Лекции по допускам и посадкам. Конспект лекций

Свойство независимо изготовленных деталей (или узлов) занимать свое место в узле (или машине) без дополнительной обработки их при сборке и выполнять свои функции в соответствии с техническими требованиями к работе данного узла (или машины)
Неполная или ограниченная взаимозаменяемость определяется подбором или дополнительной обработкой деталей при сборке

Система отверстия

Совокупность посадок, в которых различные зазоры и натяги получаются соединением различных валов с основным отверстием (отверстие, нижнее отклонение которого равно нулю)

Система вала

Совокупность посадок, в которых различные зазоры и натяги получаются соединением различных отверстий с основным валом (вал, верхнее отклонение которого равно нулю)

В целях повышения уровня взаимозаменяемости изделий, сокращения номенклатуры нормального инструмента установлены поля допусков валов и отверстий предпочтительного применения.
Характер соединения (посадки) определяется разностью размеров отверстия и вала

Термины и определения по ГОСТ 25346

Размер — числовое значение линейной величины (диаметра, длины и т.п.) в выбранных единицах измерения

Действительный размер — размер элемента, установленный измерением

Предельные размеры — два предельно допустимых размера элемента, между которыми должен находиться (или которым может быть равен) действительный размер

Наибольший (наименьший) предельный размер — наибольший (наименьший) допустимый размер элемента

Номинальный размер — размер, относительно которого определяются отклонения

Отклонение — алгебраическая разность между размером (действительным или предельным размером) и соответствующим номинальным размером

Действительное отклонение — алгебраическая разность между действительным и соответствующим номинальным размерами

Предельное отклонение — алгебраическая разность между предельным и соответствующим номинальным размерами. Различают верхнее и нижнее предельные отклонения

Верхнее отклонение ES, es — алгебраическая разность между наибольшим предельным и соответствующим номинальным размерами
ES — верхнее отклонение отверстия; es — верхнее отклонение вала

Нижнее отклонение EI, ei — алгебраическая разность между наименьшим предельным и соответствующим номинальным размерами
EI — нижнее отклонение отверстия; ei — нижнее отклонение вала

Основное отклонение — одно из двух предельных отклонений (верхнее или нижнее), определяющее положение поля допуска относительно нулевой линии. В данной системе допусков и посадок основным является отклонение, ближайшее к нулевой линии

Нулевая линия — линия, соответствующая номинальному размеру, от которой откладываются отклонения размеров при графическом изображении полей допусков и посадок. Если нулевая линия расположена горизонтально, то положительные отклонения откладываются вверх от нее, а отрицательные — вниз

Допуск Т — разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами или алгебраическая разность между верхним и нижними отклонениями
Допуск — это абсолютная величина без знака

Стандартный допуск IT — любой из допусков, устанавливаемых данной системой допусков и посадок. (В дальнейшем под термином «допуск» понимается «стандартный допуск»)

Поле допуска — поле, ограниченное наибольшим и наименьшим предельными размерами и определяемое величиной допуска и его положением относительно номинального размера. При графическом изображении поле допуска заключено между двумя линиями, соответствующими верхнему и нижнему отклонениям относительно нулевой линии

Квалитет (степень точности) — совокупность допусков, рассматриваемых как соответствующие одному уровню точности для всех номинальных размеров

Единица допуска i, I — множитель в формулах допусков, являющийся функцией номинального размера и служащий для определения числового значения допуска
i — единица допуска для номинальных размеров до 500 мм, I — единица допуска для номинальных размеров св. 500 мм

Вал — термин, условно применяемый для обозначения наружных элементов деталей, включая и нецилиндрические элементы

Отверстие — термин, условно применяемый для обозначения внутренних элементов деталей, включая и нецилиндрические элементы

Основной вал — вал, верхнее отклонение которого равно нулю

Основное отверстие — отверстие, нижнее отклонение которого равно нулю

Предел максимума (минимума) материала — термин, относящийся к тому из предельных размеров, которому соответствует наибольший (наименьший) объем материала, т.е. наибольшему (наименьшему) предельному размеру вала или наименьшему (наибольшему) предельному размеру отверстия

