отсчет равен 16 + 0,07 = 16,07 мм.

На рис. 85 показано несколько измерений микрометром.

Следует помнить, что микрометр - точный инструмент, требующий бережного отношения; поэтому, когда шпиндель слегка коснулся поверхности измеряемой детали, не следует больше вращать барабан, а для дальнейшего перемещения шпинделя вращать головку 7 (рис. 84), пока не последует звук трещотки.

6. Нутромеры

Нутромеры (штихмасы) служат для точных измерений внутренних размеров деталей. Существуют нутромеры постоянные и раздвижные.

Постоянный, или жесткий , нутромер (рис. 86) представляет собой металлический стержень с измерительными концами, имеющими шаровую поверхность. Расстояние между ними равно диаметру измеряемого отверстия. Чтобы исключить влияние тепла руки, держащей нутромер, на его фактический размер, нутромер снабжают державкой (рукояткой).

Для измерения внутренних размеров с точностью до 0,01 мм применяются микрометрические нутромеры. Устройство их сходно с устройством микрометра для наружных измерений.

Головка микрометрического нутромера (рис. 87) состоит из гильзы 3 и барабана 4, соединенного с микрометрическим винтом; шаг винта 0,5 мм, ход 13 мм. В гильзе помещается стопор 2 и пятка/с измерительной поверхностью. Удерживая гильзу и вращая барабан, можно изменять расстояние между измерительными поверхностями нутромера. Отсчеты производят, как у микрометра.

Пределы измерений головки штихмаса - от 50 до 63 мм. Для измерения больших диаметров (до 1500 мм) на головку навинчивают удлинители 5.

7. Предельные измерительные инструменты

При серийном изготовлении деталей по допускам применение универсальных измерительных инструментов (штангенциркуль, микрометр, микрометрический нутромер) нецелесообразно, так как измерение этими инструментами является сравнительно сложной и длительной операцией. Точность их часто недостаточна, и, кроме того, результат измерения зависит от умения работника.

Для проверки, находятся ли размеры деталей в точно установленных пределах, пользуются специальным инструментом - предельными калибрами . Калибры для проверки валов называются скобами, а для проверки отверстий - пробками .

Измерение предельными скобами . Двухсторонняя предельная скоба (рис. 88) имеет две пары измерительных щек. Расстояние между щеками одной стороны равно наименьшему предельному размеру, а другой - наибольшему предельному размеру детали. Если измеряемый вал проходит в большую сторону скобы, следовательно, его размер не превышает допустимого, а если нет, - значит размер его слишком велик. Если же вал проходит также и в меньшую сторону скобы, то это значит, что его диаметр слишком мал, т. е. меньше допустимого. Такой вал является браком.

Сторона скобы с меньшим размером называется непроходной (клеймится «НЕ»), противоположная сторона с большим размером - проходной (клеймится «ПР»). Вал признается годным, если скоба, опускаемая на него проходной стороной, скользит вниз под влиянием своего веса (рис. 88), а непроходная сторона не находит на вал.

Для измерения валов большого диаметра вместо двухсторонних скоб применяют односторонние (рис. 89), у которых обе пары измерительных поверхностей лежат одна за другой. Передними измерительными поверхностями такой скобы проверяют наибольший допускаемый диаметр детали, а задними - наименьший. Эти скобы имеют меньший вес и значительно ускоряют процесс контроля, так как для измерения достаточно один раз наложить скобу.

На рис. 90 показана регулируемая предельная скоба , у которой при износе можно путем перестановки измерительных штифтов восстановить правильные размеры. Кроме того, такую скобу можно отрегулировать для заданных размеров и таким образом небольшим набором скоб проверить большое количество размеров.

Для перестановки на новый размер нужно ослабить стопорные винты 1 на левой ножке, соответственно передвинуть измерительные штифты 2 и 3 и снова закрепить винты 1.

Широкое распространение имеют плоские предельные скобы (рис. 91), изготовляемые из листовой стали.

