Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Метрология, стандартизация и сертификация. Конспект лекций для бакалавров дневного, заочного отделений, обучающихся по направлениям 15.03.01, 15.03.05.pdf
рочных единиц к общей трудоёмкости изготовления изделия в целом.
Значение этого коэффициента всегда меньше единицы, однако степень
его приближения к единице является объективным показателем прогрессивности производства.
Функциональная взаимозаменяемость обеспечивает работоспособность изделий с оптимальными, стабильными (в заданных пределах) во времени эксплуатационными свойствами, показателями качества функционирования для сборочных единиц, агрегатов и
взаимозаменяемость их по этим по
казателям.
В РФ действуют Единая система допусков и посадок (ЕСДП) и
Основные нормы взаимозаменяемости, которые базируются на стандартах и рекомендациях ИСО. ЕСДП распространяется на допуски
размеров деталей и на посадки типовых соединений деталей машин.
ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Размеры, предельные отклонения и допуски. При конструиро-
вании определяются линейные и угловые размеры детали, характеризующие её величину и форму. Они назначаются на основе результатов
расчёта деталей на прочность, жёсткость колебания, устойчивость и
т.п., а также исходя из обеспечения технологичности конструкции,
эргономических для выполнения показателей функционального назначения детали. На раб
очих чертежах проставляются все размеры, кото-
рые необходимы для изготовления детали и её контроля [1].
Все основные термины и определения даются согласно
ГОСТ 25346–89. Новый ГОСТ 25346–2013 вступит в действие с 1 июля 2015 года.
Размер – числовое значение физической величины (диаметра,
длины и т.п.) в выбранных единицах измерения.
Действительный размер – размер элемента, устан
овленный из-
мерением с допустимой погрешностью.
Предельные размеры – два предельно допустимых размера, между которыми должен находиться (или которым может быть равен)
действительный размер.
Наибольший предельный размер – наибольший допустимый
размер (рис. 1).
Наименьший предельный размер – наименьший допустимый
размер (см. рис. 1).
Номинальный размер – размер, относительно которого опреде-
ляются отклонения (см. рис. 1).
Классификацию отклонений методически удобно рассмотреть на
примере соединения вала и отверстия. Термин «вал» применяют для
21
обозначения наружных (охватываемых) элементов деталей, термин
«отверстие» – для обозначения внутренних (охватывающих) элементов
деталей. Термины «вал» и «отверстие» относятся не только к цилиндрическим деталям круглого поперечного сечения, но и к элементам
деталей с сечением любой другой формы.
Отклонение – алгебраическая разность между действительным
размером (или предельным) и соответствующим номинальным размером.
Действитель
ное отклонение – алгебраическая разность между
действительным и соответствующим номинальным размерами.
Предельное отклонение – алгебраическая разность между предельным и соответствующим номинальным размерами. Различают
верхнее и нижнее предельные отклонения.
В ГОСТ 25346–89 приняты условные обозначения: верхнее отклонение отверстия ЕS, вала – еs, нижнее отклонение отверстия EI,
вала – ei. В таблицах стандартов верхнее и нижнее отклон
ения указаны
в микрометрах (мкм), на чертежах – в миллиметрах (мм). Отклонения,
равные нулю, не указываются.
Нулевая линия
– верхнее откло-
– нижнее откло-
TD – допуск
отверстия
нение отверстия
нение отверстия
Td – допуск вала еi – нижнее
отклонение вала
es – верхнее
отклонение вала
– наибольший
– наименьший
max
min
– номинальный размер
предельный размер
отверстия
отверстия
предельный размер
Вал
Отверстие
– наименьший
min
d
– наибольший
азмер ала
max
предельный
d
предельный размер
22
Рис. 1. Схема получения полей допусков вала и отверстия
вала
Верхнее отклонение ES, es – алгебраическая разность между
наибольшим предельным и соответствующим номинальным размерами (см. рис. 1).
Примечание. ES – верхнее отклонение отверстия; es – верхнее отклонение вала.
Нижнее отклонение EI, ei – алгебраическая разность между
наименьшим предельным и соответствующим номинальным размерами (см. рис. 1).
Примечание. ЕI – нижнее отклонение отверстия; ei – нижнее
отклонение вала.
л – термин, условно применяемый для обозначений наружных
Ва
(охватываемых) элементов деталей, включая и нецилиндрические элементы (условно обозначаются d).
Отверстие – термин, условно применяемый для обозначения
внутренних (охватывающих) элементов деталей, включая и нецилиндрические элементы (условно обозначаются D).
