Технологические таблицы по метрологии "Допуски и посадки"

(При производстве, эксплуатации и ремонте и изделий особое значение имеет принцип взаимозаменяемости (В)).

Взаимозаменяемостью - называется свойство конструкции составной части изделия, обеспечивающее возможность ее применение вместо другой без дополнительной обработки, с сохранением заданного качества изделия, в состав которого он входит.

Взаимозаменяемость подразделяется на полную, неполную, функциональную. Полная взаимозаменяемость (применяют для деталей средней точности, а также для узлов состоящих из небольшого числа деталей – болты, гайки, подшипники, однотипные детали, изделия и т. д.). Преимущества:

1. упрощается процесс сборки;
2. сборочный процесс точно нормируется по времени;
3. упрощается ремонт изделия;
4. возможна широкая специализация и кооперация заводов.

Неполная взаимозаменяемость (применяют для соединений высокой точности – плунжерная пара и т. д.). При которой изготовленные детали сортируют по размерам на несколько групп, затем производят сборку деталей одноименных (одномерных) групп (селективная сборка).

Функциональная взаимозаменяемость форма В при которой обеспечивается не только сборка и замена при ремонте любых деталей и узлов, но и их оптимальные служебные функции. Пример – гидросистема кроме точности присоединительных размеров, должна развивать определенное давление, иметь заданную производительность и иметь хороший технический ресурс. Для обеспечения функциональной взаимозаменяемости необходимо:

1. обеспечить В по геометрическим параметрам (точность размеров, форм, поверхности);
2. по показаниям физико-механических свойств деталей, особенно их поверхностного слоя;
3. по кинематическим параметрам определяющим законы движения деталей или узлов машины.

(Взаимозаменяемость базируется на стандартизации, нормативно-техническим документом которой является стандарт). Стандартом называется нормативно-технический документ, устанавливающий комплекс норм, правил, требований к объекту стандартизации и утвержденный компетентным органом. Нормирование допусков и посадок осуществлено двумя системами стандартов: «Основными нормами взаимозаменяемости» (ОНВ) и «Единой системой допусков и посадок» (ЕСДП). ЕСДП распространяется на допуски размеров гладких элементов деталей и на их посадки. ОНВ устанавливает допуски и посадки на шпоночные, шлицевые, резьбовые соединения, на зубчатые передачи и колеса и др. Допуски и посадки должны быть указаны в технической документации, например в чертеже, содержащем изображение изделия и все сведения, необходимые для его изготовления и контроля.

Обеспечение взаимозаменяемости:

1. применять и соблюдать стандарты;
2. грамотная разработка и оформление чертежей;
3. разработка обоснованной технологии производства деталей;
4. точность измерения и качество сырья и полуфабрикатов;
5. конструкция изделий, точность размеров и форм деталей должна отвечать современным требованиям.

Взаимозаменяемость и точность обработки.

Точность изготовленной детали оценивают:

1. по точности размеров;

2. геометрической формы;

3. шероховатости поверхности;

4. взаимного расположения сопрягающихся поверхностей.

Различают номинальные и реальные поверхности.

Номинальная поверхность – задается в технической документации без учета допустимых отклонений. Реальная поверхность – это поверхность ограничивающее тело и отделяющее его от окружающей среды. Точность обработки – характеризуется степенью соответствия реальной поверхности номинальной. Погрешность обработки – определяется отклонением реальной поверхности от номинальной.

Единая система допусков и посадок (ЕСДП).

Система отверстия и система вала.

(Мы рассматривали посадку с зазором, натягом, переходные посадки, однако в экономическом техническом отношениях удобнее получать посадки где изменяются поле допусков или вала или отверстия).

Обозначение предельных отклонений размеров на чертежах.

1. Линейные размеры и предельные отклонения на чертежах указываются в мм;
2. Предельные отклонения указывают после номинальных размеров, верхнее отклонение помещают над нижним;
3. Предельное отклонение = 0 не указывают;

4. При симметричном расположении поля допуска относительно нулевой линии значение отклонения указывают один раз со знаком ;

5. У отклонений нули справа от значащей цифры не ставят, кроме случая если число цифр у верхнего и нижнего отклонения разное (-0,025/-0,050)т.к. число цифр у верхнего и нижнего отклонения должно быть одинаковое;

6. Предельное отклонение размеров деталей, показанных на чертеже в сборе, записывают в виде дроби, в числителе указывают предельное отклонение отверстия, в знаменателе предельное отклонение вала.