Измерение предельными пробками . Цилиндрический предельный калибр-пробка (рис. 92) состоит из проходной пробки 1, непроходной пробки 3 и рукоятки 2. Проходная пробка («ПР») имеет диаметр, равный наименьшему допустимому размеру отверстия, а непроходная пробка («НЕ») - наибольшему. Если пробка «ПР» проходит, а пробка «НЕ» не проходит, то диаметр отверстия больше наименьшего предельного и меньше наибольшего, т. е. лежит в допустимых пределах. Проходная пробка имеет большую длину, чем непроходная.

На рис. 93 показано измерение отверстия предельной пробкой на токарном станке. Проходная сторона должна легко проходить сквозь отверстие. Если же и непроходная сторона входит в отверстие, то деталь бракуют.

Цилиндрические калибры-пробки для больших диаметров неудобны вследствие их большого веса. В этих случаях пользуются двумя плоскими калибрами-пробками (рис. 94), из которых один имеет размер, равный наибольшему, а второй - наименьшему допускаемому. Проходная сторона имеет, большую ширину, чем пепроходная.

На рис. 95 показана регулируемая предельная пробка . Ее можно отрегулировать для нескольких размеров так же, как регулируемую предельную скобу, или восстановить правильный размер изношенных измерительных поверхностей.

8. Рейсмасы и индикаторы

Рейсмас . Для точной проверки правильности установки детали в четырехкулачковом патроне, на угольнике и т. п. применяют рейсмас .

С помощью рейсмаса можно производить также разметку центровых отверстий в торцах детали.

Простейший рейсмас показан на рис. 96, а. Он состоит из массивной плитки с точно обработанной нижней плоскостью и стержня, по которому передвигается ползушка с иглой-чертилкой.

Рейсмас более совершенной конструкции, показан на рис. 96, б. Игла 3 рейсмаса при помощи шарнира 1 и хомута 4 может быть подведена острием к проверяемой поверхности. Точная установка осуществляется винтом 2.

Индикатор. Для контроля точности обработки на металлорежущих станках, проверки обработанной детали на овальность, конусность, для проверки точности самого станка применяют индикатор.

Индикатор (рис. 97) имеет металлический корпус 6 в форме часов, в котором заключен механизм прибора. Через корпус индикатора проходит стержень 3 с выступающим наружу наконечником, всегда находящийся под воздействием пружины. Если нажать на стержень снизу вверх, он переместится в осевом направлении и при этом повернет стрелку 5, которая передвинется по циферблату, имеющему шкалу в 100 делений, каждое из которых соответствует перемещению стержня на 1/100 мм. При перемещении стержня на 1 мм стрелка 5 сделает по циферблату полный оборот. Для отсчета целых оборотов служит стрелка 4.

При измерениях индикатор всегда должен быть жестко закреплен относительно исходной измерительной поверхности. На рис. 97, а изображена универсальная стойка для крепления индикатора. Индикатор 6 при помощи стержней 2 и 1 муфт 7 и 8 закрепляют на вертикальном стержне 9. Стержень 9 укрепляется в пазу 11 призмы 12 гайкой 10 с накаткой.

Для измерения отклонения детали от заданного размера подводят к ней наконечник индикатора до соприкосновения с измеряемой поверхностью и замечают начальное показание стрелок 5 и 4 (см. рис. 97, б) на циферблате. Затем перемещают индикатор относительно измеряемой поверхности или измеряемую поверхность относительно индикатора.

Отклонение стрелки 5 от ее начального положения покажет величину выпуклости (впадины) в сотых долях миллиметра, а отклонение стрелки 4-в целых миллиметрах.

На рис. 98 показан пример использования индикатора для проверки совпадения центров передней и задней бабок токарного станка. Для более точной проверки следует установить между центрами точный шлифованный валик, а в резцедержателе - индикатор. Подведя кнопку индикатора к поверхности валика справа и заметив показание стрелки индикатора, перемещают вручную суппорт с индикатором вдоль валика. Разность отклонений стрелки индикатора в крайних положениях валика покажет, на какую величину следует передвинуть в поперечном направлении корпус задней бабки.

