- •Раздел 1. Основы взаимозаменяемости в машиностроении
- •1. Взаимозаменяемость в машиностроении
- •1.1. Понятие о взаимозаменяемости и ее виды
- •2.1. Понятия о размерах, отклонениях, допусках и посадках
- •2.2. Обозначение посадок и предельных отклонений
- •3. Единая система допусков и посадок
- •3.1. Принципы построения Единой Системы Допусков
- •3.2. Система допусков и посадок гладких цилиндрических сопряжений
- •4. Система нормирования и обозначения шероховатости поверхности
- •4.1. Параметры шероховатости
- •4.2. Обозначение шероховатости поверхности на чертежах
- •4.3. Контроль гладких цилиндрических деталей калибрами
- •4.3.1. Назначение и классификация калибров
- •4.3.2. Допуски калибров
- •4.3.3. Расчет исполнительных размеров калибров
- •4.3.4. Маркировка калибров
- •5. Допуски и посадки типовых сопряжений
- •5.1 Система допусков и посадок подшипников
- •5.1.1. Назначение и классы точности подшипников качения
- •5.1.2. Допуски и посадки подшипников качения
- •5.1.3. Выбор посадок подшипников качения
- •5.2 Взаимозаменяемость, методы и средства
- •5.2.1. Назначение и виды резьб
- •5.2.2. Основные параметры крепежных, цилиндрических резьб
- •5.2.3. Взаимозаменяемость цилиндрических резьб
- •5.2.4. Приведенный средний диаметр резьбы
- •5.2.5. Система допусков и посадок метрических резьб
- •5.2.5.1. Посадки с зазором
- •5.2.6. Степени точности резьбы
- •5.2.7. Длина свинчивания
- •5.2.8. Классы точности резьбы
- •5.2.9. Обозначение точности и посадок метрической резьбы
- •5.3. Взаимозаменяемость, методы и средства контроля шпоночных и
- •5.3.1. Допуски, посадки и контроль шпоночных соединений
- •5.3.2. Классификация шлицевых соединений
- •5.3.3. Допуски и посадки шлицевых соединений
- •5.3.4. Обозначение шлицевых соединений
- •5.3.5. Контроль точности деталей шлицевых соединений
- •Раздел II. Теоретические основы технологии
- •6. Понятия и определения в машиностроении
- •6. 1. Основные определения в машиностроении
- •6.2. Характеристика типов производств
- •7. Базирование в машиностроении
- •7.1 Основные понятия и определения
- •7.2 Классификация баз в машиностроении
- •7.3. Выбор баз и принципы базирования
- •7.4 Погрешность базирования
- •7.5. Перерасчет размеров и допусков при смене баз
- •8. Точность в машиностроении
- •8.1. Понятие точности в машиностроении
- •8.2 Погрешность от упругих деформаций технологической
- •8.2.1 Методы определения жесткости
- •8.3. Погрешность установки заготовки в приспособление
- •8.4. Погрешность настройки технологической системы
- •8.4.3. Автоматическое получение размеров на настроенных станках
- •8.5. Погрешности, возникающие от размерного износа
- •8.6 Погрешности от температурных деформаций
- •8.6.1 Тепловые деформации станка
- •8.6.2. Тепловые деформации обрабатываемых заготовок
- •8.6.3 Температурные деформации режущего инструмента
- •10. Статистические методы исследования
- •10.1 Виды погрешностей и их характеристика
- •10.2 Законы распределения погрешностей
- •10.3 Оценка точности обработки методом
- •11. Формирование качества деталей машин
- •11.1 Показатели качества поверхностей деталей машин
- •11.2 Влияние способов и условий обработки
- •11.3 Влияние шероховатости и состояния поверхности
- •11.3.1 Влияние шероховатости поверхности на
- •11.3.2 Влияние деформационного упрочнения на износостойкость
- •11.4. Технологическая наследственность
- •11.5 Технологические методы повышения качества
- •11.5.1 Дробеструйная обработка
- •11.5.2 Наклепывание бойками
- •11.5.3 Обкатывание поверхности детали шариками или роликами
- •11.5.4 Раскатывание отверстий
- •11.5.5 Обработка стальными щетками
- •11.5.6 Наклепывание поверхности ударами шариков
- •11.5.7 Алмазное выглаживание
- •Раздел III. Проектирование технологических
- •12. Классификация технологических процессов
- •12.1 Классификация технологических процессов
- •12.2 Технологическая документация
- •12.3 Концентрация и дифференциация операций
- •12.4 Структура технологических операций
- •12.5 Исходные данные для проектирования технологического
- •13.1 Технологичность конструкции детали и проработка
- •13.3. Установление маршрута механической обработки
- •13.4 Разделение технологического процесса на этапы
- •13.5 Формирование плана операций
- •13.6 Выбор технологических баз
- •13.7 Выбор оборудования, режущего и мерительного