Посадки. Две или несколько подвижно или неподвижно соеди-
няемых деталей называют сопрягаемыми. Поверхности, по ко
торым
происходит соединение деталей, называют сопрягаемыми (посадочными). Остальные поверхности называют несопрягаемыми (свободными). В соответствии с этим различают размеры сопрягаемых (посадочных) и несопрягаемых (свободных) поверхностей.
Посадка – характер соединения двух деталей, определяемый ве-
личиной получаемых в нём зазоров или натягов до сборки.
Номинальный размер посадки – номинальный размер, об
щий
для отверстия и вала, составляющих соединение.
В зависимости от взаимного расположения полей допусков отверстия и вала посадка может быть: с зазором, натягом или переходной, при которой возможно получение как зазора, так и натяга. Схемы
расположения полей допусков для разных посадок даны на рис. 2.
Отверстие
TD
Td
Вал
Вал
Отверстие Отверстие
0 0
max
D
Вал
min
D
D
min
max
d
d
es
ei
max
min
S
S
min
max
N
N
а) б) в)
Рис. 2. Графическое изображение расположения полей допусков посадок:
а – с зазором; б – натягом; в – переходной
max
S
N
23
max
Поле допуска обозначается сочетанием буквы (букв) основного
−
=
отклонения и порядкового номера квалитета.
Например: e6, h7, H8, G6.
Обозначение поля допуска указывается после номинального размера элемента.
Например: 35 e6, 52 H7, 50h6.
Посадка обозначается дробью, в числителе которой указывается
обозначение поля допуска отверстия, а в знаменателе – поля допуска
вала.
Например: P7/h7 или
P
.
77h
Обозначение посадки указывается после номинального размера
посадки.
Например: ∅40H7/e6 или ∅40 .
H
67e
Зазор S – положительная разность между размерами отверстия и
вала, если размер отверстия больше размера вала.
dDS
.0≥
Наименьший зазор – разность между наименьшим предельным
размером отверстия и наибольшим предельным размером вала
(рис. 2, а).
Наибольший зазор – разность между наибольшим пре-
дельным размером отверстия и наименьшим предельным размером
вала в посадке с зазором или в переходной посадке (рис. 2, а и б).
Наибольший, наименьший и средний зазоры определяют по выра-
жениям:
S
= D
– d
max
max
min
; S
min
= D
min
– d
; Sm = (S
max
max
+ S
min
) / 2.
Натяг N – положительная разность между размерами вала и от-
верстия до сборки, если размер вала больше размера отверстия.
Наименьший натяг – разность между наименьшим предельным
размером вала и наибольшим предельным размером отверстия до
сборки (см. рис. 2, б).
Наибольший натяг – разность между наибольшим предельным
размером вала и наименьшим предельным размером отверстия до
сборки в посадке с натягом или в переходной посадке (см. рис. 2, б).
24
Наибольший, наименьший и средний натяги определяют по вы-
=
=−=
−=−
=
+
=
−
=
ражениям:
N
max
= d
max
– D
min
; N
min
= d
min
– D
; Nm = (N
max
max
+ N
min
) / 2.
Посадка с зазором – посадка, при которой всегда наименьший
предельный размер отверстия больше наибольшего предельного размера вала или равен ему. При графическом изображении посадки поле
допуска отверстия расположено над полем допуска вала (см. рис. 2, а).
Посадка с натягом – посадка, при которой всегда наибольший
предельный размер отверстия меньше наименьшего предельного размера вала. При графическом изображении посадки поле допуска вала
расположено над полем допуска отверстия (см. рис. 2, б).
Переходная посадка – посадка, при которой возможно получе-
ние как зазора, так и натяга в соединении. Это зависит от действительных размеров отверстия и вала (поля допусков отверстия и вала при
графическом изображении перекрываются частично или полностью,
рис. 2, в). В этой посадке
0
N и 0
min
=S , это возможно только в
min
области перекрытия полей допусков.
Нулевая линия – линия, соответствующая номинальному разме-
ру, от которой откладываются отклонения размеров при графическом
изображении полей допусков и посадок. Если нулевая линия расположена горизонтально, то положительные отклонения откладываются
вверх от неё, а отрицательные – вниз .
Допуск Т – разность между наибольшим и наименьшим предель-
ными размерами или алгебраическая разность между верхним и нижним отклонениями. Допуск всегда величина положительная:
– для вала
– для отверстия
eiesddTd −
minmax
minmax
;
EIESDDTD
.
Допуск посадки – сумма допусков отверстия и вала, составляю-
щих соединение. Для всех групп посадок он определяется по выражению
.TDTdT
Для посадок с зазором допуск посадки равен разности наибольшего и наименьшего зазоров
.
