Тема 5.1 Общие понятия основных норм взаимозаменяемости

1.Основные термины и определения.

Одним из основных условий осуществления массового и серийного производств является взаимозаменяемость одинаковых деталей и узлов комплектующих изделий. Взаимозаменяемостьюназывают свойство независимо изготовленных деталей (сборочных единиц) обеспечивать у механизмов и машин в условиях сборки или при ремонте работоспособное состояние и надежность.

Если при сборке нет необходимости в подгонке, то такая взаимозаменяемость называется полной. Если же необходима пригонка, применение компенсаторов, регуляторов или селективная сборка, то такая взаимозаменяемость называется неполной.

Одним из основных условий взаимозаменяемости является точность деталей, узлов, комплектующих по геометрическим параметрам.

Взаимозаменяемость может быть внешней и внутренней. Так, например, подшипники качения как узлы деталей машин обладают полной внешней взаимозаменяемостью (размеры наружного и внутреннего колец подшипников одного типоразмера одинаковы). в свою очередь, при сборке подшипников их тела качения по размерам рассортировывают по нескольким селективным группам и только после этого осуществляют сборку. При этом тела качения из разных групп не являются взаимозаменяемыми и внутренняя взаимозаменяемость подшипников является неполной.

Система допусков и посадок предназначена для выбора минимально необходимых, но достаточных для практики вариантов допусков и посадок типовых соединений деталей машин, дает возможность стандартизовать режущий и мерительный инструмент, облегчает конструирование, производство и достижение взаимозаменяемости изделий и их частей, а также обуславливает повышение их качества.

2.Предпочтительные размеры в машиностроении

Уже давно разработаны и опубликованы предпочтительные ряды чисел (ГОСТ 8032-84).

Ряд 5 (R 5) представляет ряд геометрической прогрессии 1; 1,6; 2,5; 4; 6,3; 10 с основанием, равным корню пятой степени из десяти (1,6) или R10 = 1; 1,25; 1,6; 2; 2,5; 3,15; 4; 5; 6,3; 8.

В интервалах рядов, например 10 - 100 и 100 - 1000, значения чисел увеличиваются в 10 и 100 раз, а в интервалах 0,1 - 1 и 0,01 - 0,1 также уменьшаются. Существуют еще ряды R 20 =; R40 =; R80 = и ряды с более мелкой градацией размеров.

Номинальные размеры деталей или параметры изделий и узлов выбирают по этим рядам. Преимущество имеют ряды с более крупной градацией R 5 и R10.

Ряды предпочтительных чисел (РПЧ) обладают следующими характерными особенностями:

· произведение или частное от деления двух любых чисел РПЧ является членом ряда;

· целые степени любого члена РПЧ всегда являются членами этого ряда;

· начиная с ряда R10, в числах рядов находится число p» 3,15, следовательно, длина окружности и площадь круга будут выражаться также предпочтительным числом.

3.Допуски и посадки цилиндрических и плоских соединений

Основными геометрическими характеристиками деталей машин являются размеры и форма. Рассмотрим простейшие формы деталей с гладкими цилиндрическими и плоскими поверхностями. Сначала дадим основные определения.

Номинальный размер – размер, относительно которого определяются предельные размеры, служит началом отсчета отклонений. Номинальные размеры рассматриваемых форм деталей, как правило, округляются до значений из рядов предпочтительных чисел. Эти размеры проставляют на чертежах деталей (без отклонений).

Действительный размер – размер, установленный измерениями с допустимым отклонением.

Предельные размеры – два предельно допустимых (наибольший и наименьший) размера, между которыми должен находиться действительный размер.

Отклонение – алгебраическая разность между размерами (действительным, предельным и т.д.) и соответствующим номинальным размером.

Верхнее отклонение –алгебраическая разность между наибольшим предельным и номинальным размерами. Для отверстий обозначается ES,для валов – es.

Нижнее отклонение – алгебраическая разность наименьшего и номинального размеров. Для отверстий обозначается EI, для валов – ei.

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

Допуск – разность между верхним и нижним отклонениями. Различают допуск отверстия – ITD и допуск вала – ITd; ITD = ES – EI; ITd = es – ei.

