Нормирование точности и технические измерения

3

СТАНДАРТИЗАЦИЯ НОРМ ТОЧНОСТИ И КОНТРОЛЬ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

ДЕТАЛЕЙ И ИХ СОПРЯЖЕНИЙ

3.1» П ринципы построения систем допусков и посадок

Систематизация, широко применяемая в любой области нау­

ш их рабочих инструментов. Анализ любых технически слож ­

ных изделий позволяет выявить многократно повторяющиеся

ки и техники, в стандартизации является одним изУваж ней­

типовые сопряжения и образующие их поверхности деталей,

ских, ш лицевых, резьбовых,допусковконических поверхностей).

Системы допусков разрабатывают для несопрягаемых эле­

ментов и для отдельно рассматриваемых поверхностей. Кроме

Формы и содержание систем допусков, а такж е систем допу­ сков и посадок весьма разнообразны, и потому непосредствен­ ноеРих сопоставление затруднительно. Правильное использо­ вание норм точности различны х поверхностей и сопряжений подразумевает знание каж дой конкретной системы. Изучение всех систем порознь требует слиш ком большого времени из-за огромного количества фактического материала.

Анализ систем допусков и посадок подтверждает, что они построены единообразно, на некоторых общих принципах. В любых системах допусков и посадок можно обнаружить сле­ дующие принципы построения:

- принцип предпочтительности;

111

-принцип измерений при нормальных условиях;

-принцип ограничения предельных контуров;

-принцип ф ормализации допусков;

-принцип увязки допусков с эффективными параметрами;

-принцип группирования значений эффективных параме­

тров; - принцип установления уровней относительной точности.

П ринцип предпочтительности - общий принцип стандарти­ зации, поэтому он применяется в любых стандартах и систе­

мах стандартов. В стандартных системах допусков и посадок обычно устанавливаю т ряды посадок с несколькимиУуровнями предпочтения, например, предпочтительные посадкиТ(первый

уровень), рекомендуемые посадки (второй уровень), и, нако­ нец, все стандартные посадки (третий, самыйНнизкий уровень

предпочтительности). Примерами использования принципа предпочтительности в системах допусков могут служить уров­ ни предпочтительности полей допусков.

являю тся те, у которых одинаковы не только поля допусков,

значать нормальныео линейные размеры деталей (диаметры, толщ ины, глубины уступов и т.д.), выбранные с учетом уров­

ней пр дпочтительностипри .

НеобходимоРе учитывать, что требования стандарта не рас­ пространяю тся на технологические межоперационные разме­ ры, на размеры, зависящ ие от других приняты х значений, а такж е на размеры, установленные в стандартах на конкрет­ ные изделия.

Ряды нормальны х линейных размеров (обозначаются бук­ вами Ra с соответствующим числом) построены на базе рядов предпочтительных чисел. Числовые значения нормальных линейных размеров начинаю тся с 0,01 мм и заканчиваю тся

112

значением 20 ООО мм. В дополнение к геометрическим рядам стандарт содержит такж е арифметический ряд размеров в диа­ пазоне от 0,001 до 0,009 мм с разностью в 0,001 мм. Основные ряды нормальных линейных размеров (Ra5 - Ra40) построе­ ны в соответствии с рядами предпочтительных чисел R5 - R40 как геометрические прогрессии, но в ограниченном диапазоне (размеры до 20 000 мм) и содержат округленные значения. В дополнительный ряд включено ограниченное (неполное) чис­ ло членов, не входящ их в ряд Ra40 и рассчитанных на основе

дарт включены все значения размеров в указанном диапазоне. Два следующих принципа (принцип измерений при нор­ мальны х условиях и принцип ограничения предельных кон ­

ческую взаимозаменяемос ь (инвариантность) деталей, изго­ товленных по одн м ем же требованиям к номинальным

единообразиепотракт вки годности и достоверность результатов контроля. Только при соблюдении этих условий результаты из­ мерений можно сопоставить с моделью годной детали, которая

заданаРечертежом, и дать объективное заключение о годности.

Принцип измерений при нормальных условиях обеспечи­ вает единообразие информации, получаемой при неоднократ­ ных независимых измерениях одних и тех же параметров. Измерения в нормальных условиях означают, что измерения проводят при нормальных значениях влияющих физических величин. Например, при измерении длины всегда существен­ ное значение имеет температура контролируемой детали, от которой зависит фактическое значение размера. Понятно, что

113

температурный фактор сказы вается не только на измеряемом объекте, но и на прим еняем ы х средствах измерений.