7. Высота шрифта отклонений должна быть = высоте шрифта номинального размера.

Единая система допусков и посадок (ЕСДП).

Система отверстия и система вала.

(Мы рассматривали посадку с зазором, натягом, переходные посадки, однако в экономическом техническом отношениях удобнее получать посадки где изменяются поле допусков или вала или отверстия).

Система отверстия и система вала .

Различают посадки в системе от­верстия и в системе вала.

Посадки в системе отверстия — посадки, в которых зазоры и натяги получаются соединением различных по размеру валов с основным отверстием (рис. 6, а). В системе отверстия поле допуска основного отверстия расположено неизменно относительно нулевой линии так, что его нижнее отклонение Е I равно нулю, а верхнее отклонение ES — допуску основного отверстия со знаком «плюс». Поля допусков валов для посадок с зазором расположены ниже нулевой ли­нии, т. е. под полем допуска отверстия, а для посадок с натягом — вы­ше поля допуска отверстия. Поля допусков валов ддя переходных по­садок перекрывают поле допуска основного отверстия.

Посадки е системе вала — посадки, в которых различные зазоры и натяги получаются соединением различных по размеру отверстий с основным: валом. Основной вал (рис. 6,б) - вал, верхнее отклонение es которого равно нулю, а нижнее е i — допуску основного вала со знаком «минус». Поля допусков отверстий для посадок с зазором в системе вала располагаются выше нулевой линии, а для посадок с натягом — ниже поля допуска основного вала, т. е. y иже нулевой линия. Поля до­пусков отверстий для переходных посадок перекрывают поле допуска основного вала.

Система отверстия имеет преимущественное применение по сравне­нию с системой вала вследствие более простой технологии обработки деталей.

Рис . 6. Расположение нолей допусков отверстий и валов в системе отверстия (а) и в системе вала (б); поля допусков валов в системе отверстия для посадок:

1- с зазором; 2 — переходных; 3 — с натягом; поля допусков отверстий в системе вала для посадок; 4 — с зазором; 5 — переходных; 6 — с натягом

Стандарты ЕСДП распространяются на гладкие сопрягаемые и несопрягаемые элементы деталей с номинальными размерами до 10 000 мм (табл. 1).

Изделия, разные по назначению и условиям работы, изготовляют с не­одинаковой точностью. Степени точности по ЕСДП называются квалитетами..

Квалитет (степень точности) — ступень градации значений допусков системы. Каждый квалитет содержит ряд допусков, которые в системе допусков и посадок рассматриваются как соответствующие приблизи­тельно одинаковой точности для всех номинальных размеров.

В ЕСДП установлено 19 квалитетов, обозначаемых порядковым но­мером: 01, О, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17. Наивыс­шей точности соответствует квалитет 01, а наинизшей — 17-й квалитет. Точность убывает от квалитета 01 к квалитету 17.

Допуск квалитета условно обозначается латинскими прописными буквами 1Т и номером квалитета, например, 1Т6 — допуск 6-го квалитета.

В дальнейшем под словом «допуск» понимается «допуск системы». Допуски в квалитетах 5—17 считают по формуле

ITq = ai (1)

где q — номер квалитета; а — безразмерный коэффициент, установ­ленный для данного квалитета (табл, 2) и не зависящий от номиналь­ного размера (его называют числом единиц допуска); i — единица до­пуска (мкм) — множитель, зависящий от номинального размера

Число единиц допуска а

и подсчитываемый для размеров от 1 до 500 мм по формуле

i = 0,45 + 0,001 D (2)

где D — среднее геометрическое граничных значений интервала но­минальных размеров (табл. 3); его вычисляют по формуле

где D min , D max — наименьшее и наибольшее граничные значения интер­вала номинальных размеров, мм.

При заданных квалитет e и интервале номинальных размеров значе­ние допуска постоянно для валов и отверстий (их полей допусков). На­чиная с 5-го квалитета допуски при переходе к соседнему менее точно­му квалитету увеличиваются на 60 % (знаменатель геометрической прогрессии равен 1,6). Через каждые пять квалитетов допуски увеличи­ваются в10 раз.