- •14.1 Выбор метода изготовления заготовки
- •Расчет себестоимости изготовления детали по вариантам
- •14.2 Расчет припусков на механическую обработку
- •14.2.1. Методы определения припусков
- •14.2.2 Расчет максимального припуска
- •14.3 Расчет межоперационных размеров
- •15.1 Расчет режимов резания при обработке детали
- •15.2 Нормирование технологического процесса
- •15.2.1 Задачи и методы нормирования
- •15.2.2 Классификация затрат рабочего времени
- •15.2.3 Структура нормы времени
- •15.2.4 Особенности нормирования многоинструментальной
- •16 Документирование технологических
- •16.1. Общие указания по разработке технологических процессов
- •Виды и комплектность технологических документов при разработке техпроцесса сборки (гост 3. 111983 и гост 3. 112184)
- •Виды и комплектность технологических документов при разработке техпроцесса изготовления детали (гост 3. 111983 и гост3. 112184)
- •Содержание граф основной надписи карт технологического процесса
- •16.2. Оформление технологических карт
- •16.2.1. Оформление маршрутной карты
- •16.2.2. Оформление операционной карты
- •16.2.3. Оформление карты эскизов
- •16.2.4. Оформление карты технического контроля
- •16.2.5. Оформление технологического процесса
- •16.3. Унификация технологических процессов
- •16.4. Типизация технологических процессов
- •16.5 Проектирование групповых технологических процессов
- •16.5.1. Последовательность проектирования группового технологического процесса
- •16.6 Стандартизация технологических процессов
- •Раздел IV. Методы обработки типовых
- •Обработка цилиндрических поверхностей
- •17.1 Обработка наружных цилиндрических поверхностей
- •17.2 Обработка внутренних поверхностей
- •18 Обработка плоских поверхностей
- •18.1 Фрезерование плоских поверхностей
- •18.2 Фрезерование пазов, канавок и уступов
- •18.2.1 Обработка шпоночных канавок
- •18.2.2 Обработка шлицевых поверхностей
- •19.1 Обработка фасонных поверхностей
- •19.1.1 Обработка фасонных поверхностей точением, растачиванием
- •19.1.2 Растачивание и сверление фасонных поверхностей
- •19.1.3 Обработка фасонных поверхностей фрезерованием
- •19.1.4 Обработка фасонных поверхностей шлифованием
- •Отделочная обработка
- •Шлифование поверхностей
- •20.1.1. Шлифование деталей типа тел вращения
- •20.1.2 Шлифование плоских поверхностей
- •20.2 Хонингование отверстий
- •20.3 Притирка и суперфиниширование
- •20.4 Электроэрозионная обработка
- •20.5. Ультразвуковая обработка деталей
- •Раздел V. Технология производства типовых
- •21. Технология производства валов
- •21.1 Конструктивные разновидности валов
- •21.2 Технические требования и заготовки для валов
- •21.3 Технология обработки валов
- •21.2. Технология производства втулок и дисков
- •21.2.1 Конструктивные разновидности втулок и дисков
- •21.2.2 Технические условия и заготовки для втулок и дисков
- •21.2.3 Технология обработки втулок и дисков
- •22. Технология производства деталей
- •22.1 Конструктивные разновидности деталей
- •22.1.2 Технические условия и заготовки для изготовления
- •22.1.3 Технология обработки рычагов
- •22.2 Технология производства зубчатых колес
- •22.2.1 Конструктивные разновидности зубчатых колес
- •22.2.2 Требования к зубчатым колесам, материалы
- •22.2..3 Основные этапы обработки зубчатых колес
- •22.2.4 Методы нарезания зубьев
- •22.2.5 Отделка зубчатых колес
- •23. Технология производства корпусных
- •23.1 Виды корпусов и материалы для их изготовления
- •23.1.2 Технические требования и заготовки для
- •23.1.3 Технология обработки корпусных деталей
- •23.1.3.1 Базирование корпусных деталей
- •23.1.3.2 Технология обработки корпусных деталей
- •24. Технология обработки заготовок
- •24.1 Основные сведения о станках с программным
- •24.2 Классификация станков с программным управлением
- •24.3 Классификация и виды промышленных роботов
- •24.4 Технологические возможности станков с чпу
- •24.5 Особенности достижения точности и выбор баз
- •24.6 Выбор режущего, вспомогательного инструментов
- •Раздел VI. Технологические процессы
- •25. Структурные компоненты сборки машин
- •25.1. Классификация сборочных работ
- •25 .2. Организационные формы сборки
- •25.3 Расчеты сборочных размерных цепей
- •25.3.1 Метод групповой взаимозаменяемости
- •Где ∆max и ∆min — наибольший и наименьший зазоры соединения.