Посадка — характер соединения двух деталей, определяемый разностью их размеров до сборки

Номинальный размер посадки — номинальный размер, общий для отверстия и вала, составляющих соединение

Допуск посадки — сумма допусков отверстия и вала, составляющих соединение

Зазор — разность между размерами отверстия и вала до сборки, если размер отверстия больше размера вала

Натяг — разность между размерами вала и отверстия до сборки, если размер вала больше размера отверстия
Натяг можно определять как отрицательную разность между размерами отверстия и вала

Посадка с зазором — посадка, при которой всегда образуется зазор в соединении, т.е. наименьший предельный размер отверстия больше наибольшего предельного размера вала или равен ему. При графическом изображении поле допуска отверстия расположено над полем допуска вала

Посадка с натягом — посадка, при которой всегда образуется натяг в соединении, т.е. наибольший предельный размер отверстия меньше наименьшего предельного размера вала или равен ему. При графическом изображении поле допуска отверстия расположено под полем допуска вала

Переходная посадка — посадка, при которой возможно получение как зазора, так и натяга в соединении, в зависимости от действительных размеров отверстия и вала. При графическом изображении поля допусков отверстия и вала перекрываются полностью или частично

Посадки в системе отверстия

— посадки, в которых требуемые зазоры и натяги получаются сочетанием различных полей допусков валов с полем допуска основного отверстия

Посадки в системе вала

— посадки, в которых требуемые зазоры и натяги получаются сочетанием различных полей допусков отверстий с полем допуска основного вала

Нормальная температура — допуски и предельные отклонения, установленные в настоящем стандарте, относятся к размерам деталей при температуре 20 град С

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.

Контрольные вопросы

План

Стандартизация

Конспект лекций

по курсу:

«Взаимозаменяемость,

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.

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.

Размеров на чертежах

Введение

В условиях массового производства важно обеспечить взаимозаменяемость одинаковых деталей. Взаимозаменяемость позволяет заменить сломавшуюся во время работы механизма деталь запасной. Новая деталь должна по своим размерам и форме точно соответствовать заменяемой.

Основным условием взаимозаменяемости является изготовление детали с определенной точностью. Какой должна быть точность изготовления детали, указывают на чертежах допустимыми предельными отклонениями.

Поверхности, по которым соединяются детали, называют сопрягаемыми . В соединении двух деталей, входящих одна в другую, различают охватывающую поверхность и охватываемую. Наиболее распространены в машиностроении соединения с цилиндрическими и плоскими параллельными поверхностями. В цилиндрическом соединении поверхность отверстия охватывает поверхность вала (рис. 1, а). Охватывающую поверхность принято называть отверстие , охватывающую – вал . Эти же термины отверстие и вал условно применяют и для обозначения любых других нецилиндрическим охватывающим и охватываемым поверхностям (рис. 1, б).

Рис. 1. Пояснение терминов отверстие и вал

Посадка

Любая операция сборки деталей заключается в необходимости соединить или, как говорят, посадить одну деталь на другую. Отсюда в технике принято выражение посадка для обозначения характера соединения деталей.

Под термином посадка понимают степень подвижности собранных деталей относительно друг друга.

Различают три группы посадок: с зазором, с натягом и переходные.

Посадки с зазором

Зазором называют разность размеров отверстия D и вала d, если размер отверстия больше размера вала (рис. 2, а). Зазор обеспечивает свободное перемещение (вращение) вала в отверстии. Поэтому посадки с зазором называют подвижными посадками. Чем больше зазор, тем больше свобода в перемещении. Однако в действительности при конструировании машин с подвижными посадками выбирают такой зазор, при котором будет минимальным коэффициент трения вала и отверстия.

