Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы взаимозаменяемости размерные и геометрические допуски. Учебное пособие
.pdf
1
Министерство транспорта Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования
«РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА (МИИТ)»
Кафедра «Машиноведение, проектирование,
стандартизация и сертификация»
В.Д. ГВОЗДЕВ
ОСНОВЫ ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТИ:
РАЗМЕРНЫЕ И ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ДОПУСКИ
Учебное пособие
для студентов специальности «Подвижной состав железных дорог»
и направления бакалавриата «Стандартизация и метрология»
Москва - 2017
2
УДК 621.713
Г-25
Гвоздев В.Д. Основы взаимозаменяемости: размерные и
геометрические допуски: Учебное пособие. - М.: РУТ (МИИТ),
2017. – 88 с.: ил.
Рассматриваются общие нормы размерной взаимозаменяемости
деталей машин, размерные и геометрические характеристики,
общие допуски, параметры шероховатости поверхности.
Для студентов высших и средних специальных учебных
заведений, изучающих дисциплины «Взаимозаменяемость и
нормирование точности» и «Метрология, стандартизация и
сертификация».
Рецензенты: В.И. Фомин – доцент кафедры ПСМиРК
РУТ (МИИТ).
М.С. Белосохов – зам. начальника Департамента
ОСКУ АО «ФГК».
© РУТ (МИИТ), 2017
3
Введение
Конструкторские разработки обретают своё материальное
воплощение в виде продукции в процессе производства, и от его
уровня зависит, в какой мере показатели качества продукции будут
соответствовать показателям, заложенным в технической
документации. Степень соответствия фактических и заданных
показателей качества называют точностью изготовления. Для
количественной характеристики точности изготовления используют
разность между значениями фактического показателя и показателя,
на получение которого настроен технологический процесс,
называемую погрешностью изготовления. Факторами,
определяющими значение погрешности изготовления, являются:
состояние технологического оборудования, используемого для
изготовления продукции, и его свойства; качество и состояние
технологической оснастки (вспомогательного оборудования);
режимы обработки, неоднородность материала заготовок и
колебания припуска на обработку; силовые и температурные
деформации заготовки, станка, инструмента; метрологические
характеристики применяемых средств измерений; квалификация и
субъективные ошибки рабочего, и другие.
Значение показателя качества А, получаемое в том или ином
технологическом процессе, можно представить в виде суммы
А = АТ ± ΔИ,
где АТ – значение показателя качества, на получение которого
настроено технологическое оборудование;
ΔИ - погрешность изготовления.
При анализе погрешностей их разделяют на систематические и
случайные погрешности. Систематические погрешности – это
постоянные по значению и знаку погрешности или погрешности,
изменяющиеся по определенному закону. К таким погрешностям,
например, относят составляющие погрешности изготовления,
обусловленные отличием температуры в помещении от нормальной
или износом резца, если установлена зависимость значения износа
от площади обработанной поверхности. Систематические
4
погрешности могут быть учтены в значении АТ, введением
поправки.
Случайные погрешности – это погрешности, проявляющиеся
случайным образом (например, неоднородность материала
заготовки, силовые и температурные деформации). Для уменьшения
случайных составляющих погрешности изготовления
совершенствуют технологическое оборудование, увеличивают
число технологических операций, применяют средства активного
контроля, ужесточают требования к условиям производства, что в
конечном итоге отрицательно отражается на себестоимости
продукции. Однако полностью устранить случайные погрешности
невозможно.
Из теории вероятностей известно, что суммирование константы
(в нашем случае АТ) и случайной величины (ΔИ) даёт в результате
случайную величину. Указанное правило позволяет сделать вывод,
что значение показателя качества продукции, получаемое при её
изготовлении, является случайной величиной. При этом
вероятность того, что показатель качества примет значение А = АТ,
равна нулю.
Случайный характер показателей качества в процессе
изготовления учитывают при разработке технической
документации путем установления требований к точности
показателей качества. Исходя из условий обеспечения
экономичности производства и качества изделия в целом,
конструктор задает наибольшее и наименьшее значения показателя
качества, которые служат приемочными границами при
определении годности продукции. В некоторых случаях
устанавливают одностороннее ограничение.