Пример 1. Вычислить допуск вала (отверстия) 7-го квалитета, если номинальный его размер 45 мм.

Размер 45 мм согласно табл. 3 находится в интервале номиналь­ных размеров свыше 30 до 50 мм. Наименьшее значение границы интервала D min = 30 мм, наибольшее — D max = 50 мм.

Средний геометрический размер

Определяем единицу допуска i по формуле (2)

+ 0,001 * 38,7 = 1,56 мм

По табл. 2 находим для 7-го квалитета а = 16.

Допуск вала (отверстия) вычисляем по формуле (1)

ТТ7 = ai = 16 * 1,56 = 24,9 = 25 мкм.

Сопоставляя полученный допуск с табл. 4 (для D = 30 - 50 мм, 7-й квалитет), убеждаемся, что допуск рассчитан правильно.

5. Примеры возможных методов окончательной обработки деталей (для размеров до 150 мм) для получения заданных допусков квалитетов

Суперфиниш (две операции), доводка, обтачивание и растачи­вание алмазными и эльборовыми резцами, тонкое (прецизион­ное) шлифование, хонингование (две операции), развертыва­ние тремя развертками, пластическое прецизионное деформи­рование.

Примеры; поршневой палец, детали плунжерных пар, подшипники скольжения, поверхности деталей, соединяемых с подшипниками качения 5-го и 4-го классов точности

Чистовое шлифование, тонкое обтачивание и растачива­ние, протягивание, чистовая притирка, обкатывание и рас­катывание роликами или шариками, развертывание двумя развертками

Примеры: вкладыши подшипников скольжения, поверх­ности деталей, соединяемых с подшипниками качения 0-го и 6-го классов точности, поверхности валов для установки на них зубчатых колес

Шлифование, чистовое обтачивание и растачивание на то­карных станках, развертывание, протягивание.

Примеры: валы редукторов, отверстия в корпусах редук­торов, центрирующие поверхности шлицевых деталей

9 (отверстие)

Тонкое фрезерование, тонкое шабрение, круглое получисто­вое шлифование, тонкое строгание, нормальное обтачивание и растачивание, развертывание, холодная штамповка.

Примеры: детали шпоночных и шлицевых соединений

10 (вал и отвер­стие)

Чистовое зенкерование, грубое шлифование, холодная штам­повка, обтачивание и растачивание на токарно-револьверных станках и автоматах, точное литье под давлением. Примеры: пальцы и отверстия проушин, болты и отвер­стия для них

Введение. Основные понятия о допусках и посадках.

Изготовление рабочим высококачественной продук­ции невозможно без умения грамотно пользоваться кон­структорской и технологической документацией, владеть техникой измерений.

Конструкторская и технологическая документации обычно представляют собой чертежи и технологические карты, на которых дается изображение деталей и сбо­рочных единиц с целым рядом указаний к процессу об­работки или сборки. Большинство этих указаний связа­на с тем, что требуется в той или иной степени в зави­симости от назначения изделия ограничить неизбежные погрешности (погрешность - отклонение результата .измерения от истинного значения измеряемой величи­ны), которые будут возникать при обработке пли сборке. Практика показывает, что при обработке деталей невозможно получить абсолютно точно заданный размер не только у ряда обрабатываемых деталей, по даже и у одной детали к разных сечениях.

С чем связаны и что представляют собой эти по­грешности, почему они неизбежны? Причин возникно­вения погрешностей много: неточность оборудования (станков, прессой и т.д.), приспособлений и режущих инструментов, степень изношенности их; неоднородность заготовок для деталей по размерам, форме, твердости, механическим свойствам; неточности установки и за­крепления заготовок в приспособлениях; влияние тем­пературы, приводящее к изменению размеров обрабаты­ваемых деталей, а также отдельных частей оборудова­ния, приспособлений или режущих инструментов; упругие деформации деталей оборудования, приспособ­лений, режущих инструментов и обрабатываемых изде­лий; несоблюдение установленных режимов обработки (скоростей, подач, глубин резания и др.); вибрации фундамента, на котором установлено оборудование, и т. д. Наконец, возможны ошибки рабочего, часто свя­занные с недостаточным уровнем его квалификации.

Все возникающие погрешности в дальнейшем будем делить на четыре вида: погрешности размеров, формы поверхности, расположения поверхностей и погрешности качества поверхности.

