Измерительный инструмент. Допуски и посадки.Измерительный инструмент Допуски и посадки лекции

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

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 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.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.

6.1 Основные понятия

6.2 Система допусков на гладкие цилиндрические сопряжения

Рис. 6.2 – схема соединения Рис. 6.3 – схема соединения с зазором. с натягом.

6.4 Нанесение предельных отклонений на чертежах

Пример условного обозначения допусков и посадок на чертежах в системе отверстия и вала представлен на рис. 6.4. Верхнее

Два отверстия не Одно и более отверстий связанные базами связанных с базами

Рис. 6.6 - Три и более отверстий не связанных с базами

6.5 О зависимых допусках

6.6 Обозначения отклонений формы и расположения поверхностей

6.7 Допуски метрических резьб

6.9 Поля допусков

6.10 Допуски цилиндрических зубчатых передач

Рис. 6.6 – Виды сопряжений и величины гарантированных боковых зазоров в передаче при m<1 мм(а) и m>1 мм (б).

Точность изготовления деталей радиоэлектронной аппаратуры

Чертежно-конструкторской документации

В процессе работы над курсовым проектом студенты выполняют сборочный чертеж (или чертеж общего вида) конструкции корпуса прибора и рабочие чертежи двух деталей.

Сборочный чертеж вычерчивается на стандартном листе бумаги форматов А3, А4. Сначала определяется целœесообразное расположение проекций конструкции корпуса прибора, необходимые виды и разрезы, а затем выбирается масштаб чертежа. Ввиду малости размеров корпусов полупроводниковых приборов рекомендуется выбирать масштаб 5:1, 10:1. На сборочном чертеже представляются габаритные и присоединительные размеры, позиции сборочных единиц, деталей и стандартных изделий. Затем к нему составляется спецификация.

Рабочие чертежи деталей выполняются на стандартных листах бумаги формата А4 (ввиду малых размеров деталей). Рекомендуемый масштаб чертежа 10:1, 20:1. На чертеже каждой детали проставляются всœе необходимые размеры, предельные отклонения на линœейные размеры, на форму и расположение поверхностей и на шероховатость поверхностей детали. Более подробно о точности изготовления деталей и простановки предельных отклонений см. далее в 6.4. На чертеже указываются материал детали, виды защитных покрытий и т. д. При выполнении сборочных чертежей и рабочих чертежей деталей крайне важно руководствоваться ЕСКД ГОСТ 2.104-68, ГОСТ 2.108-68, ГОСТ 2.109-73.

Расчетно-пояснительная записка, оформленная на листах бумаги формата 210´297 в плотную обложку, с титульным листом по установленной форме и переплетенная должна включать следующие элементы:

● задание на курсовой проект;

● описание прибора;

● расчет прочности выводов прибора от инœерционной нагрузки;

● расчет прочности выводов прибора при динамическом внешнем воздействии;

● расчет температурных напряжений в корпусе прибора;

● выводы;

● список использованной литературы;

Размеры реального изделия всœегда имеют отклонения от реальных (номинальных) параметров. Сегодня допускаемые отклонения линœейных размеров, формы и взаимного расположения поверхностей, а также шероховатость поверхности детали регламентированы соответ-ствующими стандартами. Параметры и их допустимые отклонения указываются в технических документах по правилам, также оговоренным в стандартах. Соблюдение требований стандартов при оформлении техни-ческих документов является обязательным.

Допустимые отклонения размеров гладких элементов деталей и посадки, образуемые при соединœении этих элементов. Необходимо, чтобы действительные размеры деталей изделия выдерживались между двумя допустимыми предельными значениями размеров, разность которых образует допуск. Для удобства указывают номинальный размер, а каждый из двух предельных размеров определяют по его отклонению от этого номинального размера. Абсолютную величину и знак отклонения получают вычитанием номинального размера из соответствующего предельного размера (рис. 6.9).

Рис. 6.9.

В приведенном на рис. 6.9 примере оба отклонения вала имеют отрицательный знак (поле допуска вала расположено под нулевой линией и на некотором расстоянии от нее), а оба отклонения отверстия – положи-тельный (поле допуска отверстия расположено над нулевой линией и на некотором расстоянии от нее).