Менее очевидно влияние таких величин, как относительная влаж ность или давление воздуха, параметры гравитационных и ‘электромагнитны х полей и т.д. С другой стороны, непосред­ ственное влияние электромагнитных полей на электрические средства измерений сомнений не вызывает. Поддается анали­ зу воздействие влаж ности или давления на пневматические приборы или на емкостные электрические преобразователи.

Нормальные условия измерений линейных размеров пред­ полагают колебания влияю щ их величин в пределахУобластей их нормальны х значений. Под областью нормальныхТзначений

влияю щ ей физической величины понимают такую область ее изменений, при которых погрешности, вызванныеНвоздействи­

ем этой величины, могут быть признаны пренебрежимо м алы ­ ми. Кроме нормальны х условий измерений возможно такж е измерение параметров в рабочих условиях - в таких условиях

для соблюдения единообразия при реш ении вопроеа о годно­ сти детали по контрол руемому параметру.

ного контроляпчто. Не бходимо установить правила разбраковки детал й о р зультатам измерений размеров элемента в не­ скольких с ч ниях. Ф ормальным основанием для разбраков­

ки Рдеталей по размерам является истолкование предельных контуров детали. Деталь признается годной в том случае, если ее реальные контуры, установленные по результатам и з­ мерений, не вы ходят за предельные (экстремальные действи­ тельные значения размеров могут быть равны предельным).

В разны х стандартах систем допусков и посадок истолко­ вание предельных значений параметров содержится в явном виде или оформлено-косвенно, через установление полей допу­ сков. Наиболее подробно установление предельных контуров

114

реализовано в стандартах на допуски формы и располож ения поверхностей. В этих стандартах приведены описания полей допусков и методики их построения для каждого рассматри­ ваемого случая, а такж е методики оценки отклонений реаль­ ных элементов от идеальной формы и располож ения.

П р и н ц и п ы , обеспечиваю щ ие ф орм ирование

рядов допусков

Формирование рядов допусков в любой системе осущест­

параметрами и принцип группирования значенийТэффектив­ ных параметров) - возможность создавать из функционально

допусков от конкретных деталей (их параметров, элементов),

два следующих (принцип увязки допусков с эффективными

ний принцип (принцип установления уровнейНотносительной

обоснованных допусков ограниченную номенклатуру. Послед­

деленным образом связанного с номинальным контуром кон ­

Принцип формализации допусковийпозволяет «отделить» меру допустимого рассеянияр(допуск) от поля допуска, опре­

Формализованные значения допусков могут быть постро­

абстрактный ряд допусков, построенный в порядке возраста­ ния их числовых значений, а такж е допуски, связанные со значениями номинальных параметров и уровнями точности.

Чтобы обеспечить нормальную работу изделия необходимо на­ значить допуски требуемой точности с учетом масштабного фактора. При выборе допуска размера его значение связываю т с номинальным размером. В отличие от линейных размеров выбор значения допуска угла осущ ествляется в зависимости от длины его короткой стороны, а не в соответствии со значе­

115

нием углового размера. Могут встретиться и более сложные взаимосвязи. Н апример, значения допусков геометрических параметров резьбовых поверхностей увязы вается не только с диаметрами, но и с ш агами резьбы, а для зубчатых колес до­ пуски назначаю т с учетом модуля и делительного диаметра колеса. Те параметры , с которыми увязываю т значения до­ пусков, будем назы вать эфф ективны ми.

У вязка допуска с эффективными параметрами имеет прин­ ципиальное значение, как с конструкторских, так и с тех­

нологических позиций. Конструкторский подход к посадкам

садки) с увеличением номинального размера сопряжУения. Технологический подход к возможным значениям допусков

с зазором (натягом) базируется на возможности увеличивать

зазор (натяг) и его допустимую неопределенность (допуск по­

литической зависимостью . Поэтомуйэффективные параметры,

с которыми увязы ваю т значенрия допуска, должны отражать некоторое обобщенное влияние множества конструкторских и технологических фак ор в.

факторов и «привязать» к ним значение допуска строгой ана­

А нализ систем допусков и посадок показывает, что в боль­ ными параметрами. Номинальные значения этих параметров

ров используется для сокращ ения номенклатуры допусков в системе.

Если допуск любого параметра рассчитывать строго по при­ нятой функциональной зависимости, то расчетных («теорети­ ческих») допусков будет столько же, сколько и номинальных значений параметров. У нификация допусков и сокращение их

116

общей номенклатуры вполне возможны за счет объединения близких значений и использования вместо них одного стандарт­ ного допуска. Различия между «теоретическими значениями» и выбранным стандартным не должны существенно искаж ать установленный системой допусков и посадок характер связи между значением допуска и эффективными параметрами.

