Тема 3. Система нормирования точности гладких соединений изделий авиационной техники (иат). – лк – 5,5 часов, срс – 4 часа.

Общие положения по нормированию требований к точности в машиностроении.

Точность.

Цели нормирования требований к точности.

Точность в технике- это степень приближения истинного значения параметра, процесса, предмета к его заданному значению.

Точность - качественный показатель (низкая, высокая).

Погрешность - количественная оценка- разность между приближенным значением некоторой величины и ее точным значением.

Мы будем говорить о точности обработки элементов деталей.

( любая деталь- валик цилиндрический, имеющий несколько ступеней, состоит из нескольких элементов и требования к точности изготовления размеров их диаметров разные- поскольку разные эксплуатационные функции).

Параметров, характеризующих геометрическую точность элементов деталей, нормируется четыре:

1. Точность размера. (Размер элементов деталей должен находиться в определенных пределах).

2. Точность формы поверхности. (Детали должны иметь определенную номинальную геометрическую форму. Точность нормируется как допускаемое искажение по сравнению с идеально правильной формой).

3. Точность расположения поверхностей. (Нормируют степень отклонения одной поверхности относительно другой).

4. Точность по шероховатости поверхности. (После обработки поверхности детали будут иметь неровности, высота которых должна быть ограничена).

Причины появления погрешностей геометрии параметров элементов деталей.

1. Состояние оборудования и его точность.

(обрабатывающий станок полностью переносит свою неточность на обрабатываемою деталь: точность штампа, биение шлифовального круга, если устройство для подачи инструмента работает неплавно - невозможно получить точный размер).

2. Качество и состояние технологической оснастки.

(вспомогательное оборудование: кондуктор для сверления, если неправильно расположены отверстия, то эта погрешность перейдет на деталь).

3. Режимы обработки.

(если при шлифовании давать очень большие подачи, то могут получиться большие неровности на поверхности).

4. Неоднородность материала заготовок и неодинаковость припуска

на обработку.

(из-за этих причин - износ инструмента, т.е.его размер может меняться в процессе обработки одной детали).

5. Температурные условия.

( во всем мире установлено, что все размеры должны определяться при t=20°С).

6. Упругие деформации детали, станка, инструмента.

(если при установке детали на станке в центрах сильно ее поджать, то практически невозможно получить цилиндрическую поверхность, поскольку деталь изогнется).

7. Квалификация и субъективные ошибки рабочего.

(навык, индивидуальные особенности человека).

Т.о. технически невозможно и экономически нецелесообразно добиваться абсолютной точности изготовления.

Основные понятия и определения геометрических параметров.

При составлении чертежа детали (вала или отверстия) конструктор устанавливает, исходя из условий работы, ее размер (диаметр, длину), под которым понимается числовое значение линейной величины в выбранных единицах измерения. На чертеже проставляется (в миллиметрах) номинальный размер, определяемый из функционального назначения детали и служащий началом отсчета отклонений.

При обработке деталей невозможно получить абсолютно точно заданный номинальный размер в результате влияния погрешностей при измерении и многочисленных факторов, вызывающих отклонение размеров детали и ее геометрической формы. Размер, полученный при измерении с допустимой погрешностью, называется действительным. У годной детали он не должен выходить за определенные значения, устанавливаемые конструктором, который, учитывая погрешность обработки, задает два предельно допустимых размера: наибольший и наименьший.

Указанные предельные размеры на чертеже задаются в миллиметрах в виде двух отклонений от номинального размера (одно отклонение называется верхним, др.- нижним). Отклонения обозначаются буквами латинского алфавита: прописными для отверстия, строчными для вала. Установлением предельных отклонений на размеры деталей регламентируется требуемая точность выполнения размеров и определяется характер соединения деталей.

Верхним отклонением ES(es) называется алгебраическая разность между наибольшим предельным размером и номинальным:

ES(es)=D(d)_нб- D(d).

Нижним отклонением EI(ei) называется алгебраическая разность между наименьшим предельным размером и номинальным:

EI(ei)=D(d)_нм- D(d).

Если предельный размер > номинального - отклонение с «+».

Если предельный размер < номинального - отклонение с «-».

Если один из предельных размеров = номинальному, отклонение = 0, на чертеже не проставляется.