Рис. 2. Посадки

Посадки с натягом

Для этих посадок диаметр отверстия D меньше диаметра вала d (рис. 2, б). .Реально осуществить это соединение можно под прессом, при нагреве охватывающей детали (отверстия) и (или) охлаждении охватываемой (вала).

Посадки с натягом называют неподвижными посадками , так как взаимное перемещение соединяемых деталей исключено.

Переходные посадки

Переходными эти посадки названы потому, что до сборки вала и отверстия нельзя сказать, что будет в соединении – зазор или натяг. Это означает, что в переходных посадках диаметр отверстия D может быть меньше, больше или равен диаметру вала d (рис. 2, в).

Допуск размера. Поле допуска. Квалитет точности Основные понятия

Размеры на чертежах деталей оценивают количественно величину геометрических форм детали. Размеры подразделяют на номинальные, действительные и предельные (рис. 3).

Номинальный размер – это основной рассчитанный размер детали с учетом ее назначения и требуемой точности.

Номинальный размер соединения – это общий (одинаковый) размер для отверстия и вала, составляющих соединение. Номинальные размеры деталей и соединений выбирают не произвольно, а по ГОСТ 6636-69 «Нормальные линейные размеры». В реальном производстве при изготовлении деталей номинальные размеры не могут быть выдержаны и поэтому введено понятие действительных размеров.

Действительный размер – это размер, полученный при изготовлении детали. Он всегда отличается от номинального в большую или меньшую сторону. Допустимые пределы этих отклонений устанавливаются посредством предельных размеров.

Предельными размерами называют два граничных значения, между которыми должен находиться действительный размер. Большее из этих значений называют наибольшим предельным размером , меньшее – наименьшим предельным размером . В повседневной практике на чертежах деталей предельные размеры принято указывать посредством отклонений от номинального.

Предельное отклонение – это алгебраическая разность между предельными и номинальными размерами. Различают верхнее и нижнее отклонения. Верхнее отклонение – это алгебраическая разность между наибольшим предельным размером и номинальным размером. Нижнее отклонение – это алгебраическая разность между наименьшим предельным размером и номинальным размером.

Номинальный размер служит началом отсчета отклонений. Отклонения могут быть положительными, отрицательными и равными нулю. В таблицах стандартов отклонения указывают в микрометрах (мкм). На чертежах отклонения принято указывать в миллиметрах (мм).

Действительное отклонение – это алгебраическая разность между действительным и номинальным размерами. Деталь считают годной, если действительной отклонение проверяемого размера находится между верхним и нижним отклонением.

Допуск размера – это разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами или абсолютная величина алгебраической разности между верхним и нижним отклонениями.

Под квалитетом понимают совокупность допусков, изменяющихся в зависимости от величины номинального размера. Установлено 19 квалитетов, соответствующих различным уровням точности изготовления детали. Для каждого квалитета построены ряды полей допуска

Поле допуска – это поле, ограниченное верхним и нижним отклонениями. Все поля допуска для отверстий и валов обозначаются буквами латинского алфавита: для отверстий – прописными буквами (H, K, F, G и т. д.); для валов – строчными (h, k, f, g и т. д.).

Рис. 3. Пояснения к терминам

Третья лекция

2. Основные понятия о посадках (сопряжениях)

План лекции

Понятия зазора и натяга.

Виды посадок.

Образование посадок в системе отверстия и в системе вала.

Ранее были введены понятия вала и отверстия как соответственно наружного охватываемого и внутреннего охватывающего элементов. При сопряжении этих элементов, принадлежащих двум разным деталям, получают ту или иную посадку.

Посадка – характер соединения двух деталей, определяемый значениями получающихся в этом соединении зазоров и натягов.

Зазор – разность между размерами отверстия и вала до сборки:

Зазор характеризует свободу относительного перемещения соединяемых деталей. Чем больше зазор – тем большая свобода относительного перемещения элементов сопряжения. Можно вспомнить еще термин люфт (нем. – Luft), обозначающий зазор между сопряженными поверхностями деталей узла.