- •25.3.2 Методы пригонки и регулирования
- •26. Проектирование технологических
- •26.1. Структура и содержание технологического процесса
- •26.2. Установление последовательности сборочных
- •26.3. Сборочные работы в крупном машиностроении
- •26.4. Нормирование сборочных работ
- •26.4.1 Основные показатели процесса сборки изделий
- •26.4.2 Испытания машин
3. Единая система допусков и посадок
3.1. Принципы построения Единой Системы Допусков
и Посадок (ЕСДП)
Системой допусков и посадок называют совокупность рядов допусков и посадок, закономерно построенных на основе опыта, теоретических и экспериментальных исследований и оформленных в виде стандартов. Система предназначена для выбора минимально необходимых, но достаточных для практического применения вариантов допусков и посадок типовых соединений деталей машин. Кроме того, она позволяет проводить стандартизацию режущего инструмента и калибров, облегчает процесс конструирования, производство и достижение взаимозаменяемости изделий и их частей, способствует повышению качества изделий и его составляющих элементов.
Большинство стран мира в настоящее время применяют международную систему допусков и посадок ISO. Эта система позволяет унифицировать национальные системы допусков и посадок и облегчить международные технические связи в металлообрабатывающей промышленности. Разработка национальных стандартов на базе рекомендаций ISO позволяет достичь взаимозаменяемости однотипных деталей, составных частей и изделий, изготовленных в различных странах. В свое время страны – члены СЭВ приняли решение о переходе на единую систему допусков и посадок (ЕСДП СЭВ), которая основывалась на стандартах и рекомендациях ISO. Необходимость такого перехода обуславливалась развитием специализации и кооперации промышленности стран – членов СЭВ, международной торговли и устранения препятствий к этому как в рамках СЭВ, так и за его пределами. Это позволило обеспечивать конкурентоспособность продукции стран – членов СЭВ на мировом рынке.
В настоящее время международная торговля и научно-технические связи России с другими странами расширяется. В связи с этим в отечественную промышленность все более внедряется международная стандартизация. Так, на ВАЗе автомобили “Жигули” изготавливают в основном с применением системы допусков и посадок ISO.
Переход на национальную систему допусков и посадок у нас в стране начат с 1.01.1977 г. и завершен к 1.01.1980 г., которая базируется на системе допусков и посадок ISO и полностью соответствует ЕСДП СЭВ. В Российской Федерации Единая система допусков и посадок нормируется государственным стандартом ГОСТ 25346 – 89. Этом стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 145 – 88. Системы допусков и посадок ГОСТ, ЕСДП СЭВ и ISO для типовых деталей машин построены по единым принципам. Таких принципов шесть.
система отверстия и система вала;
единица допуска и число единиц допуска;
интервалы размеров;
ряды точности (квалитеты);
поля допусков отверстий и валов;
нормальная температура.
В основу построения ЕСДП положены две системы: система отверстия и система вала (рис. 3.1).
Система отверстия – это система, в которой для заданного диапазона размеров величина допуска остается постоянной, а необходимый характер сопряжения достигается изменением размера вала (рис. 3.1, а). Отверстие в системе отверстия называется основным отверстием. У основного отверстия нижнее отклонение всегда равно нулю (EI =0), т. е. всегда совпадает с нулевой линией. Верхнее отклонение всегда имеет знак “плюс”. Основное отверстие обозначается буквой “Н”.
Система вала – система, в которой для заданного диапазона размеров величина допуска вала остается постоянной, а необходимый характер сопряжения достигается изменением размера отверстия (рис. 3.1, б). Вал в системе вала называется основным валом. У основного вала верхнее отклонение всегда равно нулю (es = 0), т. е. Всегда совпадает с нулевой линией. Нижнее отклонение основного вала имеет знак “минус”. Основной вал в посадках обозначается буквой “h”.