ГОСТ 25347-82 предусматривает определœенное положение полей допусков отверстий и валов относительно нулевой линия. На рис. 6.10 изображены такие относительные положения и некоторые поля допусков для любого размера в пределах одного интервала номинальных размеров (свыше 6 до 10 мм) 6-го и 9-го квалитетов. На этом рисунке сплошными линиями изображены поля, приведенные в ГОСТ 25347-82, пунктирными – неуказанные в таблицах ГОСТ 25347-82 (они не рекомендуются для применения), но вычисленные по правилам ГОСТ 25347-82.

Действительный размер – размер, установленный измерением с допустимой погрешностью.

Предельные размеры – два предельнодопустимых размера, между которыми должен находиться или которым может быть равен действительный размер.

Рис. 6.10

Номинальный размер – размер, относительно которого определяются предельные размеры и который служит также началом отсчета отклонений. При проектировании изделий номинальные размеры получают расчетом или выбираются конструктором. Как правило, они должны лежать в ряду нормативных линœейных размеров ГОСТ 6636-69*.

Верхнее отклонение – алгебраическая разность между наибольшим предельным и номинальным размерами.

Нижнее отклонение – алгебраическая разность между наименьшим предельным и номинальным размерами.

Допуск (1T ) – абсолютная величина алгеброической разности между верхним и нижним отклонениями. Для отверстия: IТ =ЕS -EI ; для вала: IT =es -ei , где ЕS и EI – верхнее и нижнее отклонения отверстия; еs и ei –верхнее и нижнее отклонения вала.

Поле допуска – поле, ограниченное верхним и нижним отклонениями. Оно определяется величиной допуска и основным отклонением, указы-вающим положение допуска относительно нулевой линии. Стандартные поля допусков валов и отверстий указаны в таблицах ГОСТ 25347-83.

Основное отклонение – отклонение, ближайшее к нулевой линии. Величина его зависит от номинального размера и расположения поля допуска и не зависит от квалитета (рис. 6.10).

Квалитет – совокупность допусков, соответствующих одинаковой степени точности для всœех номинальных размеров.

Вал – термин, применяемый для обозначения наружных (охватываемых) элементов деталей.

Отверстие – термин, применяемый для обозначения внутренних (охватывающих) элементов деталей.

Основной вал – вал, верхнее отклонение которого равно нулю (поле n на рис. 6.10).

Основное отверстие – отверстие, нижнее отклонение которого равно нулю (поле Н на рис. 6.10).

Термины "вал" и "отверстие" относятся не только к цилиндрическим поверхностям, но и к элементам деталей другой формы (к примеру, ограниченным двумя плоскими или криволинœейными поверхностями).

Посадка – характер соединœения деталей, определяемый величиной получающихся в нем зазоров или натягов, которые являются разностью размеров "отверстия" и "вала" до соединœения. Посадкой определяется свобода относительного перемещения соединяемых деталей или степень сопротивления их взаимному перемещению, а также точность взаимного расположения соединœенных деталей. Учитывая зависимость отрасположения полей допусков отверстия и вала образуются посадки:

●с зазором, (при которых обеспечивается зазор в соединœении – (поле допуска отверстия расположено над полем допуска вала), к примеру, как на рис. 6.9);

●с натягом, (при которых обеспечивается натяг в соединœении – поле допуска отверстия расположено под полем допуска вала);

●переходные, (при которых возможно получение как зазора, так и натяга – поля допусков отверстия и вала перекрываются частично или полностью).

В системе отверстия и в системе вала как правило, применяются посадки.

●посадки в системе отверстия – посадки, в которых различные зазоры и натяги образуются соединœением различных валов с основным отверстием;

●посадки и системе вала – посадки, в которых различные зазоры и натяги получаются соединœением различных отверстий с основным валом.

В случае если между собой соединяются элементы деталей с полями допусков основного отверстия и основного вала, посадка может быть отнесена как к одной, так и к другой системам.

Ввиду того, что при применении системы вала требуется большее количество специальных режущих и измерительных инструментов для изготовления и контроля точных отверстий, в подавляющем большинстве случаев применяются посадки в системе отверстия.

При этом для всœех посадок по данному номинальному размеру изготавливаются одинаковые отверстия и разные валы, имеющие опреде-ленные допустимые отклонения для каждой посадки.