Квалитет – совокупность допусков, соответствующих одинаковой степени точности для всех девятнадцати номинальных размеров: 01; 0; 1; 2; 3; 4; …16; 17. Детали в машиностроении обрабатываются по 6-14 квалитету точности. Поле допуска ограничивается верхним и нижним отклонениями и может быть представлено графически, а сам допуск равен произведению единиц допуска i на безмерный коэффициент а, IT = ia.

Единица допуска для квалитетов 5-17 рассчитывается по формуле и зависит от размера D; коэффициент а может быть определен из следующих данных:

Квалитет
а

Основное отклонение – одно из двух отклонений (верхнее или нижнее), ближайшее к нулевой линии. Они обозначаются буквами латинского алфавита А, В, С, Д, …, Н, …, Х, Y, Z для отверстий; а, b, с, d, …, h, …, x, y, z для валов в зависимости от положения основного отклонения относительно нулевой линии.

Основное отверстие обозначается буквой Н, основной вал h, при этом основные отклонения Н (EI) и h (es) совпадают с нулевой линией и равны нулю.

Основные отклонения вала являются определяющими для основных отклонений отверстий, которые построены так, чтобы обеспечить посадки в системе вала, аналогичные посадкам в системе отверстия, EI = – es при основных отклонениях А - Н; ES = – ei при основных отклонениях от j до ZC.

Основные отклонения отверстий расположены зеркально основным отклонениям валов, обозначенных той же строчной буквой относительно нулевой линии. Основные отклонения валов от а до g – отрицательные и от m (k) до z – положительные.

Из этого правила сделано исключение для отверстий с размером свыше 3 мм с отклонениями J, K, M и N до квалитета 8 и с отклонениями P - ZC до квалитета 7 включительно. Для них установлено специальное правило: Es = – ei + D.

Условное обозначение поля допуска состоит из обозначения основного отклонения и квалитета: h 8, k 6 – валы; Н 8, K 6 – отверстия.

Сопрягаемые детали – детали, подвижно или неподвижно соединяемые сборкой и контактирующие друг с другом по сопрягаемым (после сборки – по сопряженным) поверхностям. Различают охватываемые и охватывающие детали или поверхности, обозначаемые соответственно d и D (или В). Размеры сопрягаемых поверхностей при изготовлении должны находиться в пределах допуска, а при сборке по этим поверхностям могут получаться зазоры S или натяги N за счет деформации соединяемых деталей.

Посадка – характер соединения деталей, определяется величиной полученных зазоров или натягов (рис.1).

Условное обозначение посадки состоит из обозначения полей допусков отверстия и вала, которые записываются в виде дроби или разделяются горизонтальной чертой:.

Величины зазоров S или натягов N определяются как разность верхнего и нижнего отклонений: S _max = ES – ei = (N _min); S _min = EI – es = (N _max).

Если при расчете зазор получился отрицательным, то имеет место натяг. Он является положительной величиной, а его абсолютное значение равно рассчитанному зазору, т.е. – S = N.

Точность сборки или точность посадки определяется допуском посадки

T (S, N) = Itd + ITD = S_max – S_min = N_max – N_min.

ES

EI

ITD

ITd

es

ei

а)

ES

EI

ITD

ITd

es

ei

б)

Рис.1. Схемы полей допусков различных видов посадок: а – с зазором; б – с натягом; в – переходной

в)

ES

EI

ITD

es

ei

ITd

Сочетание основного отверстия Н с любым полем допуска вала дает посадку в системе отверстия Æ40, а сочетание основного вала h с любым полем допуска отверстия, кроме Н, дает посадку в системе вала Æ40.

На все размеры, указанные на чертежах, включая размеры несопрягаемых поверхностей, назначают предельные отклонения, отсутствие которых усложняет изготовление и контроль деталей. Предельные отклонения линейных размеров указывают непосредственно после номинальных размеров условными обозначениями полей допусков Ø22 Н 7, числовыми значениями Ø22^+0,021 или совместно – условными обозначениями полей допусков и указанными в скобках соответствующими значениями предельных отклонений – Ø22 Н 7(^+0,021). Кроме того, значения предельных отклонений можно указывать в таблице.

