Основы взаимозаменяемости

И ТЕХНИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ

(конспект лекций)

Челябинск

УДК

Назарова Т.К. Основы взаимозаменяемость и технических измерений: конспект лекций, Челябинск, 2006. Конспект лекций предназначен для студентов, обучающихся по специальностям 230100, 311500, 311900, изучающих дисциплину «Метрология, стандартизация и сертификация».

Рецензенты

Ольховацкий А.К. – к.т.н., профессор ЧГАУ

Дудин Б.М. – к.т.н., доцент (ИА)

ISBN

Печатается по решению редакционно-издательского

совета ЧГАУ.

Ó ФГОУ ВПО «Челябинский государственный агроинженерный

университет», 2006

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие

Лекция 1 Взаимозаменяемость – основные понятия 5

Лекция 2 Принципы построения системы допусков и посадок 15

Лекция 3 Точность обработки при изготовлении и ремонте деталей машин 24

Лекция 4 Посадки гладких цилиндрических соединений 45

Лекция 5 Основы технических измерений 54

Список использованной и рекомендуемой литературы 73

ПРЕДИСЛОВИЕ

В условиях серийного и массового производства нормирование точности - один из важнейших разделов знаний, который необходим специалисту в любой отрасли машиностроения.

Каждое изделие характеризуется рядом выходных параметров, определяющих показатели его качества. Показатели качества характеризуют самые разнообразные свойства изделий и среди них важное значение отводится взаимозаменяемости и сопутствующим ей показателям: точности, надежности, ремонтопригодности.

Большое значение для развития машиностроения имеет организация производства и, в том числе, организация контроля с применением надежных, производительных средств технического контроля и измерений.

В первых двух лекциях даны термины и определения, связанные с понятием «точность размера», рассмотрены принципы построения и обозначения соединений в системе «Допуски и посадки» в соответствии с ГОСТ 25346-82.

В третьей лекции представлены параметры точности формы и расположения поверхностей, которые существенно влияют на однородность посадок, а также изменения в ГОСТе 2789-73 по обозначению шероховатости на чертежах деталей. Четвертая лекция содержит общие сведения по применению посадок в машиностроении.

Так как точность не может быть подтверждена без измерений, в пятой лекции рассмотрены вопросы метрологии, связанные с выбором средств измерений и средства измерения, применяемые при изготовлении и ремонте деталей машин.

В конспекте представлены списки используемой рекомендуемой литературы, имеющейся на абонементе ЧГАУ.

Данный конспект лекций рассчитан на 14 часов лекционного курса, в том числе на 6 часов по основам технических измерений.

ЛЕКЦИЯ 1 ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ – ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Взаимозаменяемость – это способность одного изделия, процесса или услуги быть использованным вместо другого изделия, процесса или услуги и при этом выполнять те же функции.

Первоначально взаимозаменяемости добивались с целью быстрой замены вышедших из строя деталей новыми или отремонтированными. Это ускоряло, облегчало и удешевляло эксплуатацию и ремонт машин.

С развитием крупносерийного и массового производства преимущества взаимозаменяемости стали шире использовать и при производстве машин. В настоящее время сборка большинства машин осуществляется на конвейере, а это возможно лишь при изготовлении взаимозаменяемых деталей.

Каждый рабочий на конвейере выполняет комплекс закрепленных за ним сборочных работ за определенное время, после чего все машины перемещаются к очередным рабочим постам, а с последнего рабочего поста с конвейера сходит собранная машина. Эта согласованность может быть выдержана только при условии, что на сборке будут исключены операции подгонки, т.е. на сборку будут поступать взаимозаменяемые детали, узлы.

Обеспечить взаимозаменяемость можно, решив весь комплекс вопросов конструирования, технологии изготовления, контроля, эксплуатации.

По классификационным признакам можно выделить несколько видов взаимозаменяемости.

Полная взаимозаменяемость – это взаимозаменяемость, которая обеспечивает сборку независимо изготовленных с заданной точностью изделий, без дополнительной обработки, подбора, подгонки при соблюдении технологических требований к ним по всем показателям качества.

Неполная (ограниченная) взаимозаменяемость – это взаимозаменяемость, для обеспечения которой могут быть использованы операции подбора, регулировки, подгонки, дополнительной обработки.

Внешняя взаимозаменяемость – это взаимозаменяемость по присоединительным размерам и эксплуатационным параметрам.

Внутренняя взаимозаменяемость – это взаимозаменяемость деталей, входящих в узел, или узлов, входящих в изделие.

