Допуски изделий и средства измерений

П р е д и с л о в и е

Современный уровень промышленных изделий и эффективное использование их в значительной степени зависит от профессио­ нальной подготовленности рабочих и техников, передовые пред­ ставители которых традиционно отличались и отличаются высо­ кой технической культурой.

Рабочий завершает длительный цикл создания изделия, и от его умения и знаний в конечном счете зависит качество вы­ пускаемых машин и приборов.

Развитие промышленности приводит к постоянному повыше­ нию требований к уровню взаимозаменяемости, точности, техни­ ческого контроля, увеличению информативности и насыщенности чер­ тежей и другой документации. Поэтому особенно важной при со­ временной тенденции к оживлению промышленного производства становится задача подготовки и повышения квалификации рабо­ чих, особенно молодых, по допускам, посадкам и техническим из­ мерениям.

Именно этой цели отвечает данная книга, основное содержание которой согласовано с программой учебной дисциплины «Допуски и посадки», изучаемой при подготовке рабочих и повышении ква­ лификации на высшие разряды.

Справочник состоит из двух глав. В первой главе рассмотрены общие принципы взаимозаменяемости, основные понятия о допус­ ках и посадках для гладких цилиндрических соединений, отклоне­ ния и допуски формы и расположения поверхностей, шерохова­ тость поверхностей, допуски резьбовых, шпоночных и шлицевых деталей, допуски углов и конусов, допуски зубчатых и червячных колес и червяков, приведены начальные сведения о размерных це­ пях и методах их решения. Во второй главе даны понятия о выбо­ ре измерительных средств, рассмотрены плоскопараллельные кон­ цевые меры длины, калибры для цилиндрических деталей, универ­ сальные измерительные средства, приведены сведения о средствах измерения отклонений формы, расположения и шероховатости по­ верхностей, а также резьбовых, шпоночных, шлицевых деталей и зубчатых колес.

Справочник не предназначен для систематического чтения, однако некоторые проблемы здесь рассмотрены довольно подроб­ но (см., например, пп. 1.1-1.4 и др.), и эти параграфы могут быть использованы не только для получения справки, но и для изучения вопроса. С целью облегчения пользования справоч­ ным материалом книга снабжена достаточным количеством числовых примеров, иллюстрирована подробными рисунками; в каждой таблице даны варианты использования тех или иных данных. Кроме того, для удобства пользования справочником

все справочные таблицы с числовыми данными расположены

ту, и он может пользоваться только справочными таблицами. Ограниченность объема издания потребовала некоторого огра­

ничения числовых данных: допуски цилиндрических деталей даны до размеров 500 мм, резьбовых, шлицевых деталей — от 5 мм до 90 мм, зубчатых колес — при значениях модуля от 1 мм до т = = 6,3 мм.

Г л а в а 1

ДОПУСКИ ИЗДЕЛИЙ

1.1.ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ В МАШИНОСТРОЕНИИ

Вмашиностроении при сборке машин и агрегатов используют­ ся детали и сборочные единицы собственного производства, а так­ же изделия (крепежные детали, корпуса, шарикоподшипники, рези­ нотехнические изделия и др.), поставляемые специализированны­ ми предприятиями в порядке кооперации. При этом сборка деталей

всборочные единицы и сборочных единиц в машину производится без дополнительной механической обработки, т. е. без пригонки одной детали к другой.

Такая экономичная технология изготовления машин возможна благодаря применению принципа взаимозаменяемости. Сборка при использовании принципа взаимозаменяемости становится дешев­ ле, поддается механизации и автоматизации (на сборке могут при­ меняться роботы). Кроме того, взаимозаменяемость обеспечивает надежную и экономичную эксплуатацию любой машины благода­ ря быстрой и простой замене пришедшей в негодность детали ана­ логичной запасной деталью.

Взаимозаменяемостью называется принцип конструирования, производства и эксплуатации изделий, обеспечивающий возмож­ ность сборки машин или замены деталей при ремонте другими такими же экземплярами без пригонки при условии выполнения технических требований и достижения изделием заданных экс­ плуатационных показателей.

Детали и изделия будут взаимозаменяемы, если их размеры, форма поверхности, отклонения в расположении поверхностей, свойства материала и другие количественные характеристики будут нахо­ диться в заданных пределах, в пределах допусков. Такие детали и изделия приобретают некоторое свойство, благодаря которому их легко монтировать и заменять, обеспечивая качественную рабо­ ту машины.

В настоящее время все производства работают с использовани­ ем принципа взаимозаменяемости. Без этого принципа невозмож­ но осуществить специализацию и кооперацию, которые являются важнейшими средствами технического прогресса.

Различают полную (100%-ную) взаимозаменяемость и непол­ ную или ограниченную взаимозаменяемость.

При полной взаимозаменяемости все сборочные единицы и де­ тали могут быть собраны в изделия без дополнительной обработ­ ки, подбора или регулировки. Сборочные единицы или машины, у которых некоторые сопрягаемые детали требуют подборки

или применения компенсаторов (или некоторой дополнительной обработки), называются изделиями с ограниченной взаимозаменяе­ мостью. Например, подшипники качения по присоединительным размерам обладают полной взаимозаменяемостью, их можно без подбора заменить аналогичными. Шарик или ролик в подшипни­ ке просто заменить нельзя, так как в зависимости от размеров при обработке они собираются с соответствующими кольцами (так называемая селективная сборка). Поэтому шарики и кольца под­ шипников ограниченно взаимозаменяемы.

