Отклонения формы и расположения поверхности

И ВОССТАНОВЛЕНИИ ДЕТАЛЕЙ МАШИН

ЛЕКЦИЯ 3 ТОЧНОСТЬ ОБРАБОТКИ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ

И ПОСАДОК

ЛЕКЦИЯ 2 ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ ДОПУСКОВ

Допуск всегда величина положительная.

На рисунке 1.2 представлены поля допусков вала и отверстия при посадке с зазором.

Рисунок 1.2 – Поля допусков отверстия и вала при посадке с зазором

(отклонения отверстия положительные) отклонения вала отрицательные

Контрольные вопросы

1 Что называется взаимозаменяемостью?

2 Какие размеры называют номинальными, предельными, действительными?

3 Что называют допуском размера, допуском посадки?

4 Какие посадки предусмотрены системой «Допуски и посадки»?

5 Что называют полем допуска?

ЕСДП СЭВ разработана на основе рекомендаций международной системы допусков и посадок ISO.

Система допусков и посадок – совокупность рядов допусков и посадок, закономерно построенных на основе опыта, теоретических и экспериментальных исследований и оформленных в виде стандарта. В промышленности разработаны и действуют системы допусков и посадок на различные виды сопряжений: гладкие, конические, зубчатые, резьбовые и др.

Система упорядочивает и облегчает назначение допусков и посадок в соединениях, ограничивая промышленность минимально необходимыми, но достаточными возможностями выбора точности и характера сопряжений.

ЕСДП обеспечивает:

- взаимозаменяемость деталей, узлов, машин;

- единое оформление технической документации;

- создание единого парка инструментов, калибров и другой технологической оснастки.

В системе ISO и ЕСДП установлены допуски и посадки для размеров менее 1мм, от 1мм до 500 мм, свыше 500 до 3150 мм, а в ЕСДП также для размеров св. 3150 до 10000 мм и св. 10000 до 40000 мм.

В ЕСДП для размеров до 3150мм числовые значения предельных отклонений полей допусков для гладких деталей, элементов деталей и для несопрягаемых элементов установлены ГОСТ 25347-82 (СТ СЭВ 144-88).

В ЕСДП принято одностороннее предельное расположение поля допуска. Ближайшее к нулевой линии предельное отклонение является определяющим для положения поля допуска относительно нулевой линии и называется основным отклонением.

На рисунке 2.1 представлены ряды основных отклонений. Эти отклонения в ГОСТ 25347-82 расположены в определенной последовательности.

Основные отклонения от А(а) до H(h) образуют посадки с зазором (S) в системе вала (в системе отверстия).

Основные отклонения JS(js); K(k); M(m); N(n) – образуют переходные посадки в системе вала (в системе отверстия).

Основные отклонения от Р(р) до Z(z) образуют посадки с натягом в системе вала (в системе отверстия).

Основное отклонение – одно из двух отклонений (верхнее или нижнее), расположенное ближе к нулевой линии. Основные отклонения отверстия обозначаются прописной (заглавной) буквой латинского алфавита: А, В, С…Z. Основные отклонения вала обозначаются строчной буквой латинского алфавита: а, в, с…z.

Основное отверстие – отверстие, нижнее отклонение которого равно нулю. Основное отклонение основного отверстия обозначается буквой Н.

Основной вал – вал, верхнее отклонение которого равно нулю. Основное отклонение основного вала обозначается буквой h.

Стандартами установлены две равноправные системы посадок: система отверстия, система вала.

Посадки в системе отверстия – посадки, в которых зазоры и натяги образованы соединением различных валов с основным отверстием.

На рисунке 2.2 представлены схемы различных посадок в системе отверстия

1 – Посадка с зазором в системе отверстия, 2 – Посадка с натягом в системе

отверстия, 3 – Посадка переходная в системе отверстия

Рисунок 2.2 – Схемы различных посадок в системе отверстия

Посадки в системе вала – посадки, в которых зазоры и натяги образованы соединением различных отверстий с основным валом.

На рисунке 2.3 представлены схемы различных посадок в системе вала.

1 – Посадка с зазором в системе вала 2 – Посадка с натягом в системе вала;

3 – Посадка переходная в системе вала

Рисунок 2.3 – Схемы различных посадок в системе вала

Посадка в системе вала или в системе отверстия – посадка, которая образована полем допуска основного отверстия и полем допуска основного вала, на рисунке 2.4 представлена схема посадки в системе вала или системе отверстия.

Рисунок 2.4 – Схема посадки с зазором в системе отверстия или в системе вала

Посадки в комбинированной системе (система отверстия и система вала) – посадки, в которых зазоры и натяги образованы соединением различных полей допусков валов с различными полями допусков отверстий. В этих соединениях нет основного отверстия или основного вала.