Рис. 3.1. Схемы полей допусков посадок в системе отверстия (а) и в системе вала (б)
Характер одноименных посадок (предельные величины зазоров и натягов) в системе отверстия и в системе вала примерно одинаков. Выбор системы (отверстия или вала), в которой осуществляется посадка, определяется конструктивными, технологическими и экономическими соображениями.
Предпочтительнее система отверстия. Связано это со следующими факторами. Точные отверстия обрабатываются дорогостоящим режущим инструментом (зенкер, развертка, протяжка и т. д.). Каждый из этих инструментов предназначен для обработки только одного размера со строго нормированным полем допуска. Валы, независимо от их размера, обрабатываются одним и тем же резцом или шлифовальным кругом. Следовательно, в системе отверстия количество различных по предельным размерам отверстий меньше, чем в системе вала, значит и номенклатура режущего инструмента для обработки отверстий будет меньше. Уменьшение номенклатуры позволяет изготавливать инструмент централизованно, применяя производительное специальное оборудование.
Однако, иногда по конструктивным соображениям, систему отверстия применить не представляется возможным. Примером может служить конструкция, в которой чередуются соединения нескольких отверстий одинакового номинального размера, но с различными посадками с одним и, тем же валом (рис. 3.2). Вилка 1 с валом 3 соединены по посадке с натягом, а тяга 2 с валом 3 по посадке с зазором.
Рис. 3.2. Шарнирное соединение вилки с валом и с тягой.
1– вилка; 2 – тяга; 3 – вал
При изготовлении деталей соединения, показанного на рис. 3.2 целесообразно использовать систему вала, т. к. при применении системы отверстия отдельные участки вала 3 необходимо обрабатывать с разной точностью, чтобы получить требуемый характер сопряжения. Осуществить это довольно сложно и экономически не целесообразно, поскольку такая обработка потребует большой трудоемкости. В системе вала, вал обрабатывается с одинаковой точностью, а подгонкой размера отверстия добиваются необходимой посадки.
Единица допуска ( i ) – величина, отражающая влияние конструктивных и метрологических факторов, выражает зависимость допуска от номинального размера и является мерой точности. На основе анализа и систематизации опыта механической обработки цилиндрических деталей и экспериментальных исследований для интервала размеров от 1 до 500 мм было установлено, что погрешность их обработки (изготовления) ∆ в одинаковых технологических условиях меняется в зависимости от диаметра детали D. Математически эта зависимость можно выразить
, (3.1)
где х – показатель степени, изменяется от 2,5 до 3,5; С – коэффициент, зависящий от вида детали (для шлифованных валов близок к 0,005, а для отверстий – к 0,008).
На основании указанных исследований единица допуска в мкм для размеров от 1 до 500 мм в системах ISO, ЕСДП СЭВ, а также ГОСТ 25346 – 89 была принята равной
(3.2)
Для размерных интервалов 500 – 3150 мм и 3150 – 10 000 мм, единица допуска определяется по формуле
(3.3)
где D – средний размер диапазона размеров (например, для диапазона размеров 18…30 – D = 24 мм).
Число единиц допуска – это величина, характеризующая взаимосвязь допуска с точностью (квалитетом). Для каждого квалитета установлено определенное число единиц допуска. Их значения приведены в табл. 3.1.
Число единиц допуска и единица допуска взаимосвязаны между собой зависимостью
(3.4)
Квалитеты (степени точности). В любом изделии детали разного функционального назначения изготавливают с различной точностью. Под квалитетом понимают совокупность допусков, характеризуемых постоянной относительной точностью (определяемой коэффициентом “а”) для всех номинальных размеров данного диапазона (например от1 до 500 мм). Точность в пределах одного квалитета изменяется только с изменением номинального размера.
В процессе разработки ЕСДП количество квалитетов устанавливалось в зависимости от потребностей различных отраслей промышленности, функциональных и технологических факторов, границ достижимой точности, а также принятый знаменатель φ геометрической прогрессии, по которой изменяется величина допуска при переходе от одного квалитета к другому. Учитывались и перспективы развития техники и технологии, позволяющей получать более высокую точность. В ЕСДП принято 19 квалитетов (01, 0, 1,2, ………….. 17). С увеличением номера квалитета точность убывает.