Для наглядного представления о возможном соотношении размеров применяется метод графического построения предельных отклонений, при котором принято величины возможных отклонений откладывать только с одной стороны рассматриваемого размера.

Величины положительных отклонений - вверх от номинального размера;

Величины отрицательных отклонений - соответственно вниз.

Пространство, ограниченное линиями верхнего и нижнего отклонений называется полем допуска.

Упрощенное построение полей допусков: схемы отверстия и вала не изображаются, а проводятся только контуры предельных отклонений относительно нулевой линии, соответствующей номинальному размеру.

Наибольший предельный размер равен алгебраической сумме номинального размера и верхнего отклонения.

D(d)_нб= D(d)+ES(es).

Наименьший предельный размер равен алгебраической сумме номинального размера и нижнего отклонения.

D(d)_нм= D(d)+EI(ei).

Величина допуска Т может быть определена как абсолютная величина алгебраической разности между ES(es) и EI(ei).

Понятие о посадках. Допуски и посадки для гладких элементов деталей.

В машинах и приборах детали не стоят обособленно друг от друга. Они собираются в определенные сборочные единицы. Соединения деталей имеют различный характер. Характер соединения деталей, определяемый величиной получающихся в нем зазоров или натягов, называется посадкой.

Посадки:

-подвижные (с зазором);

-неподвижные (с натягом и переходные).

Посадкой с зазором называется посадка, при которой обеспечивается зазор в соединении, который характеризует большую или меньшую свободу относительного перемещения деталей. При графическом изображении поле допуска отверстия расположено над полем допуска вала.

Зазор S- есть разность размеров отверстия и вала, т.е. (D>d):S=D-d.

В связи с колебаниями действительных размеров сопрягаемых деталей в пределах заданных допусков зазоры также будут колебаться от наибольшего до наименьшего.

Наибольший зазор - положительная разность между наибольшим предельным размером отверстия и наименьшим предельным размером вала или алгебраическая разность между верхним предельным отклонением отверстия и нижним предельным отклонением вала:

S_нб=D_нб- d_нм=ES-ei.

Наименьший зазор - положительная разность между наименьшим предельным размером отверстия и наибольшим предельным размером вала или алгебраическая разность между нижним отклонением отверстия и верхним предельным отклонением вала:

S_нм=D_нм- d_нб=EI-es.

Посадка с натягом - посадка, при которой обеспечивается натяг в соединении. При графическом изображении поле допуска вала расположено над полем допуска отверстия.

Натягом N называется разность размеров вала и отверстия до сборки, т.е. (d>D).

Наибольший натяг - положительная разность между наибольшим предельным размером вала и наименьшим предельным размером отверстия или алгебраическая разность между верхним отклонением вала и нижним отклонением отверстия.

N_нб=d_нб –D_нм=es-EI.

Наименьшим натягом называется положительная разность между наименьшим предельным размером вала и наибольшим предельным размером отверстия или алгебраическая разность между нижним отклонением вала и верхним отклонением отверстия:

N_нм=d_нм-D_нб=ei-ES.

Переходными являются такие посадки, в которых возможно получение как наибольшего зазора, так и наибольшего натяга. При графическом изображении у переходной посадки поля допусков отверстия и вала перекрываются полностью или частично.

Неподвижность переходной посадки при наибольшем натяге обеспечивается силами трения, при наибольшем зазоре - применением дополнительных крепежных устройств в виде шпонок и т.д.

Точность посадки (сборки).

Для оценки точности соединений пользуются понятием допуска посадки, который определяется суммой допусков вала и отверстия:

Т_пос=Т_отв+Т_вала

а также разностью предельных зазоров (в посадке с зазором) или натягов (в посадке с натягом):

Т_s=T_пос=S_нб-S_нм

Т_N= T_пос=N_нб-N_нм.

Практика показывает, что в соединении чаще обеспечиваются средние зазоры и натяги, т.к. наибольшую вероятность при изготовлении имеют детали с размерами, близкими к средним.

Средний зазор Sср или средний натяг Nср получается тогда в соединении, когда сопрягаемые размеры изготовлены по средним значениям своих допусков.