С помощью индикатора можно также проверить торцовую поверхность детали, обработанной на станке. Индикатор закрепляют в резцедержателе взамен резца и перемещают вместе с резцедержателем в поперечном направлении так, чтобы пуговка индикатора касалась проверяемой поверхности. Отклонение стрелки индикатора покажет величину биения торцовой плоскости.

Контрольные вопросы 1. Из каких деталей состоит штангенциркуль с точностью 0,1 мм?
2. Как устроен нониус штангенциркуля с точностью 0,1 мм?
3. Установите на штангенциркуле размеры: 25,6 мм; 30,8 мм; 45,9 мм.
4. Сколько делений имеет нониус прецизионного штангенциркуля с точностью 0,05 мм? То же, с точностью 0,02 мм? Чему равняется длина одного деления нониуса? Как прочитать показания нониуса?
5. Установите по прецизионному штангенциркулю размеры: 35,75 мм; 50,05 мм; 60,55 мм; 75 мм.
6. Из каких деталей состоит микрометр?
7. Чему равняется шаг винта микрометра?
8. Как производят отсчет измерения по микрометру?
9. Установите по микрометру размеры: 15,45 мм; 30,5 мм; 50,55 мм.
10. В каких случаях применяют нутромеры?
11. Для чего применяют предельные калибры?
12. Каково назначение проходной и непроходной сторон предельных калибров?
13. Какие конструкции предельных скоб вам известны?
14. Как проверять правильность размера предельной пробкой? Предельной скобой?
15. Для чего служит индикатор? Как им пользоваться?
16. Как устроен рейсмас и для чего его применяют?

по курсу:

«Взаимозаменяемость,

стандартизация

технические измерения»

Донецк 2008г

Лекция №1 «Понятие о взаимозаменяемости и стандартизации. Основы принципа взаимозаменяемости.» 3

Лекция № 2 «Системы допусков и посадок для элементов цилиндрических и плоских соединений» 10

Лекция № 3 «Расчет и выбор посадок для ГЦС» 17

Лекция № 4 «Расчет и конструирование калибров для контроля деталей гладких соединений» 28

Лекция № 5 «Допуски и посадки подшипников качения» 36

Лекция № 6 «Нормирование и обозначение шероховатости поверхности» 42

Лекция № 7 «Допуски формы и расположения поверхностей» 47

Лекция № 8 «Размерные цепи» 56

Лекция № 9 «Взаимозаменяемость, методы и средства измерения и контроля зубчатых передач» 68

Лекция №10 «Взаимозаменяемость резьбовых соединений» 77

Лекция № 11 «Взаимозаменяемость шпоночных и шлицевых соединений» 82

Лекция № 12 «Допуски углов. Взаимозаменяемость конических соединений» 86

Лекция № 13 «Понятие о метрологии и технических измерениях» 91

Лекция №1 «Понятие о взаимозаменяемости и стандартизации. Основы принципа взаимозаменяемости.»

Современное машиностроение характеризуется:

непрерывным увеличением мощностей и производительности машин;

постоянным совершенствованием конструкций машин и других изделий;

повышением требований к точности изготовления машин;

ростом механизации и автоматизации производства.

Для успешного развития машиностроения по этим направлениям большое значение имеет организация производства машин и других изделий на основе взаимозаменяемости и стандартизации.

Цель дисциплины: знакомство с методами обеспечения взаимозаменяемости,

стандартизацией, а также методами измерения и контроля

применительно к современным изделиям машиностроения.

Из истории развития взаимозаменяемости и стандартизации.

Элементы взаимозаменяемости и стандартизации появились очень давно.

Так, например, водопровод, построенный рабами Рима, был выполнен из труб строго определенного диаметра. Для строительства пирамид в Древнем Египте использовались унифицированные каменные блоки.