М ноголетняя апробация систем допусков и посадок позво­ лила практически решить вопрос об интервалах эффективных параметров и их «представителях». В любой системе допусков

или допусков и посадок ряды допусков образованы с учетом

эффективных параметров, которые сгруппированы в интерва­

лы. Группирование осуществляется так, чтобы значения допу­

сков на краях интервалов умеренно отличались от «теоретиче­У ских» . Границы интервалов приведены в таблицах стандартов

с указаниям и «до» (приведенное номинальное значениеТ вклю ­ чается в данный интервал) и «свыше» (приведенное значение

ния с учетом масштабных факт ров.

о типичных задач функцитнир вания деталей и их изготовле­

Для реш ения разл чны х конструкторских задач необходи­ мы допуски ра ной точности. Например, точность направля­

Понятие точностиго геометрических параметров не может

рассматриватьсяеп как абсолютное. Известна связь допуска со значениями эффективных параметров. Следовательно, можно говорить об установлении в любой системе допусков и посадок

уровнейРотносительной точности, которые используются для назначения «одинаково точны х» допусков однотипных пара­ метров с разными номинальными значениями.

Уровни относительной точности в различны х стандартных системах допусков и посадок называю тся по-разному. В систе­ ме допусков и посадок гладких цилиндрических поверхностей они называю тся квалитетами, в системах допусков формы и расположения поверхностей, допусков зубчатых колес - сте­

117

пенями точности» Д ля подш ипников качения, допусков разме­ ров несопрягаемых поверхностей и некоторых других случаев используют понятие классов точности. Наименование уровней относительной точности зави си т . от конкретны х объектов и слож ивш ихся традиций.

Установленные стандартами уровни относительной точно­ сти использую тся как второй вход в таблицах допусков. Пер­ вым входом являю тся интервалы эффективных параметров, а значение допуска отыскивают на пересечении двух входов в

таблицу по принципу «строка-столбец».

при проектировании или выбора оборудования приУразработ­ ке технологического процесса. Вне зависимости от конкрет­

Уровни относительной точности играют весьма важную роль в использовании аналогии для выбора норм точности

ного значения нормируемого параметра можно,Топираясь на уровень относительной точности, выбрать допуск и посадку,

реализацию этих принципов в системе допусков и посадок гладких цилиндрических поверхностей, несколько изменив

реализован введением квалитетов (степеней точности).

К валипгет - совокупность допусков, рассматриваемых как соответствующие одному уровню точности для всех номиналь­ ны х размеров. К валитеты являю тся ступенью градации значе­ ний допусков системы. Стандартом ГОСТ 25346-89 установле­ но 20 квалитетов. Они обозначаются цифрами (или сочетанием

118

цифр) начиная с самого точного 01 до самого грубого 18. Стандартный допуск того или иного квалитета обозначается

сочетанием IT (от Interneishent tolerance - международный до­ пуск) с номером квалитета, например IT 01, IT 6, IT 12 и т.д.

Число квалитета обозначает величину допуска. Чем боль­ ше квалитет, тем при одном и том же номинальном размере больше допуск (IT б < IT 9 < IT 15).

Квалитеты высокой точности (в основном до третьегочетвертого) для образования посадок, как правило, не ис­

пользуются. Допуски этих квалитетов назначаю т на преци­

длины, рабочие размеры калибров и т.д.). ДопускиУквалите­ тов следующей группы (от 5 до 12) используют для образо­

зионные несопрягаемые элементы деталей, элементы средств

измерений (размеры между рабочими гранями концевых мер

Особое пзначениеоимеют основные отклонения Н и h, кото­ рые равны нулю (рис. 3.2). Поля допусков с таким и основны­ ми отклон ниями расположены от номинала «в тело» детали;

значаются числами соответствующих квалитетов, например, Н 6, Н 7, Н И , Н 12 означают поля допусков шестого, седьмо­ го, одиннадцатого и двенадцатого квалитетов (рис. 3.3).

Основные отклонения, обозначаемые буквами, и допуски, обозначаемые числами квалитетов, - два независимых состав­ ляющ их элемента обозначения (рис. 3.4). У каждого из этих

119

Рис. 3.3. Поля допусков с одинаковыми основными отклонениями и разными уровнями относительной точности (разных квалитетов)

120