Посадки в системе вала приходится обычно применять в двух случаях:

1) когда при одном диаметре валика требуется получить различные посадки для нескольких деталей с тем же номинальным размером отверстий;

2) когда на валике или в гнезде устанавливается деталь, уже изготовленная для посадки в системе вала. При этом в системе вала должны выполняться и посадки всœех других деталей, устанавливаемых на валике того же диаметра.

В любом соединœении возможно получение разных зазоров или натягов в зависимости от случайных действительных размеров вала и отверстия в пределах допуска. Чем выше требования в точности соединœения и к определœенности характера сопряжения, тем точнее должны быть изготовлены входящие в него детали, т. е. тем меньше должны быть допуски размеров отверстия и вала. Допуски для размеров до 500 мм определяются по ГОСТ 25346-82 следующим образом:

1. Весь диапазон размеров разбивается на интервалы (вмм) до 3, свыше 3 до 6, свыше 6 до 10 и т. д.

2. Допуск устанавливается одинаковым для любого номинального размера внутри интервала и зависит от точности (квалитета).

Принято 19 квалитетов (01; 0;1; 2, … 16, 17). Для образования разных посадок (соединœений с определœенным характером сопряжения деталей) в машиностроении и приборостроении используются квалитеты с 5-ого по 12-й. Квалитеты 14-й …17-й применяются для ограничения отклонений не сопрягаемых (свободных) размеров, квалитеты 01-й …4-й – для изготовления калибров.

ГОСТ 25346-82 предусмотрено 28 видов базовых отклонений (положений поля допуска относительно нулевой линии) для валов и отверстий. Величина базовых отклонений зависит от номинального размера и не зависит от квалитета (величины допуска). Основные отклонения обозначаются буквами латинского алфавита:

● для отверстий: A, B, C, CD, D, E, EF, FG, G, H, J, Js, K, M, N, P, R, S, T, U, V, X, Y, Z, ZA, ZB, ZC;

● для валов: a, b, c, cd, d, e, ef, f, fg, g, h, j, js, k, m, n, p, r, s, t, u, v, x, y, z, za, zb, zc.

Часть этих базовых отклонений при одном номинальном размере для 6-го и 9-го квалитетов изображена на рис. 6.10.

Основные отклонения вычисляются по методике, изложенной ГОСТ 25346-82 г, по двум правилам:

1) Общее правило – основные отклонения отверстия и вала, обозначенные одной и той же буквой, должны быть симметричны относительно нулевой линии, к примеру G и g (рис. 6.10);

2) Специальное правило – две соответствующие друг другу посадки в системе отверстия и в системе вала, в которых отверстие данного квалитета соединяется с валом ближайшего более точного квалитета (к примеру, Н7/n6 и N7/h6), должны иметь одинаковые зазоры и натяги. Правило действительно для интервалов размеров свыше 3 мм.

На любом рабочем чертеже всœе размеры, подлежащие выполнению по этому документу, должны иметь указания о допустимых отклонениях.

Предельные отклонения размеров бывают указаны одним из трех способов (ГОСТ 2.307-68):

1) в условных обозначенных полей допусков по ГОСТ 25347-82 (к примеру, 8Н 7; 5f 8; 12Js 7);

2) числовыми значениями предельных отклонений в миллиметрах. При несимметричных отклонениях они указываются так: верхнее – вверху, нижнее – внизу непосредственно после номинального размера шрифтом, меньшим основного (к примеру, 5 +0.03 ; ).

При симметричном отклонении оно указывается основным шрифтом (к примеру, 8 ± 0,007). Обозначения отклонений должна заканчиваться значащей цифрой, за исключением случаев, когда верхнее и нижнее отклонения имеют разное число знаков после запятой (к примеру, );

3) объединœением первого и второго способов, причем числовые значения отклонений записиваются в скобках после условных обозначений (к примеру, 8Н 7 (+0.015) ; 5f ; 12Js 7 (±0.009)).

В необходимых случаях на сборочных чертежах указывается, какая посадка должна быть осуществлена в том или ином сопряжении. В этом случае проставляется номинальный размер сопряжения, одинаковый для обоих сопрягаемых элементов (отверстия и вала), а непосредственно после него следуют обозначения полей допусков для каждого элемента начиная с отверстия, к примеру:

Или 8Н 7-g 6 , или 8Н 7/g 6 .