В 18 веке по указу Петра 1 была построена серия военных судов с одинаковыми размерами, вооружением, якорями. В металлообрабатывающей промышленности взаимозаменяемость и стандартизация впервые были применены в 1761 году на Тульском, а затем Ижевском оружейных заводах.

Понятие о взаимозаменяемости и ее видах.

Взаимозаменяемость – это возможность сборки независимо изготовленных деталей в узел, а узлов в машину без дополнительных операций обработки и пригонки. При этом должна обеспечиваться нормальная работа механизма.

Для обеспечения взаимозаменяемости деталей и сборочных единиц они должны быть изготовлены с заданной точностью, т.е. так, чтобы их размеры, форма поверхностей и другие параметры находились в пределах заданных при проектировании изделия.

Комплекс научно – технических исходных положений, выполнение которых при конструировании, производстве и эксплуатации обеспечивает взаимозаменяемость деталей, сборочных единиц и изделий называют принципом взаимозаменяемости.

Различают полную и неполную взаимозаменяемость деталей, собираемых в сборочные единицы.

Полная взаимозаменяемость обеспечивает возможность беспригонной сборки (или замены при ремонте) любых независимо изготовленных с заданной точностью однотипных деталей в сборочную единицу. (Например, болты, гайки, шайбы, втулки, зубчатые колеса).

Ограниченно взаимозаменяемыми называются такие детали, при сборке или смене которых может потребоваться групповой подбор деталей (селективная сборка), применение компенсаторов, регулирование положения деталей, пригонка. (Например, сборка редуктора, подшипников качения).

Уровень взаимозаменяемости производства изделия характеризуется коэффициентом взаимозаменяемости, равным отношению трудоемкости изготовления взаимозаменяемых деталей к общей трудоемкости изготовления изделия.

Различают также внешнюю и внутреннюю взаимозаменяемость.

Внешняя – это взаимозаменяемость покупных или кооперируемых изделий (монтируемых в другие более сложные изделия) и сборочных единиц по эксплуатационным показателям, по размерам и форме присоединительных поверхностей. (Например, в электродвигателях внешнюю взаимозаменяемость обеспечивают по частоте вращения вала, мощности, а также по диаметру вала; в подшипниках качения – по наружному диаметру наружного кольца и внутреннему диаметру внутреннего кольца, а также по точности вращения).

Внутренняя взаимозаменяемость распространяется на детали, сборочные единицы и механизмы, входящие в изделие. (Например, в подшипнике качения внутреннюю групповую взаимозаменяемость имеют тела качения и кольца).

Базой для осуществления взаимозаменяемости в современном промышленном производстве является стандартизация.

Понятия о стандартизации. Категории стандартов

Крупнейшей международной организацией в области стандартизации является ИСО (до 1941 г. называлась ИСА, организована в 1926 г.) Высшим органом ИСО является Генеральная Ассамблея, которая собирается раз в 3 года, принимает решения по наиболее важным вопросам и избирает Президента организации. Организация состоит из большого количества клиентов. В Уставе указывается основная цель ИСО – «содействовать благоприятному развитию стандартизации во всем мире для того, чтобы облегчить международный обмен товарами и развивать взаимное сотрудничество в различных областях деятельности.

Основные термины и определения в области стандартизации установлены Комитетом ИСО по изучению научных принципов стандартизации (СТАКО).

Стандартизация – это плановая деятельность по установлению обязательных правил, норм и требований, выполнение которых повышает качество продукции и производительность труда.

Стандарт – это нормативно – технический документ, устанавливающий требования к группам однородной продукции и правила, обеспечивающие её разработку, производство и применение.

Технические условия (ТУ) – нормативно – технический документ, устанавливающий требования к конкретным изделиям, материалу, их изготовлению и контролю.

Для усиления роли стандартизации разработана и введена в действия государственная (державна)система стандартизации ДСС. Она определяет цели и задачи стандартизации, структуру органов и служб стандартизации, порядок разработки, оформления, утверждения, издания и внедрения стандартов.