Неполная взаимозаменяемость позволяет увеличить допуски на изготовление деталей и используется в тех случаях, когда пол­ ную взаимозаменяемость обеспечить технологически невозможно или экономически нецелесообразно.

Беспригоночная сборка деталей зависит от геометрических па­ раметров (размеров, отклонений и т. д.), и поэтому говорят о взаи­ мозаменяемости по геометрическим параметрам. Однако на каче­ ственную работу сложной машины влияет и ряд других факторов, поэтому взаимозаменяемость распространяется также на механи­ ческие, физико-химические, электрические, магнитные, оптические и другие функциональные параметры.

Взаимозаменяемость, при которой обеспечиваются оптимальные эксплуатационные показатели изделий за счет установления допу­ стимых отклонений функциональных параметров, называют функ­ циональной.

Для обеспечения функциональной взаимозаменяемости уста­ навливают связи (зависимости) эксплуатационных показателей изделия и функциональных параметров. Затем, используя полу­ ченные значения, находят допустимые изменения (требуемую точ­ ность) параметров, исходя из возможных изменений эксплуата­ ционных показателей в течение определенного времени работы машины.

Обеспечение взаимозаменяемости не требует изготовления деталей с наивысшей точностью. Точность должна быть опти­ мальной с учетом требований производства и эксплуатации. П.о- вышение точности изготовления деталей оказывает большое вли­ яние на трудоемкость изготовления, удорожает технологию про­ изводства, снижает производительность труда и часто требует применения специального оборудования. Зависимость между стоимостью изготовления и точностью выражается кривой гипер­ болического типа, т. е. при определенных условиях небольшое из­

менение точности приводит к значительному увеличению стои­ мости.

Изготовить детали абсолютно одинаковыми невозможно, да в этом и нет необходимости. Детали, изготовленные по одному чертежу, имеют различные размеры и формы. Такое колебание

(изменение) размеров и иных параметров деталей характеризует точность изготовления.

Рис. 3

рами отверстия и вала определяет характер соединения или по­ садку, т. е. большие или меньшие степени подвижности или проч­ ности соединения.

Если размер отверстия D больше размера вала d, то разность между ними, характеризующая степень подвижности деталей, на­ зывается зазором и обозначается S (рис. 3), т. е.

Если до сборки размер вала d больше размера отверстия D, то разность между ними, характеризующая степень прочности со­ единения деталей после сборки, называется натягом и обознача­ ется N (рис. 4), т. е.

При сборке (например, запрессовкой) таких деталей размер от­ верстия несколько увеличивается, а размер вала уменьшается, так что размеры соединяемых поверхностей оказываются одина­ ковыми. Вследствие деформации поверхности деталей прижи­ маются с определенным усилием, которое препятствует относитель­ ному смещению и обеспечивает неподвижность и прочность соеди­ нения.

Если при расчете S (1) получится отрицательная величина, то это означает, что размер вала больше размера отверстия (d > £>), т. е. в соединении получается не зазор, а натяг. Аналогично, отри­ цательное значение N при расчете (2) указывает на наличие в со­ единении зазора. Таким образом, зазор при необходимости можно представить как отрицательный натяг (S = -N ), а натяг — как отрицательный зазор (N = -S).

Размеры деталей на чертежах и в таблицах записывают в виде отклонений от их номинальных значений.

Номинальным размером называется указываемый на чертеже нормальный линейный размер по стандарту. Для получения номи­ нального размера деталь рассчитывают на прочность (жесткость, устойчивость и т. п.) и полученный размер с учетом конструктив­ ных и технологических факторов округляют до стандартного зна­ чения по ГОСТ 6636-69.

Стандартные номинальные размеры (диаметры, высоты, длины, глубины и т. д.), построенные на базе так называемых предпочти­ тельных чисел, сгруппированы в четыре ряда, обозначаемых Ra5, RalO, Ra20, Ra40. Каждый ряд чисел охватывает диапазон от 0,001 до 20 000 мм, в котором числа увеличиваются по геометри­ ческой прогрессии со своим знаменателем: ф = л/10 = 1,6 (ряд Ra5);

= 1,25 (RalO); 2tyl0 = 1,12 (Ra20); 4tyl0 = 1,06 (Ra40). Геометрическая прогрессия обеспечивает постоянную ошибку

округления в любом диапазоне размеров. Для изготовления дета­ лей применяют различные заготовки, режущие инструменты (свер­ ла, зенкеры, развертки, протяжки, фрезы), калибры (гладкие пробки, скобы), технологические приспособления, размеры которых согла­ сованы со стандартными номинальными значениями. Таким обра­ зом, применение стандартных размеров приводит к сокращению типоразмеров изделий, заготовок, инструментов, оснастки и удешев­ лению их производства. По этой же причине при выборе номи­ нальных размеров отдают предпочтение рядам с более крупной градацией чисел: ряд Ra5 предпочитают ряду RalO, ряд RalO — ряду Ra20 и т. д.

Всоединениях с посадкой номинальные размеры отверстия Х>н

ивала dmодинаковы, т. е. DH= du = dHQ.

Стандартные значения не распространяются на межопераци­ онные размеры деталей, которые получаются после промежуточ­ ных технологических операций (например, если вал подвергается черновому точению, затем чистовому точению и, наконец, шли­ фованию, то после чернового и чистового точения размеры мо­ гут не соответствовать стандартным номинальным значениям); на размеры, зависящие от других установленных размеров (на­ пример, номинальный размер малого основания конуса зависит от принятого диаметра большого основания, конусности и длины конуса); на стандартные размеры некоторых резьб и подшипников качения.