SSTS
minmax
25
Для посадок с натягом допуск посадки равен разности наиболь-
−
=
шего и наименьшего натягов
NNTN
.
minmax
В переходных посадках допуск посадки – сумма наибольшего натяга и наибольшего зазора
TSN = S
max
+ N
max
.
ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ ГЛАДКИХ ДЕТАЛЕЙ
Точность деталей определяется точностью их размеров, шероховатостью поверхности, точностью формы, расположения и волнистостью поверхности.
Точности размеров в России обеспечивается Единой системой
допусков и посадок (ЕСДП).
В ЕСДП каждое поле допуска можно представить сочетанием
двух самостоятельных характеристик – величины допуска и его поло-
жения относительно номинального размера (нулевой линии при графическом изобр
ажении полей допусков).
Величина допуска зависит от квалитета и размера и определяется
по выражению
Т = аi,
где а – число единиц допуска, зависящее от квалитета и не зависящее
от номинального размера, он называется также коэффициентом точности; i – единица допуска, зависящая от размера элемента детали и является масштабным коэффициентом.
Для нормирования требуемой точности установлены квалитеты
изготовления размеров деталей и изделий.
Поле допуска – поле, ограниченное наибольшим и наименьшим
предельными размерами (предельными отклонениями) и определяемое
величиной допуска и его положением относительно номинального
размера (см. рис. 2). При графическом изображении оно заключено
между двумя линиями, соответствующими верхнему и нижнему отклонениям относительно нулевой линии.
Квалитет (по аналогии с франц. qualiti – качество) – совокупность рядов допусков, соответствующих одной степени точности для
всех н
оминальных размеров, входящих в рассматриваемый интервал
размеров таблиц допусков.
Допуск в пределах одного квалитета зависит только от номинального размера. В ЕСДП установлен 21 квалитет: 01, 0, 1, 2, ..., 19. Квалитет однозначно определяет точность детали и, следовательно, методы и средства её обработки. Для посадок используют квалитеты с 5 по
26
12, квалитеты с номером больше 12 используют для размеров низкой
точности или свободных. Средняя точность для машиностроения оценивается 7, 8 квалитетами.
Для квалитетов 5 – 19 число единиц допуска а соответственно
равно 7, 10, 16, 25, 40, 64, 100, 160, 250, 400, 640, 1000, 1600, 2500 и
4000.
Единица допуска (мкм):
– для размеров до 500 мм
i = 0,45 DD 001,0
– для размеров свыше 500 до 10000 мм
i = 0,004D + 2,1,
3
+⋅ ;
где D – среднее геометрическое крайних размеров каждого интервала, мм.
Основное отклонение – одно из двух предельных отклонений
(верхнее или нижнее), ближайшее к нулевой линии. Основное свойство
основного отклонения заключается в том, что при постоянном размере
его численное значение не зависит от номера квалитета, т.е. точности.
Основной вал – вал, верхнее отклонение поля допуска которого
равно нулю.
Основное отверстие – отверстие, нижнее отклонение поля до-
пуска которого равно нулю.
Основное отклонение обозначается буквой латинского алфавита –
прописной для отверстий (от А до Z) и строчной – для валов
(от а до z). На рисунке 3 показаны основные отклонения размеров деталей в системе ЕСДП.
Отклонения a – h (A – H) используются при образовании посадок
с зазором, j
реходных обычно применяют отклонения j
– zc (Js – ZC) – посадок с натягами и переходных, для пе-
s
, k, m, n (Js, K, M, N). Это
s
положение относится только к посадкам в основных системах и не
выполняется для внесистемных (комбинированных) посадок.
Поля допусков вала j
и отверстия Js располагаются симметрично
s
относительно нулевой линии.
Величина и знак основного отклонения отверстия определяются
по основному отклонению вала, обозначенному той же буквой, по общему или специальному правилам.
Общее правило определения основных отклонений отверстий –
основное отклонение отверстия должно быть симметрично относительно нулевой линии основному отклонению вала, обозначенному
той же буквой: ЕI = –es – для отве
рстий от А до Н, ЕS = –ei – для от-
верстий от I до ZC [1].
27
A
B
C
CD
D
E
EF
0
F
Отверстие
FG
G
Нулевая линия
0
Z
ZA
ZB
ZC
M N
P
R
S
T
U
V
X
Y
H
Js
J
K
0
Нулевая линия
b
a
азмер
Номинальный
zc
Вал
x
v
u
t
s
r
p
h
g
fg
f
ef
e
d
cd
c
js
n
m
k
j
Номинальный
zb
za
z
y
0
азмер
Рис. 3. Схема расположения основных отклонений в ЕСДП
Специальное правило определения основных отклонений отверстий: две соответствующие друг другу посадки в системе отверстия и
в системе вала, в которых отверстие данного квалитета соединяется с
валом ближайшего, более точного квалитета (например, Н7/g6 и
G7/h6), имеют одинаковые зазоры и натяги (рис. 4):
где разность Δ = ITn – IT
, т.е. равна разности между допуском рас-
n–1
сматриваемого квалитета, с которым будет сочетаться данное основное отклонение, и допуском ближайшего, более точного квалитета.