Разность наибольшего и наименьшего допустимых значений
показателя качества называют допуском показателя качества.
Теоретические и практические основы нормирования точности
показателей качества рассматривают в области знаний, называемой
взаимозаменяемостью.
5
1. Общие нормы размерной взаимозаменяемости
1. 1. Основные понятия
Взаимозаменяемостью называют свойство изделий
равноценно заменять друг друга при использовании.
В более широком понимании взаимозаменяемость –
пригодность одного изделия, процесса или услуги для
использования вместо другого изделия, процесса или услуги в
целях достижения одних и тех же требований.
Взаимозаменяемость достигается в тех случаях, когда значения
показателей качества изделий не выходят за установленные
границы, то есть удовлетворяют требованиям точности. Область
знаний, в которой решаются задачи нормирования точности, также
называют взаимозаменяемостью.
Для достижения взаимозаменяемости изделий одного
конструктивного исполнения требования точности должны
устанавливаться и обеспечиваться применительно ко всем
качественным и количественным характеристикам.
Для изделий разного конструктивного исполнения используют
термин функциональная взаимозаменяемость, понимаемый как вид
взаимозаменяемости по основным эксплуатационным показателям
(например, для электродвигателей это мощность и частота
вращения). Принцип функциональной взаимозаменяемости
является одним из исходных положений при создании новых
изделий, призванных заменить изделия, находящиеся в
эксплуатации, но морально устаревшие.
Размерная взаимозаменяемость - взаимозаменяемость
изделий по размерным и геометрическим характеристикам
(линейные и угловые размеры, форма, ориентация, расположение,
биение, шероховатость и волнистость поверхностей).
Взаимозаменяемость по другим количественным показателям
называют параметрической взаимозаменяемостью.
Ниже речь идет о размерной взаимозаменяемости деталей
машин, которая актуальна не только для машиностроения, но
практически для любой сферы деятельности.
6
1.2. Геометрические элементы
Геометрический элемент – обобщенный термин для
элементов геометрии: точек, линий, поверхностей, объемов или
сочетаний этих элементов.
Реальная поверхность/форма детали – набор элементов,
которые физически существуют, и отделяют деталь от
окружающей среды.
Модель поверхности детали – модель, представляющая
собой набор физических ограничений виртуальной или
реальной детали
Размерная взаимозаменяемость изделий (в дальнейшем,
деталей) достигается при изготовлении обеспечением соответствия
их формы заданным требованиям. (Форма предмета - внешние
очертания, наружный вид предмета.)
Форма детали может быть простой и сложной. При описании
формы её представляют как совокупность геометрических
элементов (ГОСТ 31254, ИСО 17450-1, ИСО 17450-2).
Разделение формы детали на геометрические элементы удобно
не только для характеристики её отличительных особенностей, но и
для установления дифференцированных требований к качеству
обработки отдельных частей.
Различают полные и производные геометрические элементы.
Полные элементы – геометрические элементы, принадлежащие
реальной поверхности детали или модели поверхности детали.
Полные геометрические элементы: поверхности или линии на
поверхностях.
Производные элементы - геометрические элементы, которые
не существуют физически в очертании реальной детали, но могут
быть произведены от одного или нескольких полных элементов.
Производные геометрические элементы - это средняя
точка/центр поверхности, средняя линия/ось, средняя
поверхность/плоскость симметрии.
7
Из приведенных определений следует, что полные
геометрические элементы можно наблюдать визуально при
рассматривании детали, а производные элементы могут быть
получены только в результате геометрических построений.
Полные и производные геометрические элементы, заданные
чертежом или другими средствами, называют номинальными.
Номинальный элемент – идеальный элемент, определенный
конструктором в технической документации (рисунок 1, а).
а) б) в) г)
А - номинальный полный элемент – идеальная цилиндрическая
поверхность, заданная чертежом; Б - номинальный производный элемент;
В - реальный элемент; Г - выявленный полный элемент; Д- выявленный
производный элемент; Е - присоединенный полный элемент; Ж присоединенный производный элемент
Рис. 1. Взаимосвязь геометрических элементов
Номинальные производные элементы имеют совершенную
форму. Их названия в этом случае традиционны: центр
поверхности, ось, плоскость симметрии.