Для подвижных посадок средний зазор равен:

S_ср=S_нб+S_нм/2= S_нб- (Т_отв+Т_в)/2= S_нм+ (Т_отв+Т_в)/2

Для посадок с натягом средний натяг равен:

N_ср=N_нб-N_нм/2= N_нб-(Т_отв+Т_в)/2= N_нм+(Т_отв+Т_в)/2

Для переходных посадок средний зазор Sср или средний натяг Nср определяются как:

S_ср =S_нб- (Т_отв+Т_в)/2;

N_ср= N_нб-(Т_отв+Т_в)/2.

Единая система допусков и посадок (ЕСДП) и признаки ее построения.

Системой допусков называется закономерно построенная совокупность допусков и посадок. Система распространяется на сопрягаемые и несопрягаемые размеры гладких элементов и на посадки.

Общий диапазон номинальных размеров, охваченных системой от 0 до 10000 мм.

ГОСТ 25346-89 - общие положения системы допусков и посадок, а также ряды осн. отклонений.

(СТ СЭВ 145-75)

ГОСТ 25347-82 - поля допусков и рекомендуемые посадки для размеров до 3150 мм.

(СТ СЭВ 144-75)

ГОСТ 25348-82 - поля допусков и рекомендуемые посадки для размеров свыше 3150 до 10000.

(СТ СЭВ 177-75)

ГОСТ 25349-82 (СТ СЭВ 179-75) - поля допусков и рекомендуемые посадки для изделий из пластмасс с размерами до 500мм.

Любая система допусков и посадок строится по определенным признакам, к которым относятся: интервалы размеров, единица допуска, ряды допусков, ряды основных отклонений, образование посадок, нормальная температура.

Рассмотрим эти признаки применительно к наиболее распространенной системе, охватывающей размеры от 1 до 500 мм:

1. Интервалы номинальных размеров

2. Ряды допусков

3. Единица допуска i

4. Ряды основных отклонений

1. Интервалы номинальных размеров.

Если для заданной точности подсчитать допуски для всех номинал. размеров через 1мм, то практически это будет нецелесообразно, т.к. таблицы допусков будут очень громоздкие, а разница между допусками 2х смежных диаметров будет незначительной.

Для упрощения построения системы допусков весь диапазон номинальных диаметров делят на 13 интервалов:

От 0 до 3 мм; св. 3 до 6 мм; и т.д.

Начиная с 10 мм, для посадок с большим колебанием зазоров или натягов устанавливается еще 2 или 3 промежуточных интервала.

Значения допусков вычисляют для среднегеометрического значения D

,

где Dmax, Dmin – граничные значения интервала размеров.

Допуски и предельные отклонения на размеры, входящие в один интервал одинаковы.

2. Ряды допусков.

Для нормирования различных уровней точности деталей, имеющих один номинальный размер, установлено 20 рядов допусков, называемых квалитетами, которые обозначаются порядковым номером, возрастающим с увеличением допуска:

IT01, IT0, IT1, IT2, …, IT18.

Допуски назначаются:

IT01- IT7 –на концевые меры длины, калибры и особо точные изделия.

IT4- IT11 – на сопрягаемые размеры (посадки).

IT12- IT18 – на неответственные несопрягаемые размеры или размеры в грубых соединениях.

С IT2 допуски определяются по зависимости:

T=a*i.

где а – число единиц допуска, зависящее от квалитета.

Особенности построения рядов Т:

1. Допуски на вал и отверстие одного квалитета равны.

2. При переходе от квалитета к квалитету допуски увеличиваются в 1,6 раза (60%).

3. Начиная с 6 квалитета, через каждые 5 квалитетов допуски увеличиваются в 10 раз.

IT	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17
a	7	10	16	25	40	64	100	160	250	400	640	1000	1600

3. Единица допуска i.

Величина допуска не совсем полно характеризует точность обработки.

Ø6_-0,03 и ø60_-0,03: величина допуска одинаковая -0,03 мм, обработать сложнее ø60_-0,03.

В качестве единицы точности, с помощью которой можно установить зависимость изменения допуска с изменением диаметра, используется единица допуска i.

Для квалитетов с 5 по 18-й единицу допуска определяют:

i = 0,45³√D + 0,001D,

где член 0,001D - учитывает погрешность от t-ых деформаций больших размеров.(скоба размером 175 мм при нахождении в руках более 15 мин. изменяет свой размер на 11мкм: делают специальные рукоятки).