Правило действительно для отверстий размером свыше 3 мм: J, K, M и
N до IT8 включительно и от Р до ZC до IT7 включительно.
Es = –ei + Δ,
28
Посадка в системе Посадка в системе
отверстия вала
IT
n–1
p6
ei + IT
= ES + ITn
n-–1
ei – ITn = ES – IT
h6
ei IT
n
H7
Нулевая линия
P7
n–1
IT
n
IT
n–1
ES
Рис. 4. Использование специального правила
Различают две равноценные системы образования посадок –
систему отверстия и систему вала (рис. 5).
– посадки, в которых требуемые зазоры и натяги получаются со-
стия
Посадки в системе отвер-
четанием различных полей допусков валов с полем допуска основного
отверстия (рис. 5, а). Примеры обозначения посадок на чертежах:
∅52 H7/k6, ∅75 H8/g7, ∅40 H7/p6.
Посадки в системе вала – посадки, в которых требуемые зазоры
и натяги получаются сочетанием различных полей допусков отверстий
с полем допуска основного вала (рис. 5, б). Примеры обозначения:
∅35 G7/h6, ∅40 F7/h6.
а) б)
Рис. 5. Схема образования посадок:
а – в системе отверстия; б – в системе вала
29
Иногда используются комбинированные (внесистемные) посадки,
в которых отверстие и вал выполнены в разных системах. Например,
у посадки ∅45 G7/g6 отверстие выполнено в системе вала, а вал –
в системе отверстия.
Допуски и предельные отклонения, устанавливаемые стандартами, относятся к деталям, размеры которых определены при нормальной температуре, которая во всех странах пр
инята равной +20 °С
(ГОСТ 9249–76).
Сочетание любых основных отклонений с любым квалитетом даёт
свыше 1000 полей допусков для валов и отверстий. Поэтому внедрение
ЕСДП происходило на базе отбора ограниченного числа полей допусков.
Полями допусков предпочтительного применения, принятыми по
принципу унификации по ГОСТ 25347 – 89 (для размеров 1 – 500 мм),
являются 16 полей валов (g6, h6, j
d9, h9, d11 и h11) и 10 полей отверстий (Н7, J
6, k6, n6, p6, r6, s6, js7, h7, e7, h8,
s
7, K7, P7, N7, F8, H8,
s
E9, H9 и Н11).
Посадки рекомендуется назначать в системе отверстия или системе вала. Использование системы отверстия предпочтительнее из
экономических соображений. Систему вала применяют только тогда,
когда это оправдано конструктивными или экономическими условиями, например, если необходимо получить различные по характеру посадки нескольких деталей с отве
рстиями на валу постоянного размера.
При номинальных размерах от 1 до 500 мм отобраны следующие
предпочтительные посадки в системе отверстия: Н7/е8; Н7/f7; Н7/g6;
Н7/h6; Н7/l
Н8/d9; Н9/d9; Н11/d11; Н11/h1; в системе вала: F8/H6; Н7/h6; J
6; Н7/k6; Н7/n6; Н7/р6; Н7/r6; Н7/s6; Н8/е8; Н8/h7; Н8/h8;
s
7/h6;
s
К7/h6; N7/h6; Р7/h6; Н8/h7: Е9/h8; Н8/h8; Н11/h11.
Кроме того, допускается применение посадок, образованных полями допусков валов и отверстий по ГОСТ 25347–89. При этом предпочтительно, чтобы посадка выполнялась в системе отверстия или
системе вала. Допускается принимать точность вала на 1, 2 квалитета
точнее, чем допуск от
верстия.
Системы допусков и отклонений для размеров св. 500 до 3150 мм
изложены в ГОСТ 25346–89; для размеров св. 3150 до 10 000 мм –
в ГОСТ 25348–82; для размеров свыше 10 000 до 40 000 мм –
в ГОСТ 26179–84; для деталей из пластмасс – в ГОСТ 25349–88.
НЕУКАЗАННЫЕ ПРЕДЕЛЬНЫЕ ОТКЛОНЕНИЯ РАЗМЕРОВ
Часто встречаются случаи, когда предельные отклонения, не указанные непосредственно после номинальных размеров, оговариваются
общей записью в технических требованиях чертежа, такие отклонения
30