Посадках

ПОНЯТИЯ О РАЗМЕРАХ, ОТКЛОНЕНИЯХ, ДОПУСКАХ И

ЛЕКЦИЯ № 2

Исходные положения используемые при изготовлении деталей.

1. Для обеспечения взаимозаменяемости изготовление деталей и сборку изделий необходимо производить со строго нормированной точностью функциональных параметров.

2. Обеспечение запаса работоспособности изделия достигается тем, что для ответственных функциональных параметров добиваются выполнения условия

(1.2)

где T_f – допуск функционального параметра исходя из эксплуатационных требований; T_r – технологический допуск, обеспечиваемый при принятом технологическом процессе.

3. Для обеспечения взаимозаменяемости и высокого качества изделий необходимо применять оборудование, инструмент и технологическую оснастку, позволяющих получить требуемую точность изготовления и сборки. Точность применяемого оборудования и оснастки должна быть несколько выше требуемой точности изготовления деталей, т. е. применяемое оборудование должно иметь запас точности. Особые точностные требования предъявляются к оборудованию и технологической оснастке, предназначенных для выполнения финишных операций и обработки деталей повышенной точности.

4. Для ответственных деталей необходимо создавать оптимальное качество поверхности: шероховатость поверхности, точность взаимного расположения поверхностей деталей.

5. Для обеспечения взаимозаменяемости и высокого качества машин необходимо соблюдать преемственность между тремя процессами: изготовлением, контролем и эксплуатацией. Сначала деталь является объектом обработки, затем объектом измерения, затем элементом механизма. При этом погрешности изготовления и погрешности измерения неизбежно увеличивают погрешность механизма. Поэтому при изготовлении деталей необходимо соблюдать несколько принципов:

технологические и измерительные базы должны совпадать с конструкторскими, т. е. необходимо соблюдать принцип единства баз;

схема измерения должна соответствовать схеме рабочих движений детали в механизме (например, однопрофильный контроль зубчатых колес);

процесс измерения точности обработки необходимо строить так, чтобы траектория движения измерительного наконечника соответствовала траектории движения инструмента при формообразовании детали (этому принципу полностью отвечает активный контроль).

По назначению различают следующие виды размеров:

определяющие величину и форму детали;

координирующие (у деталей сложной формы и в узлах), определяющие взаимное расположение наиболее ответственных поверхностей детали или положение их относительно определенных поверхностей, линий или точек, называемых конструкторскими базами;

сборочные и монтажные, характеризующие положение узлов и комплектующих изделий по присоединительным поверхностям, а также положение самого изделия на месте монтажа;

технологические, использующиеся при изготовлении и контроле детали;

Основные термины и определения, относящиеся к видам размеров, отклонениям, допускам и посадкам регламентированы ГОСТ 25346 – 89 (СТ СЭВ 145 –88). Виды размеров и другие размерные характеристики деталей показаны на сопряжении “вал – втулка” (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Схема размерных параметров сопряжения “вал – втулка”

По ГОСТ 25346 – 89 (СТ СЭВ 145 – 88) принято все размерные параметры, относящиеся к втулке (отверстию) обозначать заглавными буквами (D, ES, EI, и т. д.), а параметры относящиеся к валу строчными (d, es, ei и т. д.).

Номинальный размер – это размер (D, d, l и т. д.), который служит началом отсчета отклонений и, относительно которого определяют предельные размеры. В сопряжениях номинальный размер является общим для вала и втулки. Номинальные размеры определяются расчетным путём исходя из условий обеспечения прочности и жесткости деталей сопряжения. Кроме того, при определении номинального размера учитывается совершенство геометрической формы и технологичность изготовления детали.

Для сокращения числа типоразмеров заготовок и деталей, режущего и измерительного инструмента, штампов, приспособлений, а также с целью упрощения типизации технологических процессов значения размеров, полученные расчетом округляют (как правило, в большую сторону) до стандартных по ГОСТ 6636 – 89 (СТ СЭВ 514 – 77). Указанные стандарты не распространяются на технологические межоперационные размеры, размеры, регламентированные в стандартах на конкретные изделия (например, средний диаметр резьбы).

Действительный размер – размер, установленный измерением с допустимой погрешностью. Этот размер находится в пределах допуска на изготовление, т. е. между верхним и нижним отклонениями номинального размера. Действительный размер детали в работающей машине отличается от действительного размера, полученного при изготовлении, вследствие ее износа, упругой, тепловой, остаточной деформаций. Это необходимо учитывать при точностном анализе механизмов в целом.

Предельные размеры детали – два предельно допускаемых размера, между которыми находится действительный размер годной детали. Больший из них называют наибольшим предельным размером (D_max, d_max), меньший – наименьшим предельным размером (D_min, d_min). Сравнение действительного размера с предельными дает возможность судить о годности детали.