При изготовлении детали обретают реальную форму,
рассматриваемую как совокупность реальных полных
геометрических элементов. (Реальные производные геометрические
элементы не существуют).
8
Реальный полный геометрический элемент - полный
геометрический элемент как часть реальной поверхности детали,
ограниченный соседними реальными полными геометрическими
элементами (рисунок 1,б).
Выявленный полный геометрический элемент -
приближенное представление реального полного
геометрического элемента, которое получают с помощью
регистрации конечного (ограниченного) числа точек реального
полного геометрического элемента.
Выявленный производный элемент - центральная точка,
средняя линия или средняя поверхность, произведенные от
одного или нескольких реальных полных элементов
Соответствие реальной формы детали форме, заданной
чертежом, оценивают путем выполнения контрольноизмерительных процедур применительно к отдельным
геометрическим элементам. Полученное таким образом
представление о реальном геометрическом элементе называют
выявленным геометрическим элементом (полным или
производным).
Выявленный элемент - геометрический элемент,
определенный набором конечного числа точек.
На рисунке 1,в линия, обозначенная буквой Д - производная
средняя линия выявленной цилиндрической поверхности,
называемая выявленной средней линией.
Для решения задач нормирования точности геометрических
элементов, для выполнения измерений, и для выявления
производных геометрических элементов введен термин
«присоединенный (ассоциированный) элемент».
На рисунке 2 выявленная средняя линия 7 цилиндра
представляет собой геометрическое место центров поперечных
сечений 6, которыми являются центры присоединенных
окружностей 5.
9
Присоединенный элемент - идеальный элемент, связанный с
Присоединенный полный элемент - полный элемент
правильной формы, присоединенный к выявленному полному
элементу при соблюдении согласованных условий.
Присоединенный производный элемент - центр, ось или
плоскость симметрии, произведенные от одного или нескольких
присоединенных полных элементов (рис. 1- 4).
неидеальной моделью поверхности (выявленным элементом) или
реальным элементом через операции ассоциации/присоединения.
Рис. 2. Выявление средней линии цилиндра: 1 - выявленная
поверхность; 2 - присоединенный цилиндр; 3 - ось присоединенного
цилиндра; 4 - выявленная линия сечения; 5 - присоединенная окружность
по методу наименьших квадратов; 6 - центр присоединенной окружности;
7 - выявленная средняя линия
Согласованные условия могут состоять, например, в том, чтобы
сумма квадратов отклонений точек выявленной поверхности/линии
от присоединенной поверхности/линии правильной формы имела
минимальное значение (критерий наименьших квадратов). Или,
чтобы присоединенный полный элемент являлся полным элементом
правильной формы, вписанным в выявленный геометрический
элемент или описанным вокруг него.
Поскольку присоединенные полные элементы имеют
правильную геометрическую форму, построение присоединенных
производных элементов не требует пояснений.
10
Примеры типовых геометрических элементов и их
1 2 3 4 1
2
классификационных воплощений показаны на рисунках 2 – 4.
Построение выявленной средней линии конуса (рис. 3)
аналогично построению выявленной средней линии цилиндра
(рис.2).
1 - выявленная поверхность;
2 - присоединенный конус;
3 - ось присоединенного
конуса; 4 – центральные точки
присоединенных окружностей;
5 - выявленная средняя линия.
Рис. 3. Выявленная средняя линия конуса - геометрическое место
центров поперечных сечений (присоединенный конус являются полным
конусом наименьших квадратов отклонений)
1 - выявленные поверхности;
2 - присоединенные плоскости;
3 - присоединенная плоскость
симметрии;
4 - выявленная средняя
поверхность
Рис. 4. Выявленная средняя поверхность (обе присоединенные
параллельные плоскости построены по методу наименьших квадратов
отклонений)
Присоединенная средняя плоскость 3 (рис. 4) является
плоскостью симметрии двух присоединенных параллельных
плоскостей 2, произведенных от выявленных поверхностей 1.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]