Рядом с условными обозначениями полей допусков значения предельных отклонений указывают обязательно, если отклонения назначены:

· на размеры, не включенные в ряды нормальных линейных размеров, например: 41,5 Н 7(^+0,025);

· на размеры или элементы соединений специальных видов – посадки подшипников качения, шпоночных и пр.;

· на размеры уступов с несимметричным полем допуска;

· на отверстия, которые обрабатываются в системе вала.

Если один предельный размер ограничен каким-либо условием в сторону увеличения или уменьшения, то после значения размера указывают mах или min. Если отдельные участки поверхности с одним номинальным размером должны иметь различную точность, то эти участки разделяют тонкой линией и указывают точность обработки каждого участка.

На сборочных чертежах предельные отклонения обеих сопрягаемых деталей указывают одним из следующих способов: условными обозначениями посадки – полей допусков отверстия и вала (Ø22 Н 7/ j_s 6); значениями предельных отклонений отверстия, помещенными над чертой, и вала, помещенными под чертой (Ø).

Если предельные отклонения заданы численной величиной, размеры с предельными отклонениями можно указывать в виде двойной записи: для отверстия – над размерной линией, для вала – под ней, при этом перед номинальными размерами указывают, к какой детали относятся предельные отклонения Ø22^+0,021 и Ø22 ± 0,065. В некоторых случаях указывают размер с условным обозначением поля допуска или с предельными отклонениями только одной детали соединения (отверстия или вала). Тогда перед размером проставляют номер детали и всю надпись помещают над размерной линией, например, поз.14 Ø22 ± 0,065.

Предельные отклонения линейных размеров с неуказанными допусками задают общей записью, которая должна содержать условные обозначения односторонних и симметричных предельных отклонений, назначенных по полям допусков или квалитетам (Н, h, ±0,5 IT) или по классам точности (+ t; – t; ± t /2). Неуказанные предельные отклонения радиусов закруглений, фасок и углов отдельно не указывают, так как их значения зависят от квалитетов или классов точности предельных отклонений, назначенных на линейные размеры.

Предельными отклонениями размеров с неуказанными допусками называют предельные отклонения квалитета 12 и грубее. Эти размеры, определяющие общую форму деталей, относятся к несопрягаемым поверхностям и существенно не влияют на работоспособность деталей. Неуказанные предельные отклонения линейных размеров, кроме радиусов закруглений и фасок, назначают либо по квалитетам 12-17 для номинальных размеров от 1 до 10000 мм, либо по классам точности.

Классы точности условно называются и обозначаются: точный – t ₁; средний – t ₂, грубый – t ₃ и очень грубый – t ₄. В перечисленных классах точности предельные отклонения установлены для укрупненных интервалов (например, для номинальных размеров от 6 до 30 мм, от 30 до 120 мм и т. д.) и получены грубым округлением среднего допуска, вычисленного по допускам, принятым соответственно в квалитетах 12, 14, 16 и 17 для интервалов размеров, которые входят в данный укрупненный интервал.

Для размеров металлических деталей, обрабатываемых резанием, предпочтительными являются квалитет 14 и класс точности t ₂. Для радиусов закруглений и фасок, а также неуказанных предельных отклонений углов, установлены по два ряда предельных отклонений. Первые из этих рядов применяются при квалитетах 12-16, а вторые – при квалитете 17 и соответствующих этим квалитетам классах точности.

Для размеров с неуказанными допусками рекомендуется несколько вариантов расположения полей допусков относительно номинальных размеров. Для охватываемых поверхностей поле допуска обычно располагается ниже нулевой линии, тогда es = 0; ei = IT или ei = t. Для охватывающих поверхностей поле допуска обычно располагается выше нулевой линии, тогда EI = 0; ES = IT или ES = t.

Для некруглых охватываемых и охватывающих поверхностей можно применять, а для размеров, которые не относятся к отверстиям и валам (высота и длина уступов, глубина пазов и пр.), всегда применяют симметричное расположение полей допусков относительно нулевой линии. В этих случаях допуски выбирают только по классам точности и предельные отклонения равны ± t /2.

Общая запись, обозначающая предельные отклонения, установленные на размеры с неуказанными допусками, для варианта, имеющего наибольшее применение в машиностроении: неуказанные предельные отклонения размеров Н 14; h 14; ± t /2 или Н 14; h 14; ± t /2.

Дата добавления: 2014-01-15