Основными целями стандартизации являются:

повышение качества продукции;

развитие экспорта;

развитие специализации;

развитие кооперации.

В зависимости от сферы действия ДСС предусматривает следующие категории стандартов:

ГОСТ (ДСТ) – государственные;

ОСТ – отраслевые;

СТП – предприятий.

Основные термины и определения принципа взаимозаменяемости

Основные термины и определения установлены в ГОСТ 25346 – 82.

Соединение – это две или несколько деталей подвижно или неподвижно сопряженные друг с другом.

Рисунок 1 – Примеры соединений

Номинальный размер – это общий для деталей соединения размер, полученный в результате расчета и округленный в соответствии с рядами нормальных линейных размеров установленных ГОСТ 6636 – 69 и распространенных на базе рядов предпочтительных чисел ГОСТ 8032 – 56.

Ряды предпочтительных чисел (ряды Ренара) представляют собой геометрические прогрессии.

R5:
=1,6 – 10; 16; 25; 40; 63; 100…

R10:
= 1,25 – 10; 12,5; 16; 20; 25…

Действительный размер – это размер, полученный в результате обработки детали и измеренный с допустимой погрешностью.

При выполнении чертежей размер удобнее всего проставлять в виде номинального размера с отклонениями.

55

Предельные размеры – это два предельно допускаемых размера, между которыми должен находиться действительный размер годной детали. (
)

Рисунок 2 – Предельные размеры отверстия, вала

Допуск размера – это разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами (Т – Tolerance)

Допуск является мерой точности размера и определяет трудоемкость изготовления детали. Чем больше допуск, тем проще и дешевле изготовление детали.

Понятия о номинальном размере и отклонениях упрощает графическое изображение допусков в виде схем расположения полей допусков.

Рисунок 3 – Схема гладкого цилиндрического соединения

Зона, заключенная между двумя линиями, соответствующими верхнему и нижнему отклонениям, называется полем допуска.

Поле допуска более широкое понятие, чем допуск. Поле допуска характеризуется своей величиной (допуском) и расположением относительно номинального размера. Таким образом, поле допуска может задаваться двумя способами:

а) в виде верхнего (es,ES) и нижнего (ei,EI) отклонения;

б) в виде основного отклонения и допуска (Т).

Рассмотрим соединение отверстия и вала.

Разность размеров отверстия и вала до сборки определяет характер соединения деталей, или посадку.

Если
(зазор)

Если
(натяг)

В соединениях, где необходим зазор, действительный зазор должен находиться между двумя предельными значениями – наибольшим и наименьшим зазорами (S
).Соответственно в соединениях с натягом – между
.

Предельные зазоры и натяги на чертежах не указывают. Конструктор назначает посадку в виде определенного сочетания полей допусков отверстия и вала. При этом номинальный размер отверстия и вала является общим и называется номинальным размером соединения d
.

Типы посадок.

В зависимости от взаимного расположения полей допусков отверстия и вала различают посадки трех типов: с зазором, натягом и переходные.

Рисунок 4 – Типы посадок

раздел четвертый

Допуски и посадки.Измерительный инструмент

Глава IX

Допуски и посадки

1. Понятие о взаимозаменяемости деталей

2. Сопряжение деталей

3. Понятие о допусках

4. Зазоры и натяги

5. Посадки и классы точности

6. Система отверстия и система вала

7. Таблицы отклонений

Глава X

Измерительный инструмент

1. Измерительная линейка. Кронциркуль. Нутромер

2. Штангенциркуль с точностью отсчета 0,1 мм

3. Штангенглубиномер

4. Прецизионный штангенциркуль

5. Микрометр

6. Нутромеры

7. Предельные измерительные инструменты

8. Рейсмасы и индикаторы

Лекция №1 «Понятие о взаимозаменяемости и стандартизации. Основы принципа взаимозаменяемости.»

Возможно вас заинтересует

Допуски и посадки.
Измерительный инструмент