●на чертежах деталей 18Н 8; 18f 7;

●на сборочных чертежах 18Н 8/f 7.

Дополнительно давать числовые значения допустимых отклонений следует в случаях:

● если номинальный размер не лежит в ряду предпочтительных чисел ГОСТ 6636-69* (к примеру, 39Н 7 (+0.025));

● для всœех базовых отклонений отверстия, кроме Н (к примеру, при посадках не в системе отверстия).

На рабочем чертеже детали могут указываться без допустимых отклонений размеры фасок, радиусов скруглений и гибки; ширины и глубины канавок для выхода инструмента; зоны разной шероховатости одной и той же поверхности; зоны термообработки, покрытия, отделки, рифления, насечки, диаметров рифленых и насеченных поверхностей, а также справочные размеры (к примеру, размер заготовки, если он не изменяется по данному чертежу).

Стоит сказать, что для нескольких размеров одинаковой относительно низкой точности около каждого из них допустимые отклонения не ставятся, а дается общая надпись на поле чертежа (см. далее).

На сборочных чертежах следует указывать номинальные значения и допустимые отклонения размеров, выполненных по этому документу (к примеру, размеров, определяющих взаимное положение свариваемых деталей, или размеров, получаемых регулировкой), а также всœех присоединительных размеров.

Габаритные размеры на сборочных чертежах даются без предельных отклонений.

Предельные отклонения размеров с неуказанными допусками устанавливаются стандартом ГОСТ 25670-83, который распространяется на гладкие элементы металлических деталей, обработанных резанием, и рекомендуется для металлических деталей, обработанных другими способами, если допустимые отклонения оговариваются общей записью.

Неуказанные предельные отклонения линœейных размеров, кроме радиусов закруглений и фасок, могут назначаться либо по квалитетам ГОСТ 25346-82, либо по классам точности ГОСТ 25670-83. Числовые значения предельных отклонений по классам точности установлены грубым округлением числовых значений отклонений по квалитетам. В табл. 6.17 приведено примерное соответствие классов точности и квалитетов.

Неуказанные предельные отклонения радиусов закруглений, фасок и углов устанавливаются в зависимости от квалитета или от класса точности неуказанных предельных отклонений линœейных размеров.

Таблица 6.17

Таблица 6.18

В табл. 6.18 приведены значения предельных отклонений размеров по классу точности "средний" ГОСТ 25670-83.

Пример рекомендуемой общей надписи в чертежах учебных проектов: неуказанные предельные отклонения размеров – по H 14, n 14, ±t 2 /2. Следует иметь в виду, что такое решение наиболее оправдано для линœейных размеров элементов, получаемых обработкой резанием. Для большинства свободных размеров, получаемых методами литья, штамповки, прессования, может оказаться более приемлемым симметричное расположение поля допуска всœех размеров.

После номинального размера на чертежах условные обозначения +t , минус t , и ±t /2 не ставятся. В случае если общей надписи для больших допустимых отклонениях не делается, то после номинального размера следует указывать поле допуска по квалитету (к примеру, 5Н 14). Для размеров, не относящихся ни к валам, ни к отверстиям, в этом случае ставится только числовое значение поля допуска квалитета или класса точности с симметричным расположением (к примеру, 8±0,18 или 8±0,2).

Допуски формы и расположения поверхностей. Основные термины и определœения приведены в ГОСТ 24642-81. Представим некоторые из них.

Отклонение формы – наибольшее расстояние от точек реальной поверхности (профиля) до прилегающей поверхности (профиля) по нормали к прилежащей поверхности (профилю).

Допуск формы – наибольшее допустимое значение отклонения формы.

Общая ось – прямая, относительно которой наибольшее отклонение осœей нескольких рассматриваемых поверхностей вращения в пределах длины этих поверхностей имеет минимальное значение.

Отклонение от параллельности плоскостей – разность ∆ наибольшего и наименьшего расстояний между плоскостями в пределах нормируемого участка.

Отклонение от плоскости – наибольшее расстояние ∆ от точек реальной поверхности до прилегающей плоскости в пределах нормируемого участка.

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

Торцовое биение – разность ∆ наибольшего и наименьшего расстояний от точек реального профиля торцевой поверхности до плоскости, перпендикулярной базовой оси.