D (d) – номинальный размер сопряжения; D_max, D_min (d_max, d_min) – наибольший и наименьший предельные размеры втулки и вала соответственно; ES, EI (es, ei) – верхнее и нижнее предельные отклонения втулки и вала соответственно; T_D, T_d – допуски отверстия и вала соответственно.

ГОСТ 25346 – 89 (СТ СЭВ 145 – 88) устанавливает понятия проходного и непроходного пределов размера. Проходной предел – это размер, которому соответствует максимальное количество материала. Это размеры отверстия и вала, проверяемые проходными калибрами. Для отверстия проходным пределом является минимальный размер (соответствующий нижней границе поля допуска), а для вала – максимальный (соответствующий верхней границе поля допуска). Непроходной предел – это размер, которому соответствует минимальное количество материала. Для вала непроходным является размер, соответствующий нижней границе поля допуска, а для отверстия – верхней. Эти размеры вала и отверстия проверяются непроходными калибрами.

Для упрощения рабочих чертежей деталей на них проставляются не предельные размеры, а предельные отклонения, которые отсчитываются от номинального размера: верхнее предельное отклонение и нижнее предельное отклонение. По ГОСТ 25346 – 89 (СТ СЭВ 145 – 88) предельные отклонения обозначаются:

ES и es – верхнее предельное отклонение для отверстия и вала соответственно;

EI и ei –нижнее предельное отклонение для отверстия и вала соответственно.

Номинальный, предельные размеры и отклонения связаны между собой следующими зависимостями:

; (2.1)

где D_max, D_min – наибольший и наименьший предельные размеры отверстия; d_max, d_min – наибольший и наименьший предельные размеры вала; D – номинальный размер сопряжения “вал – втулка”.

Соответственно верхнее и нижнее отклонение размера можно определить по формулам

(2.2)

На машиностроительных чертежах номинальные, предельные линейные размеры и их отклонения проставляют в миллиметрах без указания единицы измерения (ГОСТ 2.307 – 89), например:

Угловые размеры и их предельные отклонения обозначаются в градусах, минутах, секундах с указанием единицы, например 5⁰ 30' 40". Предельные отклонения размеров в таблицах допусков указываются в микрометрах. Если предельные отклонения размера равны по величине, то их указывают один раз со знаком ± после номинального размера (60 ± 0,2; 120⁰ ± 20⁰).Отклонение равное нулю на чертежах не проставляется, а указывается только одно отклонение, например 200_-0,2 , 200^+0,2.

Допуском (от латинского слова Tolerance – допуск) называют разность между наибольшим и наименьшим значением того или иного параметра. Допуск размера – это разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами или абсолютное значение алгебраической разности между верхним и нижним отклонениями. Допуск всегда положителен. Он определяет допустимое поле рассеяния действительных размеров годных деталей в партии, т. е. заданную точность обработки. С увеличением величины допуска точность деталей уменьшается.

Поле допуска – поле, ограниченное верхним и нижним отклонениями. Поле допуска определяется значением допуска и его положением относительно номинального размера. Для упрощения рассмотрения допусков и посадок поля допусков изображают графически в виде схемы полей допусков (рис. 2.2). При графическом изображении поле допуска заключено между двумя линиями, соответствующими верхнему и нижнему отклонениям относительно нулевой линии. Нулевая линия – линия, соответствующая номинальному размеру, от которой откладывают отклонения размеров. При горизонтальном расположении нулевой линии положительные отклонения откладываются вверх от нее, а отрицательные вниз.

Две или несколько подвижно или неподвижно соединяемых деталей называют сопрягаемыми. Поверхности, по которым происходит соединение деталей, называются сопрягаемыми поверхностями. Остальные поверхности деталей называются свободными (несопрягаемыми). В соответствии с этим различают размеры сопрягаемых и свободных (несопрягаемых) поверхностей. В соединении деталей, входящих одна в другую различают охватывающие и охватываемые размеры.

Рис. 2.2. Схема полей допусков сопряжения, показанного на рис. 2.1.

Охватывающие размеры – это размеры поверхностей, охватывающих другие поверхности. Охватывающими размерами являются внутренние размеры деталей, т. е. это размеры отверстий. Охватываемые размеры – это наружные размеры, которые охватываются другими размерами, т. е. это размеры валов. Понятия отверстие и вал относятся не только к деталям цилиндрической формы, но и к сопрягаемым деталям другой формы, имеющим внутренние и наружные размеры (охватывающие и охватываемые).

Характер соединения двух деталей называется посадкой. Посадка характеризует свободу относительного перемещения соединяемых деталей или степень сопротивления их взаимному перемещению.