На рисунке 2.5 представлены схемы различных посадок в комбинированной системе.

1 – Посадка с зазором; 2 – Посадка с натягом; 3 – Посадка переходная

Рисунок 2.5 – Схемы посадок в комбинированной системе

Система отверстия получила преимущественное распространение, как более экономичная.

Система вала предпочтительна в трех случаях:

- когда используются валы из чистотянутой калиброванной стали без механической обработки;

- когда на валах одного номинального размера необходимо обеспечить различные посадки нескольких деталей;

- когда в сопряжении используют изготовленные в системе вала стандартные детали (соединения наружного кольца подшипника с корпусом, соединения шпонки с пазами валов и отверстий).

Для построения рядов допусков каждый из диапазонов размеров разделен на несколько интервалов (от 1 до 3; свыше 3 до 6 и т.д.).

Для размеров от 1 до 500 мм установлено 13 интервалов.

Для построения систем допусков устанавливают единицу допуска i, которая выражает зависимость допуска от номинального размера и является мерой точности. На основании исследований для системы ISО и ЕСДП для размеров до 500 мм

(2.1)

где i – единица допуска, мкм

D_ср – среднее геометрическое крайних размеров каждого интервала

D_ср = мм

0,001 D_ср – погрешность измерения.

В каждом изделии детали разного назначения изготавливаются с разной степенью точности. Для нормирования требуемых уровней точности установлены квалитеты.

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

Допуск в пределах одного квалитета изменяется только в зависимости от номинального размера.

Квалитет определяет допуск на изготовление. В ЕСДП установлено 20 квалитетов 01, 0, 1, 2…18. Самые точные квалитеты 01 и 0 введены после введения термина «квалитет», 18 – введен дополнительно в 1990 г.

Допуск для квалитетов 5…18 определяют по формуле

T = a i, (2.2)

где а – число единиц допуска.

Значения а для квалитетов 6 и грубее образуют геометрическую прогрессию со знаменателем φ = 1,6. В ГОСТ 25346-89 (СТ СЭВ 145-88) приведены формулы для определения значения а для всех квалитетов.

В таблице 2.1 представлена область применения квалитетов и значение числа единиц допуска а (коэффициент точности).

Таблица 2.1 – Область применения квалитетов

Квалитет

14…18

Коэффициент точности а

400 …

Концевые меры длины

Предельные калибры особо точные изделия

Точность деталей машин, образующих соединения

Допуски на свободные размеры

Допуски и отклонения, устанавливаемые стандартами, относятся к деталям, размеры которых определены при нормальной температуре, которая во всех странах принята равной +20 ºС (ГОСТ 9249-59).

Поле допуска в ЕСДП обозначают буквой основного отклонения и цифрой квалитета. Например: Н7, h7, D8, d8, К6, k6.

Примеры обозначения точности размера на чертежах представлены на рисунке 2.6. Точность размера рекомендуется указывать на чертежах одним из представленных способов.

2.6.1 2.6.2 2.6.3

2.6.1, 2.6.2 – обозначение точности размера на чертеже детали; 2.6.3 - обозначение точности соединения на сборочном чертеже

Рисунок 2.6 – Примеры обозначения точности

Контрольные вопросы

1 Какое отклонение называют основным и как его обозначают?

2 Какие системы посадок предусмотрены в ЕСДП?

3 Что называется квалитетом и какие квалитеты рекомендованы для деталей машин?

4 Как обозначают поля допусков в ЕСДП?

5 Какие основные отклонения предусмотрены для образования посадок с зазором, с натягом, переходных в системе отверстия, в системе вала?

S

SN

N

zc

zb

za

z

y

A

x

B

u

C

t

EI

CD

s

ei (y)

D

r

EI (D)

E

p

EF

n

F

m

FG

k

G

H

+

JS

K

-

es (c)

h

js

M

ES (U)

g

N

fg

P

es

f

R

ef

S

e

T

d

U

cd

X

c

Y

b

Z

a

ZA

ZB

Посадки переходные

ZC

Посадки с зазором

Посадки с натягом

Рисунок 2.1 – Ряды основных отклонений

При конструировании и построении деталей машин, наряду с расчетами кинематическими, расчетами на прочность, жесткость, износостойкость, необходимо производить расчеты на точность.

Точность – это степень соответствия параметров обработанной детали (поверхности) параметрам, заданным конструкторским расчетом.

Точность геометрических параметров деталей зависит от многих факторов и определяется:

- точностью размера;

- точностью геометрической формы детали и её элементов;

- точностью расположения поверхностей и осей деталей.

На точность обработки влияют следующие факторы:

- неточность станков (следствие неточности сборки, износ трущихся поверхностей, неточность или неисправность направляющих, ходовых винтов и т.п.);

- погрешности инструмента и его износ;

- погрешности установки инструмента, детали, настройки станка;

- деформации, возникающие под действием сил резания;

- ошибки при измерениях и т.д.