Интервалы i

От 1-3 мм 0,55

Св 3-6 мм 0,73

Св 6-10 мм 0,91

Св 10-18мм 1,08

Св 18-30 мм 1,31

Св 30-50 мм 1,56

Св 50-80 мм 1,86

Св 80-120 мм 2,17

Св 120-180 мм 2,52

Св 180-250 мм 2,90

Св 250-315 мм 3,23

Св 315-400 мм 3,54

Св 400-500 мм 3,89

4. Ряды основных отлонений.

Основное отклонение – это одно из двух отклонений (верхнее или нижнее), используемое для определения положения поля допуска относительно нулевой линии, т.е. отклонение, которое расположено ближе к нулевой линии.

TD

EI

+

0

- es

Td

Всего для валов и отверстий предусмотрено по 27 рядов основных отклонений, которые обозначаются 1 или 2 буквами латинского алфавита, прописной для отверстий и строчной для валов:

A(a); B(b); C(c); CD(cd); D(d); E(e); EF(ef); F(f);FG(fg); G(g); H(h); Js(js); K(k); M(m); N(n); P(p); R(r); S(s); T(t); U(u); V(v); X(x); Y(y); Z(z); ZA(za); ZB(zb);ZC(zc).

Js(js)- s показывает, что поле допуска располагается симметрично относительно нулевой линии.

H- основное отверстие (EI=0)

h- основной вал (es=0).

H

+

0

h

-

Основные отклонения A(a) до H(h) предназначены для образования полей допусков в посадках с зазорами; J(j) до N(n) – в переходных посадках; P(p) до ZC(zc) – в посадках с натягом.

Свойство основного отклонения – оно не меняется с номером квалитета. Для каждого буквенного обозначения величина и знак основного отклонения, а также допуск Т приведены в ГОСТ 25346-89. Второе (неосновное) отклонение определяется исходя из зависимостей:

EI(ei)= ES(es)-T

или

ES(es)= EI(ei)+T.

Схема расположения рядов основных отклонений валов и отверстий.

A t

s

B

EI C r ei

D p

H

h

d P

es c R ES

b S

a T

Основные отклонения валов и отверстий, обозначенных одной и той же буквой равны по величине, но противоположны по знаку:

для A-H: EI=-es.

Сочетание номера квалитета с основным отклонением образует поле допуска: Ø40H10; ø80g6.

5. Образование посадок.

Образование различных посадок связано с понятиями: посадка в системе отверстия и посадка в системе вала.

Посадка в системе отверстия - это посадка, в которой различные зазоры или натяги получают сочетанием основного отверстия с неосновным валом.

H9

0 +

- Sнм

f9

b9

В обозначение посадки входит номинальный размер, общий для соединения, за которым следует дробь, в числителе дроби указывается поле допуска отверстия, а в знаменателе - поле допуска вала:

ø ; ø

s9

r9

p9

Nнм

H9

+

0 -

ø ; ø

n9

m9

H9

0 +

-

ø ; ø

Посадка в системе вала - это посадка, в которой различные зазоры и натяги получают соединением различных отверстий с основным валом.

F9

0

h9

h9

h9

+

M9

-

R9

ø ; ø ; ø

В системе отверстия предельные отклонения отверстия (верхнее, и нижнее = 0) для всех посадок

одинаковы, а различные посадки образуются изменением предельных отклонений

валов.

В системе вала, наоборот, предельные отклонения вала (верхнее = 0, и нижнее) для всех

посадок одинаковы, а различные посадки образуются изменением предельных отклонений отверстия.

Посадки, образованные сочетанием полей допусков неосновных отверстий или валов с полем допуска основных отверстий или валов одного и того же квалитета называются основными.

ø ; ø

Посадки, образованные сочетанием полей допусков , если допуск отверстия на один квалитет грубее допуска вала, называются комбинированными.

ø ; ø

В изделиях авиационной техники для посадок, образованных полями допусков до 8 квалитета назначают комбинированные посадки, а с 9-го – основные.

Условия применения системы вала

Из примеров видно, что одну и ту же посадку можно получить как в системе

отверстия, так и в системе вала. При выборе системы посадок учитывают следующие

условия применения системы вала:

1. когда на валу располагается несколько разных посадок.

2. когда в качестве заготовки используется цельнотянутый пруток.

3. когда используются стандартные узлы ( посадка наружного кольца п/ш в корпус).

Предпочтительные поля допусков и посадок.