В зависимости от взаимного расположения полей допусков сопрягаемых деталей различают три вида посадок: с зазором, с натягом и переходные. Схемы полей допусков видов посадок показаны на рис. 2.3.

В посадках с зазором отверстие всегда больше вала, поэтому в сопряжении всегда имеется зазор, величина которого может изменяться от минимального до максимального значения, в зависимости от действительных размеров соединяемых деталей (рис. 2.3., а).

(2.3)

где S_max – максимальный зазор в посадке; S_min – минимальный зазор в посадке; S_m – средний зазор посадки.

Посадка с натягом – это посадка, при которой всегда гарантируется натяг, т. е. размер вала всегда больше размера отверстия (рис. 2.3., б). Наибольший, наименьший и средний натяги определяют по формулам.

Рис. 2.3. Схемы полей допусков посадок с зазором (а), с натягом (б) и переходных (в)

(2.4)

где N_max – наибольший (максимальный) натяг в сопряжении; N_min – минимальный натяг в сопряжении; N_m – средний натяг посадки.

Переходная посадка – посадка, при которой с одинаковой вероятностью возможно получение, в сопряжении, как зазора, так и натяга. Поля допусков отверстия и вала в переходных посадках перекрываются частично или полностью (рис. 2.3., в).

Допуск посадки – разность между наибольшим и наименьшим допускаемыми зазорами (в посадках с зазором) или наибольшим и наименьшим допускаемыми натягами (в посадках с натягом). Для переходных посадок допуск посадки определяется суммой абсолютных значений наибольшего натяга и наибольшего зазора. Расчет допусков посадок ведется по формулам.

(2.5)

где TS – допуск посадки с зазором; TN – допуск посадки с натягом; TS (TN) – допуск переходной посадки.

Для всех видов посадок допуск посадки равен сумме допусков отверстия и вала

(2.6)

Пример. Определить размерные параметры деталей и сопряжения в посадке Ø 55Н8 / e9

По таблицам допусков и основных отклонений валов и отверстий (ГОСТ 25346 – 89) определяют величины допусков и основных отклонений. Второе отклонение определяется расчетным путем.

Отверстие: Т_D = 46 мкм; ES = 46 мкм; EI = 0.

Вал: T_d = 74 мкм; es = – 60 мкм; ei = – 134 мкм.

Размеры отверстия: D_max = 55 + 0,046 = 55,046 мм; D_min = 55 + 0 = 55 мм;

T_D = 55,046 – 55 = 0,046 мм.

Размеры вала: d_max = 55 + (-0,060) = 54,940 мм; d_min = 55 + (-0,134) = 54,866 мм

T_d = 54,940 – 54,866 = 0,074 мм.

Величины зазоров: S_max = 55,046 – 54,866 = 0,180 мм; S_min = 55 – 54,940) = = 0,60 мм; TS = 0,046 + 0,074 = 0,120 мм; (допуск посадки можно определить как разность S_max и S_min TS = S_max - S_min = 0,180 – 0,060 = 0,120 мм).

Аналогичным образом проводится расчет размерных параметров посадок с натягом и переходных посадок.

Действительные значения геометрических, механических и других параметров деталей могут отличаться от расчетных, так как при изготовлении неизбежно возникают погрешности. Их источниками являются: неточность оборудования, погрешности и износ режущего инструмента и приспособлений, силовые и температурные деформации технологической системы “станок – приспособление – инструмент – деталь”, а также ошибки рабочего. Величина возникающей погрешности равна разности между действительным значением параметра и расчетным

(2.7)

где ∆_x – погрешность параметра детали; X_r – действительное значение параметра; X_расч. – расчетное значение параметра.

Расчетным размером для вала считается его наибольший предельный размер, а для отверстия – наименьший предельный размер, т. е. проходной предел. При таком условии годный вал может иметь только отрицательные погрешности, не превышающие по абсолютному значению допуск, годные отверстия – только положительные и также не превышающие допуск. Для расчетов, в которых используется теоретико-вероятностный метод, за расчетный следует принимать размер, соответствующий середине поля допуска. В этом случае предельные погрешности по абсолютному значению равны половине допуска (T_D /2 или T_d /2).

Различают точности нормированную и действительную. Кроме того, есть понятие точности изготовления.

Нормированная точность деталей, узлов, изделий – это совокупность допускаемых отклонений от расчетных значений геометрических и других параметров.

Действительная точность – это совокупность действительных отклонений, определенных в результате измерения (с допускаемой погрешностью).

Точность изготовления – это степень приближения действительных значений геометрических и других параметров деталей и изделий к их заданным значениям, указанным на чертежах или в технических требованиях.

Достичь заданной точности – значит изготовить детали и собрать механизм так, чтобы погрешности геометрических, электрических и других параметров находились в установленных пределах.

Дата добавления: 2014-01-07