Примером всех видов взаимозаменяемости может служить подшипник качения, узел, который обладает полной внешней взаимозаменяемостью по наружному и внутреннему диаметру колец и неполной внутренней взаимозаменяемостью. Зазор, соответствующий точности подшипника между телами качения и кольцами, обеспечивается подбором тел качения.

Главная цель взаимозаменяемости – обеспечение качества продукции и повышение производительности труда. Но качество не обеспечивается только точностью размера и геометрическими параметрами, поэтому более полным будет определение функциональной взаимозаменяемости.

Функциональная взаимозаменяемость – это принцип конструирования, производства, эксплуатации и ремонта изделий, обеспечивающий не только сборку и замену при ремонте любых деталей и узлов, но и их экономически оптимальные служебные функции.

Например, подшипник качения при замене должен обеспечить не только соединение по наружному и внутреннему кольцу, но и точность вращения, долговечность, грузоподъемность.

Для функциональной взаимозаменяемости очень важно обеспечить взаимозаменяемость исходного сырья, материала, заготовок, однородность и стабильность механических, физических, химических и других свойств. Функциональная взаимозаменяемость начинается со стадии проектирования изделий.

1.1 Точность размера – основные понятия

Основные термины и определения установлены ГОСТ 25346-89 (СТ СЭВ 145-88).

Геометрические параметры деталей количественно оцениваются размерами.

Размер – числовое значение линейной величины (диаметр, длина, угол…) в выбранных единицах измерения.

Размерная взаимозаменяемость предусматривает необходимую точность выполнения линейных и угловых размеров, а также допустимые погрешности при воспроизведении формы и расположения поверхностей деталей. Под точностью изготовления понимают соответствие реальной детали (узла, изделия) проектной.

Размеры разделяют на свободные и сопрягаемые. Свободные размеры определяют поверхности, по которым детали не соединяются в изделии с другими деталями (корпус редуктора – наружный размер; диаметр колес автомашин и т.д.).

Две или несколько деталей, соединяемые друг с другом, называют сопрягаемыми. Поверхности, по которым происходит сопряжение (соединение деталей), называются сопрягаемыми поверхностями. При этом в сопряжении одна поверхность будет охватывающая, а другая – охватываемая. Для упрощения понятий охватывающие поверхности называют отверстиями, а охватываемые – валами. Эти понятия относятся не только к цилиндрическим поверхностям, но и к любым другим.

Детали, которые образуют соединения, характеризуются следующими размерами: номинальный, предельный, действительный.

Условные обозначения размеров, относящихся к отверстиям, обозначают прописной (заглавной) буквой латинского алфавита, а к валам – строчной буквой.

Условные обозначения, относящиеся к взаимозаменяемости, представлены в таблице 1.1

Таблица 1.1 – Принятые термины и обозначения

Обозначения	Наименование обозначений (термины)
DN	Номинальный размер
Dmax, Dmin (dmax, dmin)	предельные размеры отверстия (вала): наибольший или максимальный, наименьший или минимальный
De (de)	действительный размер отверстия (вала)
ES (es)	верхнее предельное отклонение отверстия (вала)
EI (ei)	нижнее предельное отклонение отверстия (вала)
Smax, Smin,	зазор максимальный, зазор минимальный, зазор средний
Nmax, Nmin	натяг максимальный, натяг минимальный
TD, Td	допуск отверстия, допуск вала
TS, TN,TSN	допуск посадки с зазорами, с натягами, переходной;
IT	допуск размера по соответствующему квалитету, например: IT5, IT14
А∆, Б∆...	номинальный размер замыкающего звена
А1, А2...; Б1, Б2...	номинальный размер составляющего звена размерной цепи
∆S∆, ∆I∆	верхнее предельное отклонение замыкающего звена, нижнее предельное отклонение замыкающего звена
	звенья увеличивающие
	звенья уменьшающие
i, a	единица допуска, число единиц допуска (коэффициент точности)
∆0	координата середины поля допуска
CH, Ch	система отверстия, система вала
a	относительная геометрическая точность
∆f	погрешность формы
ui	поправка, учитывающая реальные условия работы
Nзс, Nзэ	запас прочности технологический, запас прочности эксплуатационный

Продолжение таблицы 1.1

Обозначения	Наименование обозначений (термины)
NmaxF, NminF	натяг максимальный функциональный, натяг минимальный функциональный
SmaxF, SminF	зазор максимальный функциональный, зазор минимальный функциональный
δизм	допускаемая погрешность измерения
Δlim	предельная погрешность измерительных средств

Номинальный размер (D_N) – размер, относительно которого определяют предельные размеры и который служит также началом отсчета отклонений.

Номинальный размер определяют в соответствии с функциональным назначением детали: расчетом на жесткость, прочность, кручение и т.д., или назначают, исходя из конструктивных соображений.

