ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ ДОПУСКОВ И ПОСАДОК ДЛЯ ТИПОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ МАШИН.

Стандарты

1. ДСТУ 2500-94 ОНВ. Єдина система допусків та посадок. Терміни та визначення. Позначення та загальні норми.
2. ДСТУ 2498-94 ОНВ. Допуски форми та розташування поверхонь. Терміни та визначення.
3. ДСТУ 2413-94 ОНВ. Шорсткість поверхні. Терміни та визначення.
4. ДСТУ 2409-94 Вимірювання параметрів шорсткості. Терміни та визначення.
5. ДСТУ 2234-93. Калібри. Терміни та визначення.
6. ДСТУ 2497-94 ОНВ. Різьба і різьбові з’єднання. Терміни та визначення.
7. ДСТУ 3012-95 Підшипники кочення та ковзання. Терміни та визначення.
8. ДСТУ 2499-94 ОНВ. Конуси та конічні з’єднання. Терміни та визначення.
9. ДСТУ 3423-96 Передачі забчаті. Похибки та допуски. Терміни та визначення.
10. ДСТУ 2681-94. Метрологія. Терміни та визначення.
11. ГОСТ 2.307-68. ЕСКД. Нанесение размеров и предельных отклонений.
12. ГОСТ 2.308-79 ЕСКД. Указания на чертежах допусков формы и расположения поверхностей.
13. ГОСТ 2.309-73 ЕСКД. Обозначения шероховатости поверхностей.
14. ЕСДП в машиностроении и приборостроении: Справочник: В 2 т. – 2-е изд. – М.: Изд-во стандартов, 1989. – Т. 1. – 263 с.
15. ЕСДП в машиностроении и приборостроении: Справочник: В 2 т. – 2-е изд. – М.: Изд-во стандартов, 1989. – Т. 2: Контроль деталей. – 208 с.

Введение

Большое значение для развития машиностроения имеет организация производства машин и других изделий на основе взаимозаменяемости, создание и применение надежных средств технических измерений и контроля.

Взаимозаменяемость деталей (машин, приборов и т. д.) - это свойство равноценно заменять при использовании любой из множества экземпляров изделий, их частей и т. д. другими однотипными экземплярами или свойство изделий занимать свое место в сборочной единице, обеспечивая при этом нормальную работу собранного механизма.

Комплекс научно-технических мероприятий, выполнение которых при конструировании, изготовлении и эксплуатации обеспечивает взаимозаменяемость деталей сборочных единиц и изделий называют принципом взаимозаеменяемости.

ВИДЫ ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТИ.

Изделие - это любой предмет или набор предметов, подлежащих изготовлению на заводе.

Деталь - это изделие, изготовленное без применения сборочных операций.

Сборочная единица - изделие, состоящее из нескольких деталей соединенных разъемными или неразъемными соединениями.

Виды взаимозаменяемости:

Полная взаимозаменяемость - взаимозаменяемость, при которой обеспечивается возможность беспригонной сборки (или замены при ремонте) любых независимо изготовленных с заданной точностью однотипных деталей в сборочные единицы, а последних - в изделия при соблюдении всех параметров качества. П. в. возможна только, когда размеры, форма, механические, электрические и другие количественные и качественные характеристики деталей и сборочных единиц после изготовления находятся в заданных пределах и собранные изделия удовлетворяют техническим требованиям. Также для обеспечения П. в. необходимо выполнять и др. условия (устанавливать оптимальные номинальные значения параметров деталей и сборочных единиц, выполнять требования к материалу деталей, технологии их изготовления, контроля и т. д.).