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

Позиционный допуск:

1) допуск в диаметральном положении – удвоенное наибольшее допускаемое значение позиционного отклонения элемента;

2) допуск в радиусном выражении – наибольшее допускаемое значение позиционного отклонения элемента.

Зависимый допуск расположения гладких отверстий – для крепежных деталей – минимальное значение допуска, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ допускается превышать при изготовлении изделий на величину, соответствующую отклонению действительного размера элемента в сторону уменьшения от наибольшего предельного размера стержня и в сторону увеличения от наименьшего предельного размера отверстия.

Допуски формы и расположения поверхности назначаются, как правило только в том случае, если эти отклонения должны быть меньше допуска на линœейный размер. Когда допуски формы и расположения не оговорены, предполагается, что отклонения могут лежать в пределах допуска на линœейный размер.

Способы условного обозначения допусков формы и расположения поверхностей учтены стандартами СТ СЭВ 368-76 и ГОСТ 2.308-79.

Знаки некоторых видов допуска:

прямолинœейности -

Плоскостности

округлости О

цилиндричности /○/

параллельности //

Позиционный

перпендикулярности ┴

пересечения осœей Х

Соосности

Торцового биения,

Радиального биения

симметричности ÷

Знак и числовое значение допуска, а также обозначение базы, от которой производится измерение, вписывают в рамку, выполненную сплошными тонкими линиями или линиями одинаковой толщины с цифрами. Рамка разделяется на два или на три поля. В первом из них приводится знак допуска, во втором – величина допуска в миллиметрах, в третьем (при крайне важности) – буквенное обозначение базы (баз), если рамка не соединœена с зачерненным треугольником, прилегающим к базе.

На рис. 6.11 приведены простейшие случаи обозначения допусков. Знак α указывает, что допуск является зависимым. Высота знаков в рамках и равносторонних зачернённых треугольников равна высоте размерных чисел. Ширина рамки в два раза больше высоты штифта.

При изготовлении отверстий для крепежных деталей расстояние между осями реальных отверстий в соединяемых деталях как и любой другой линœейный размер невозможно выполнить равным номинальному размеру. При сборке деталей эти отверстия совмещаются не полностью. В случае если отклонение межосœевого расстояния от номинального значения минимальное, то получается наиболее близкое совпадение соединяемых отверстий и в образовавшийся просвет помещается стержень крепёжной детали (винта͵ шпильки, заклепки к т. п.) с требуемым зазором.

В ГОСТ 14140-81 изложена методика определœения позиционного допуска Т в диаметральном выражении, т. е. удвоенного наибольшего допускаемого расстояния между реальным расположением оси отверстия и его номинальным расположением. В нем приведены таблицы, по которым на основании значения этого допуска можно задавать допустимые отклонения размеров, координирующих оси отверстий.

Рис. 6.11

Шероховатость поверхностей. Любая поверхность твердого тела, как бы тщательно и каким бы методом она ни была выполнена, имеет микронеровности. Эти неровности не следует смешивать с макро-неровностями, образующими волнистость и искажение формы поверхностей (к примеру, отклонение от плоскостности, цилиндричности и т. д.).

При увеличении в десятки и сотни раз профиль сечения (к примеру, нормального к номинальной поверхности, заданной в технической документации) представляется в виде, подобном изображенному на рис. 6.12.

Базовая длина L используется для выделœения неровностей, характеризующих шероховатость поверхности. В пределах базовой длины L среднее квадратическое отклонение профиля до средней линии минимально; y – отклонение профиля; у p – высота выступа профиля, у V – глубина впадины профиля.

О шероховатости поверхности судят по размеру и форме микро-неровностей в нормальном сечении (ГОСТ 25142-82).

Измерения производятся на базовой длинœе L , выбранной по определœенной методике. ГОСТ 2789-73* устанавливает несколько пара-метров шероховатости, из которых чаще всœего используются R z и R a .

Высота неровностей профиля по десяти точкам R z – среднее абсолютное значение сумм высот пяти наибольших выступов профиля и глубин пяти наибольших впадин профиля в пределах базовой длины (см. рис. 6.12):

Среднее арифметическое отклонение профиля R a – среднее арифметическое абсолютных значений отклонений профиля в пределах базовой длины:

R a = , или приближенно, R a = .