Если размер вала больше размера отверстия, в соединении получается положительный натяг. Натяг – разность размеров вала и отверстия до сборки:

И зазор и натяг можно, вообще говоря, рассматривать как величины алгебраические, считая, что S = - N.

Понятие «посадка» относится к совокупности пар сопрягаемых элементов, размер каждого из которых является случайной величиной. Поле рассеивания данной случайной величины ограничено заданными предельными отклонениями. Поэтому получающиеся при сборке зазоры (натяги) – также случайные величины.

Характер сопряжения (то есть посадки) удобно представлять на схеме полей допусков отверстия и вала . В геометрической интерпретации полем допуска является часть плоскости, ограниченная сверху и снизу линиями предельных размеров (отклонений). Отклонения ES и EI (es и ei) на схемах полей допусков (рис. 2.1) откладывают от линии номинального размера – нулевой линии - в мкм.

Конкретное содержание приведенной схемы полей допусков может быть лучше понято из рис. 2.2, где показан этот же характер соединения.

В зависимости от взаиморасположения полей допусков сопрягаемых элементов посадки бывают трех видов:

С гарантированным зазором, P(S > 0) = 1;

С гарантированным натягом, P(S < 0) = 1 или P(N > 0) = 1;

Переходные, то есть 0 < P(s) < 1.

Разумеется, P(S > 0) + P(N > 0) = 1.

Мера точности соединения – допуск посадки. Подобно тому как допуск размера есть разность его максимального и минимального предельных значений, допуск посадки находится как разность наибольшего и наименьшего зазоров:

TS = S max – S min = D max – d min – (D min – d max) = T D + T d .

Полученное соотношение иллюстрирует простую мысль: высокая точность соединения может быть обеспечена только при соответствующей высокой точности размеров сопрягаемых элементов.

Посадки назначаются, как правило, либо в системе отверстия либо в системе вала .

Слово «система» означает порядок, закономерность. Закономерность, прежде всего, выражается в том, что поле допуска одной из деталей сопряжения имеет вполне определенное постоянное расположение относительно линии номинального размера. Такая деталь именуется основной . Постоянная определенность расположения поля допуска основной детали – в том, что оно соприкасается с нулевой линией и опрокинуто «в материал детали» (так называемый принцип «экономии металла»).

Посадки в системе отверстия получаются сочетанием различных полей допусков наружных охватываемых элементов соединений (валов) с полем допуска основного отверстия (рис. 2.3):

Здесь верхнее отклонение отверстия для всех сопряжений постоянно и равно допуску размера отверстия (ES = T D = const), а нижнее отклонение отверстия равно нулю (EI = 0). Предельные же отклонения сопрягаемого с этим отверстием вала выбираются соответственно характеру назначаемого сопряжения.

Посадки в системе вала получаются сочетанием различных полей допусков внутренних охватывающих элементов (отверстий) с полем допуска основного вала (рис. 2.4):

Здесь es = 0, ei = - T d ; в зависимости же от требуемого характера соединения выбирают предельные отклонения отверстия (ES, EI).

Предпочтительнее применение системы отверстия: изготовление внутреннего элемента (отверстия) зачастую сложнее и дороже; для обработки отверстий обычно используется мерный режущий инструмент (например, развертки, протяжки), номенклатуру которого следует снижать.

В отдельных случаях выгоднее система вала:

Применения стандартизованных комплектующих, наружные элементы которых надо различным образом (то есть с образованием разных посадок) сопрягать с отверстиями других деталей;

Использования одного и того же вала для получения нескольких различных сопряжений с охватывающими внутренними элементами других деталей;

Использования для изготовления деталей стандартных калиброванных прутков без их механической обработки.

Литература

Белкин В.М. Допуски и посадки (Основные нормы взаимозаменяемости). – М.: Машиностроение, 1992.- 528 с.

Дунин-Барковский И.В. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения. – М.: Издательство стандартов, 1987. - 352 с.

Анухин В.И. Допуски и посадки: Учебное пособие. – СПб.: Питер, 2008. – 207 с.