Таблица 3.1
Число единиц допуска по ГОСТ 25346-89 (СТ СЭВ 145-88)
Квалитет |
Число единиц допуска, а |
Примерное назначение квалитета |
Квалитет |
Число единиц допуска, а |
Примерное назначение квалитета |
01 |
1 |
Концевые меры длины |
8 |
25 |
Сопрягаемые размеры |
0 |
1,41 |
9 |
40 |
||
1 |
2 |
10 |
64 |
||
2 |
2,74 |
Калибры, особо точные размеры |
11 |
100 |
|
3 |
3,74 |
12 |
160 |
||
4 |
5,12 |
13 |
250 |
||
5 |
7 |
Сопрягаемые размеры |
14 |
400 |
Размеры с неуказанными допусками |
6 |
10 |
15 |
640 |
||
7 |
16 |
16 |
1000 |
||
|
|
17 |
1600 |
Интервалы размеров. В системе ISO, ЕСДП СЭВ и ГОСТ предусматривается применение размеров от 1 до 10000 мм, которые разделены на три диапазона: 1 – 500 мм; 500 – 3150 мм и 3150 – 10000 мм. Для построения рядов допусков каждый из диапазонов разделен на несколько интервалов. Так, диапазон размеров от 1 до 500 мм разделен на 13 интервалов, причем с увеличением номинального размера, интервал увеличивается (1..3; 3..6; 6…10; 10…18; …….250..315; 315..400; 400…500). В одном интервале размеров величина допуска остается постоянной.
Ряды допусков. Для всех интервалов размеров в отечественной системе ЕСДП (до 1975 г.) допуски подсчитывались по среднему арифметическому значению размеров данного интервала:
(3.5)
В системах ISO и ЕСДП СЭВ и по новой отечественной системе ЕСДП (ГОСТ 25346-89) при расчете единицы допуска по формулам (3.2) и (3.3) размер D определяется как среднее геометрическое значение крайних величин интервала размеров, т. е.
(3.6)
Для интервала размеров до 3 мм принимают D = .
Полученный допуск принимают постоянным для всех размеров интервала. Распределение размеров по интервалам производится таким образом, чтобы допуски подсчитанные по средне геометрическим размерам (уравнение 3.6) и по среднему диаметру (уравнение 3.5) в том же интервале размеров отличались друг от друга не более чем на 5 – 8 %.
Нормальная температура. Допуски и отклонения, указанные в таблицах стандартов, относятся к размерам деталей при нормальной температуре, которая во странах принята равной плюс 200С. Эта температура близка к температуре рабочих помещений машиностроительных и приборостроительных предприятий. Аттестация и градуировка линейны и угловых мер, измерительных приборов, а также точные измерения должны производиться при нормальной температуре. Отклонения от нормальной температуры не должны превышать пределов , установленных ГОСТ 8.050-73. При измерениях необходимо соблюдать условие: температура детали и измерительного в момент контроля должны быть одинаковыми. Достичь этого можно путем выдержки в одинаковых условиях детали и измерительного средства (например, на чугунной плите).
Погрешность измерения может возникать и от местного нагрева. Например, от тепла рук контролера в течение 15 мин размер скобы для контроля валов диаметром 175 мм изменяется на 8 мкм, а скобы для контроля валов диаметром 280 мм – на 11 мкм. Поэтому применяют тепловую изоляцию (термоизоляционные накладки или ручки у скоб) или термоизолирующие перчатки для контролеров.
Величина температурной погрешности может быть определена с учетом разности коэффициентов линейного расширения материалов детали и измерительного средства по формуле
(3.7)
где l – измеряемый размер, мм; α1, α2 – коэффициенты линейного расширения материалов детали и измерительного средства; ∆t1, ∆t2 – разность между температурами нагрева соответственно детали t1 и измерительного средства t2 и нормальной температурой (∆t1 = t1 – 200C, ∆t2 = t2 – 200C).
Если выравнивание температур контролируемой детали и измерительного средства произошло, но эта температура отличается от 200С, то погрешности измерения будут возникать из-за разности коэффициентов линейного расширения детали и измерительного средства. В этом случае (∆t1 = ∆t2 = ∆t) величина погрешности измерения может быть рассчитана по формуле
(3.8)
Формулы (1.16) и (1.17) являются приближенными, так как из-за сложностей конфигурации деталей деформация размеров при изменении температуры не носит линейный характер. Наиболее оптимальным вариантом устранения температурных погрешностей при измерениях это поддержание нормальной температуры (200С) в измерительных лабораториях, инструментальных, механических и сборочных цехах.