Как же в этих условиях, когда, с одной стороны, по­грешности неизбежны, а с другой - их наличие никак, очевидно, не способствует повышению качества, обес­печить выпуск высококачественной продукции? Ответы на эти вопросы, крайне необходимые квалифицирован­ному рабочему, дает знание предмета «Допуски и тех­нические измерения».

Особенностью этого предмета является очень боль­шое число совершенно новых представлений, определе­ний, терминов, которые надо не только понять и запом­нить, но и которыми надо научиться свободно опериро­вать. Поэтому с особым вниманием следует отнестись к приведенным в учебнике числовым примерам и упраж­нениям, обязательно после изучения материала каждой главы отвечать на контрольные вопросы.

Изучив предмет, каждый учащийся должен научить­ся свободно читать в конструкторской и технологической документации указания о точности изготовления и ха­рактере сопряжения деталей, а также указания о допу­стимых отклонениях формы и расположения поверхнос­тей и их шероховатости, чтобы в процессе обработки деталей и сборки учитывать указанные на чертежах требования, обоснованно выбирать средства измерения к умело пользоваться ими.

Основное отклонение. Образование полей допусков.

Основное отклонение - одно из двух отклонений (верхнее или нижнее), используемое для определения положения поля допуска относительно нулевой линии. Таким отклонением является ближайшее отклонение от нулевой линии. На рис. 1,а,в показаны поля допусков вала 1 и от­верстия 2, расположенные выше и ниже нулевой линии. Для полей до­пусков вала (отверстия), расположенных выше нулевой линии, ос­новным отклонением является нижнее отклонение вала е i (отверстия Е1) со знаком «плюс», а для полей допусков, расположенных ниже ну­левой линии, основное отклонение — верхнее отклонение вала е s (от­верстия Е S ) со знаком «минус». От границы основного отклонения на­чинается поле допуска. Положение второй границы поля допуска (т. е. второе предельное отклонение) определяется алгебраической суммой значения основного отклонения и допуска квалитета точности (см. табл. 4).

ГОСТ 25346 — 82 установлено для валов 28 основных отклонений и столько же основных отклонений для отверстий. Основные отклоне­ния обозначают одной или двумя буквами латинского алфавита, ва­ла — строчными буквами от а до z с (рис. 1,6), а отверстия — прописны­ми буквами от. А до Z С (рис. 1,г).

В системе отверстия основные отклонения валов от а до h предназ­начены для образования полей допусков валов в посадках с зазором, от j ( j s ) до n - в переходных посадках и от р до z с — в посадках с натягом.

Аналогично, в системе вала основные отклонения отверстий от А до G (они являются нижними отклонениями Е1 со знаком «плюс»), пред­назначены для образования полей допусков отверстий в посадках с за­зором, основные отклонения отверстии от J (J s ) до N предназначены для переходных посадок и от Р до Z С — для посадок с натягом. Ос­новные отклонения отверстий от М до ZС являются верхними откло­нениями ES со знаком «минус». Основной вал обозначают буквой h (верхнее отклонение е s равно нулю), а основное отверстие – буквой Н (нижнее отклонение EI равно нулю).

Образование полей допусков. Поле допуска образуется сочетанием основного отклонения (характеристика расположения) и квалитета (ха­рактеристика допуска). Поле допуска вала или отверстия обозначают после номинального размера буквой основного отклонения и номером квалитета (табл. 6). Например, 45 е8 означает вал диаметром 45 мм 8

го квалитета с основным отклонением е, т. е. вал посадки с зазором в системе отверстия.

Основное отклонение является одним из двух предельных отклоне­ний. Второе предельное отклонение, зависящее от квалитета (допуска), определяется следующим образом. Если основное отклонение является верхним отклонением (е s для вала и Е S для отверстия), то второе предельное отклонение — нижнее отклонение вала е i или отверстия Е I подсчитывают по формулам

е i = е s - I Т q ,

Е I = Е S - I Т q . (4)

В случае, когда основное отклонение является нижним отклонением вала е i (отверстия Е I ), то второе предельное отклонение — верхнее от­клонение вала е s (отверстия Е S ) — определяют по уравнениям

е s = е i + I Т q ,

Е S = Е I+ I Т q . (5)

Пример 3. Из табл. 7 и 8 ГОСТ 25346-82 (СТ СЭВ 145-75) для номинального размера 25 мм взяты следующие основные отклонения для отверстий: F (Е1 = +20 мкм), Н (Е1 = 0), U (Е S = - 48 мкм); ос­новные отклонения для валов: f (е s = - 20 мкм), h (е s = 0), р(е s = + 22 мкм).