Номинальный размер одинаков для отверстия и вала, образующих соединение. Номинальный размер должен выбираться по ГОСТ 6636-69 (СТ СЭВ 514-87).

Действительный размер (D_e) – размер, установленный измерением с допускаемой погрешностью.

Разность между действительным и расчетным (заданным) размерами называется погрешностью размера. Допустимые для действительных размеров наибольшее и наименьшее их значения называют наибольшим и наименьшим предельными размерами.

Предельные размеры задаются, как правило, в виде отклонений от номинального размера. Относительно номинального размера задается два предельных отклонения.

ES (es) – верхнее предельное отклонение отверстия (вала) – большее из двух предельных отклонений.

EI (ei) – нижнее предельное отклонение отверстия (вала) – меньшее из двух предельных отклонений.

Предельные отклонения определяют по ГОСТ 25347-89 (СТ СЭВ 144-88).

Предельное отклонение имеет знак (+) или (–), одно из предельных отклонений может быть равно нулю. Написание знака перед предельным отклонением обязательно, предельное отклонение ноль не пишется, каждое предельное отклонение пишется строго на своем месте относительно номинального размера.

Например: Ø, Ø, Ø, Ø, Ø.

Предельные размеры – это два предельно допустимых размера, между которыми находится или которым может быть равен действительный размер годной детали.

D_max (d_max) – наибольший предельный размер для отверстия (вала) – больший из двух предельных размеров.

D_min (d_min) – наименьший предельный размер отверстия (вала) – меньший из двух предельных размеров.

Предельные размеры определяются как алгебраическая сумма номинального размера и предельного отклонения.

D_max = D_N + ES; d_max = D_N + es;

D_min = D_N + EI; d_min = D_N + ei.

Алгебраическая разность между действительным и номинальным размерами называется действительным отклонением.

Разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами называется допуском размера

T_D = D_max – D_min; T_d = d_max – d_min.

Допуск размера может быть определен как алгебраическая разность между верхним и нижним предельными отклонениями

T_D = ES – EI; T_d = es – ei.

Допуск - величина всегда положительная. Допуск определяет доверительные границы, при которых деталь признается годной.

Поле допуска размера – это поле, ограниченное верхним и нижним предельными отклонениями.

Различные соединения полей допусков валов и отверстий образуют посадки.

Посадка – характер соединения деталей, определяемый величиной получающихся в нем зазоров или натягов.

Зазор – разность размеров отверстия и вала, если размер отверстия больше размера вала.

Натяг – разность размеров вала и отверстия до сборки, если размер вала больше размера отверстия.

В Единой Системе Допусков и Посадок (ЕСДП) определено три вида посадок: посадка с зазором, посадка с натягом, посадка переходная.

Посадка с зазором – посадка, при которой обеспечивается зазор в соединении.

Посадка с натягом – посадка, при которой обеспечивается натяг в соединении.

Посадка переходная – посадка, при которой возможно получение как зазора, так и натяга.

Для анализа характера соединений важно знать предельные значения зазоров и натягов. Их можно определить по формулам

S_max = D_max – d_min = (D_N + ES) – (D_N + ei) = ES – ei;

S_min = D_min – d_max или S_min = EI – es;

N_max = d_max – D_min или N_max = es – EI;

N_min = d_min – D_max или N_min = ei – ES.

Графическое изображение деталей соединения дает возможность легче усвоить соотношение предельных размеров, упрощает восприятие посадки.

При графическом изображении посадки поля допусков строят относительно нулевой линии, см. рисунок 1.1.

Нулевая линия – линия, соответствующая номинальному размеру, от которой откладываются предельные отклонения размеров при графическом изображении допусков и посадок.

Если нулевая линия расположена горизонтально, то положительные отклонения откладываются вверх от неё, а отрицательные – вниз.

1

3

1 – Схема посадки с зазором; 2 – Схема посадки с натягом;

3 – Схема посадки переходной

Рисунок 1.1 – Графическое изображение посадок

Допуск посадки – сумма допусков отверстия и вала, составляющих соединению.

Допуск посадки можно определить и через предельные размеры соединения (зазоры или натяги).

Допуск посадки с зазором – это разность между зазором наибольшим и зазором наименьшим.

T_S = S_max – S_min или T_S = T_D + T_d

Допуск посадки с натягом – это разность между наибольшим натягом и наименьшим натягом.

T_N = N_max – N_min или T_N = T_D + T_d

Допуск переходной посадки – это сумма максимально зазора и максимального натяга.

T_SN = S_max + N_max или T_SN = T_D + T_d

Дата добавления: 2014-01-05