От влияния этих и других факторов возникают погрешности размеров, формы деталей, погрешности расположения поверхностей и осей деталей.

Различают погрешности систематические и случайные.

Систематические погрешности могут появиться вследствие неточности станка, приспособления, инструмента. Эти погрешности могут носить постоянный или переменный характер.

Если, например, отверстия партии деталей рассверлены сверлом, имеющим неправильный размер, то погрешность в размере этих отверстий является систематической, имеющий постоянный характер.

В процессе работы сверло изнашивается и, следовательно, диаметр его уменьшается, значит, и размер отверстия у поочередно обрабатываемых деталей будет уменьшаться. Эта погрешность тоже является систематической, но имеет переменный характер. Систематические погрешности, как постоянные, так и переменные, подчиняются определенной закономерности и характеризуются постоянной абсолютной величиной и знаком.

Таким образом, систематические погрешности узнаваемы, а следовательно должны быть исключены из процесса обработки.

Случайные погрешности имеют различные значения для отдельных деталей одной и той же партии. Эти погрешности вызываются случайными причинами или действиями многих факторов, влияние которых на процесс обработки имеет случайный характер.

Случайные погрешности могут быть вызваны неоднородностью заготовок, различной твердостью обрабатываемой поверхности, различной точностью установки детали и инструмента и т.п.

Случайные погрешности характеризуются тем, что они непостоянны по знаку и величине.

Действительные значения размеров чаще являются случайными величинами, поэтому для их анализа применяют методы математической статистики и теорию вероятностей. В настоящее время известно более двадцати законов, которым подчиняются случайные погрешности.

Значения случайной величины, изменение которой зависит от нескольких факторов, когда ни один из них не является доминирующим, подчиняются нормальному закону распределения (закону Гаусса), и тогда допуск распределения случайных величин находится в диапазоне 6σ (±3σ), где σ – среднеквадратическое отклонение, характеризующее разброс (рассеяние) размеров, т.е. Т_i = 6σ_i. В этом случае вероятность появления грубой ошибки 0,27%. Грубая ошибка – это ошибка, которая находится за пределами допуска, т.е. вероятность выхода случайной величины за пределы значения ±3σ равна 0,0027.

Рассеяние значений отклонений соосности, биения, дисбаланса, значения которых имеют только положительную величину, может соответствовать закону Максвелла.

Закон равнобедренного треугольника (Симпсона) может возникнуть при суммировании (сочетании) двух независимых случайных величин, распределение размеров которых подчиняется закону равной вероятности. В этом случае допуск рассеяния случайных размеров равен значению т.е.

.

Закон равной вероятности применяют для расчета точности, если среди причин, вызывающих производственные погрешности, имеется одна, резко доминирующая по силе воздействия и равномерно изменяющаяся во времени, например, износ режущего инструмента, нагрев, тогда .

Отклонения (погрешности) формы и расположения поверхностей в посадках с зазором приводят к уменьшению износостойкости деталей, к нарушению плавности хода, шумообразованию. В посадках переходных и с натягом они вызывают неравномерность натягов или зазоров вследствии чего снижаются прочность соединения, точность центрирования, герметичность.

Отклонения формы, расположения поверхностей снижают не только эксплуатационные, но и технологические показатели изделий. Они существенно влияют на точность и трудоемкость сборки, повышают объем пригоночных операций, влияют на точность базирования детали при изготовлении и контроле.

Таким образом, для обеспечения требуемой точности параметров изделия, его работоспособности и долговечности, на рабочих чертежах деталей необходимо указывать не только предельные отклонения размеров, но и, в необходимых случаях допуски формы, допуски расположения поверхностей. Эти случаи возникают тогда, когда допуски формы, допуск расположения поверхности меньше допуска размера.

Правильное и более полное нормирование точности формы, точности расположения поверхностей, способствующее повышению точности геометрии деталей при их изготовлении и контроле, является одним из основных факторов повышенная качества машин и приборов.

Обозначение точности формы, точности расположения поверхностей и осей нормируется Государственными стандартами, которые являются обязательными и не допускают вольности в обозначении на чертежах.

- ГОСТ 24642-81 Основные нормы взаимозаменяемости (ОНВ). Допуски формы и расположения поверхностей. Основные термины и определения.

- ГОСТ 24643-81 (СТ СЭВ 636-77). ОНВ. Допуски расположения. Числовые значения.

- ГОСТ 25069-81. ОНВ. Неуказанные допуски формы и расположения поверхностей.

- ГОСТ 2. 308-79. ЕСКД. Указание на чертежах допусков формы и расположение поверхностей.

Дата добавления: 2014-01-05