По формулам (4) и (5) вычислить вторые предельные отклонения от­верстий 7-го и 8-го квалитетов и валов от 5-го до 8-го квалитетов. По­строить поля допусков отверстий и валов.

Из табл. 4 выписываем допуски для номинального размера 25 мм (св. 18 до 30 мм) 5 - 8-го квалитетов точности: 1Т5 = 9 мкм; 1Т6= 13 мкм; IT 7 = 21 мкм и I Т8= 33 мкм. Изображаем на рис. 2 основные отклонения Е, Н, U , f , h , р и от них откладываем значения допусков. Тогда вторые предельные отклонения отверстий и валов равны:

Выбор системы посадок, квалитетов и вида посадок.

Посадки могут быть назначены конструк­тором в системе отверстия или в системе вала. Обе системы равноправны. Однако система отверстия по ряду причин применяется чаще: отверстие обработать, замерить сложнее чем вал. Систему вала обязательно применяют в следующих случаях: если валы могут быть изготовлены из пруткового калиброванного ма­териала без механической обработки посадочных мест; при наличии длинных валов, а также трубчатых дета­лей, особенно когда на отдельных участках вала одно­го номинального размера необходимо поместить дета­ли с разными посадками; если применяются стандарт­ные детали и узлы, выполненные по системе вала (на­пример, в соединениях наружных колец подшипников качения с отверстиями корпусов машин, шпонок с па­зами во втулке и на валу и т. п.).

Посадки принимают на основании предваритель­ных расчетов, экспериментальных исследовании или по аналогии. Расчетный метод дает более обоснован­ные результаты. Однако из-за разнообразия соедине­ний создание универсального метода расчета затруд­нено. В методе аналогии используют рекомендации по применению отдельных посадок, разработанные в ре­зультате обобщения опыта проектирования и эксплуа­тации машин.

Квалитеты выбирают с учетом следующих факто­ров.

Технико – экономические показатели.

С уменьшением допуска повышается качество, но ус­ложняется процесс изготовления и увеличивается стои­мость изделий. В связи с этим следует назначать та­кую точность, которая при наименьших затратах обес­печит заданную работоспособность.

Технологические возможности достижения заданной точности .

Каждый способ обработки металлов характеризуется определенной точностью. Возможности одних и тех же технологиче­ских процессов зависят от состояния станков и обору­дования, а также от организации технологических про­цессов. Например, с помощью специальных приспособ­лений точность технологических процессов может быть несколько повышена.

Средний уровень точности, обеспечи­вающий работоспособность изделий.

Большинство соединений сельскохозяйственных машин выполняют по IT 8, IT 9.

Возможность проверки намеченной точности размеров.

Должно быть соответствие меж­ду точностью изготовления изделий и достижимой точ­ностью измерительных средств.

Квалитеты применяют в таких случаях:

4-й и 5-й — сравнительно редко, в особо точных сое­динениях (точные шпиндельные и приборные подшип­ники в корпусах и на валах; плавающий поршневой палец в бобышках поршня и в шатунной головке и т. п.);

6-й и 7-й — в ответственных соединениях, где тре­буется повышенная механическая прочность деталей, точные перемещения, плавность хода, герметичность (подвижные соединения в кривошипно-шатунном меха­низме двигателей внутреннего сгорания; зубчатые ко­леса высокой и средней точности);

8-й и 9-й — в соединениях, где передаются усилия, перемещаются детали, и в посадках, обеспечивающих среднюю точность сборки (сопрягаемые поверхности в посадках с большими натягами; посадки с зазором для компенсации значительных погрешностей формы);

10-й — в посадках с зазором в тех же случаях, что и 9-й, если для удешевления обработки деталей необ­ходимо расширить допуск;

11-й и 12-й—в соединениях, где необходимы боль­шие зазоры и допустимы их значительные колебания. Эти квалитеты распространены в неответственных сое­динениях машин (крышки, фланцы и т. п.).