Для размеров от 1 до 500 мм ГОСТ 25347-82 содержит большое количество различных полей допусков, которые делятся на поля допусков основного отбора (81 для валов и 72 для отверстий) и дополнительные поля допусков (36 для валов и 32 для отверстий).

Неограниченное исполнение всех стандартных полей допусков приводит к появлению на производстве большого количества различных размеров отверстий и валов, требующих обработки, а следовательно, и большого количества разнообразных размерных режущих инструментов (разверток, зенкеров и др.), приспособлений, калибров, оправок и т.п.

При снижении номенклатуры режущего инструмента и калибров и большей потребности в них создаются благоприятные возможности для организации массового производства их на специализированных заводах, следовательно, повышения качества инструмента и снижение с/с продукции.

Чтобы снизить на производстве количество типоразмеров изготовляемых деталей и упростить производство, в основном отборе полей допусков выделены для предпочтительного применения 16 полей допусков валов и 10 для отверстий.

Применение дополнительных полей допусков допустимо в отдельных, технически обоснованных случаях.

ГОСТ 25347-82 содержит также рациональные сочетания полей допусков и квалитетов для отверстия и вала в посадке под наименованием «рекомендуемая посадка». При номинальных размерах 1-500 мм рекомендуется 70 посадок в системе отверстия и 61 посадка в системе вала (основных и комбинированных). Для предпочтительного применения выделены 17 посадок в системе отверстия и 10 посадок в системе вала.

Б) на сборочных

На сборочных чертежах предельные отклонения размеров деталей или условные обозначения указываются в виде дроби: в числителе всегда указывается условное обозначение или числовые величины отклонений отверстий, а в знаменателе - условные обозначения или числовые величины отклонений вала.

На производстве кроме конструкторских размеров, используется большое количество так называемых размеров с технологических допусками (тот размер, который задается рабочему для изготовления новой детали). dтехн=59,97_-0,03.

Эти размеры у готовой детали не сохраняются, а исчезают в процессе обработки по мере приближения ее к виду, указанному на чертеже. Проставляется один из предельных размеров с допуском, направленным в виде отклонения в металл.

Неуказанные предельные отклонения размеров

1) по квалитетам JT для размеров <1 мм от 11 до 13-го, а для размеров 1-10.000 мм от 12-17.

HI2, h12, ±JT12/2 - симметричные отклонения.

2) по условным классам точности, которые называются: Точный t1→IT12

Средний t2→IT14

Грубый t3→IT16

Очень грубый t4→ IT 17.

У любой детали требования к точности размеров всех ее элементов не может быть одинаковыми, поскольку в каждой детали и эксплуатационное назначение определяется всего несколькими элементами. А остальные элементы играют роль связующих, но их тоже надо изготавливать, а следовательно, и для них требуется установить требования к точности (цилиндрический валик - обычно диаметр определяет его эксплуатационные свойства, а длина, чаще всего, имеет второстепенное значение, как ограничитель размеров - габаритов, и редко когда образует сопряжение). На практике: разработчик указывает поля допусков у номинальных размеров тех элементов, ради которых разрабатывалась эта деталь и которые определяют ее эксплуатационные свойства. А для размеров остальных элементов непосредственно у контура детали указывает только номинальные размеры. Эти размеры и называются размерами с неуказанными допусками. Для этих размеров требования к точности указываются одним полем допуска для всех отверстий, одним полем допуска для всех валов, и одним полем допуска для элементов детали, не относящихся ни к валам, ни к отверстиям. Эти поля допусков указываются в ТУ на деталь в правом нижним углу форматки над основными надписями (штампом).

Требования к таким размерам нормируются ГОСТ 25670-83. В соответствии с этим стандартом, неуказанные предельные отклонения линейных размеров, кроме радиусов закругления и фасок, могут назначаться одним из двух способов (по квалитетам, классам точности).

Поля допусков для размеров с неуказанными допусками для валов и отверстий вне зависимости от принятого ряда точности принимается как для основного вала и основного отверстия, т.е. поле допуска располагается «в тело», (в «+» для отверстия, в «-» для вала).

При использовании классов может быть такая запись:

+t₃; -t₃; ±t₃/2.

Поля допусков отверстий и валов как для основных отверстий и валов с допусками

класса «грубый», а остальные размеры в виде симметричного расположения

допуска класса «грубый».