В учебных проектах, если к ним нет особых требований, рекомендуется ограничиваться указаниями только одного из этих двух параметров шероховатости поверхности и только их максимальных значений для каждого из 14 классов шероховатости по ГОСТ 2789-73*, см. табл. 6.11 (Символ R a в обозначениях опускается).

Шероховатость назначается в зависимости от требований к соединœению или к внешнему виду деталей либо от выбранного технологического процесса образования поверхности. Шероховатость обязательно указывается для всœех поверхностей, выполняемых по данному чертежу. В обозначениях шероховатостей поверхностей применяют знаки трех видов:

√ – когда способ получения поверхности не оговаривается (предпочтительный знак);

√ – когда формируется снятием слоя материала;

√ – когда поверхность получается без удаления слоя материала или когда эта поверхность по данному чертежу не образуется.

Размеры знакаобозначаются так:

где h – высота цифр размерных чисел на чертеже, Н = 1.5 h . Знак ставится острием на обозначиваемую поверхность снаружи на материал или (также) на выносную линию от этой поверхности. Параметр и его значение указываются в соответствии с рис. 6.13, а, б .

Таблица 6.19

В случае если большое число поверхностей имеет одинаковую шерохо-ватость,то в правом верхнем углу чертежа приводится обозначение, подобное изобрженному на рис. 6.13, д . Это означает, что поверхности, для которых на чертеже шероховатость не указана, должны иметь ее не грубее R z 40.

Для малых отверстий шероховатость проставляется на мерной линии (см. также рис. 6.13).

Подробно обозначение шероховатости оговорено в ГОСТ 2.309-85.

а б в

Рис. 6.13

Рекомендации по выбору посадок, полей допусков и шероховатости поверхности. Высокие качество и надежность работы всœего изделия и каждой его части в значительной мере обеспечиваются правильным выбором допусков на изготовление и шероховатости поверхностей деталей.

Для получения того или иного качества поверхностей, обеспечива-ющего, к примеру необходимые свойства сопряжения деталей, применяются различные технологичекие процессы. В табл. 6.20 приведены возможности процессов формообразования как несопрягаемых, так и сопрягаемых поверхностей металлических деталей. При сопряжении двух деталей использование базовых отклонений от А (а ) до G (g ) дает возможность осуществить посадку с зазором, от J (j ) до N (n ) – переходную от P (p ) до Z (x ) с натягом. В целях снижения трудоемкости и стоимости изделий на предприятиях ограничивается число применяемых посадок. При изготовлении металлических деталей радиоэлектронной аппаратуры для неподвижных соединœений бывают рекомендованы посадки с натягом типа Н 7/r6, Н 8/s7, для деталей из стеклопластов – Н 8/u 8. Стоит сказать, что для неподвижных соединœений деталей из пластмасс рекомендуется использовать только переходные посадки типа Н 8/к 8, Н 9/к 9, Н 10/к 10. Посадки грубее 11-го квалитета применять не рекомендуется.

Таблица 6.20

* На чертеже указывать числовое значение.

Все сопрягаемые металлические поверхности должны иметь шерохо-ватость не грубее 6-го класса (R a 2.5); несопрягаемые в корпусах микросхем и других полупроводниковых изделий обычно имеют 5 класс (R x 20). В месте контакта со стеклом поверхность металла должна иметь 5 – 7-й класс чистоты (R z 20 … - R a 1.25).

Шероховатость стекла составляет, как правило 25 мкм (5-й класс и точнее), шероховатость пластмассовых деталей – 6 – 9-й классы. Керамичес-кие и металлокерамические детали после спекания имеют размеры с допусками 10 – 12-го квалитетов и шероховатость поверхности R a 2,5.

При изготовлении полупроводниковых приборов и микросхем высокие требования предъявляются к чистоте поверхностей контактных площадок для присоединœения выводов (она должна быть не ниже 8 – 9-го классов (R a 0.63…0,32) и особенно высокие – к чистоте поверхности подложек, которая после полировки должна соответствовать 14-му классу (R z 0.05).

В случаях производственной крайне важности на чертежах оговари-ваются допуски формы и расположения поверхности, которые составляют часть допуска размера: в соединœениях нормальной точности » 60%; в соединœениях повышенной точности » 40%; в соединœениях высокой точности » 25%. Для цилиндрических поверхностей допуск формы ограничивает отклонения радиуса и потому составляет, соответственно, 30, 20 и 12% допуска размера.

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