Взаимозаменяемыми могут быть детали, изделия и сборочные единицы в целом (в осн. детали и сб. ед., от которых зависят надежность и др. эксплуатац. показатели). В основной своей массе взаимозамен. детали изготавливаются в серийном и массовом производствах. При П. в. сборку выполняют без доработки дет. и сб. ед., т. е. процесс сводится к простому соединению деталей рабочими (точное нормирование времени, поточный метод, автоматизация процессов изг-я, кооперация заводов, т. е. изделия изготавливаются на различных заводах, на которых ограничена номенклатура, а затем поставляются на завод, выпускающий основные изделия).

Неполная взаимозаменяемость - взаимозаменяемость, при которой для сопрягаемых деталей применяют селективную сборку (групповой подбор деталей), регулировку, подгонку, т. е. взаимозаменяемость осуществляют не по всем, а только по отдельным геометрическим параметрам.

Внешняя взаимозаменяемость - взаимозаменяемость покупных и кооперируемых изделий и сборочных единиц по эксплуатационным показателям, размерам и форме присоединительных поверхностей (напр., в подшипниках качения В. в. обеспечивают по наружному диаметру наружного кольца и внутреннему диаметру внутреннего кольца, а также по точности вращения).

Внутренняя взаимозаменяемость - взаимозаменяемость деталей входящих в данную сборочную единицу или механизм (напр., в подшипнике качения внутреннюю групповую взаимозаменяемость имеют тела качения и кольца).

Функциональная взаимозаменяемость - взаимозаменяемость по эксплуатационным показателям изделий, связанным с функциональными параметрами.

ТОЧНОСТЬ ДЕТАЛЕЙ МАШИН

При проектировании деталей обычно задают физико-механические и геометрические параметры поверхностей.

Погрешность - отклонение значений геометрических параметров поверхностей реальных деталей от идеальных в процессе обработки заготовок механическими или другими способами. Изделия, выполненные по одному и тому же ТП, неизбежно отличаются друг от друга и от проектного "идеального" прототипа по всем характеристикам качества (износ инструмента, колебания припусков заготовок, сил резания т . д.). Это явления называют рассеянием характеристик качества (например, биение одной поверхности относительно другой, отклонения шероховатости, твердости поверхности и т. д.).

Виды погрешностей:

а) случайные

б) постоянные систематические погрешности - характеристики качества, которые имеют одинаковое значение на каждом изделии партии или переменные систематические погрешности - значения которых изменяются по определенному закону.

Погрешности базирования, установки заготовки, настройки инструмента, обработки (геометрическая неточность станка) и т. д.

Понятие погрешности взаимосвязано с другим понятием - точностью.

Точность - степень соответствия действительных параметров заданным или допустимым (в чертежах или технических требованиях). Достичь заданной точности - значит изготовить детали или собрать механизм так, чтобы погрешности геометрических, электрических и других параметров находились в установленных пределах.

Категории точности:

а) действительная точность, характеризуется действительной погрешностью, установленной в результате измерения интересующего параметра (с допускаемой погрешностью);

б) нормированная точность, характеризуется пределами, ограничивающими значение допустимой погрешности. Чем уже пределы, тем выше точность.

в) ожидаемая точность, характеризуется предполагаемыми погрешностями параметра, которые могут проявиться при выполнении операции.

РАЗМЕРЫ ДЕТАЛЕЙ.

Термины и определения: ДСТУ 2500-94.

В большинстве случаев детали машин представляют собой комбинации тел, ограниченных поверхностями простейших тел (конус, цилиндр, сфера, плоскость). Простейшие геометрические тела составляющие деталь называют элементами. Форма и величина детали определяются размерами.

Размер - это численной значение линейной величины в выбранных единицах измерения.

По назначению размеры делятся на 2 группы:

1) размеры, определяющие величину и форму детали;

2) размеры, определяющие взаимное расположение элементов детали.

Две детали, элементы которых входят друг в друга, образуют соединение. Такие детали называют сопряженными, а контактирующие поверхности назыв. сопряженными поверхностями, остальные поверхности назыв. свободными и размеры, определяющие из величину - свободными размерами. В соединении элементов одна из деталей является наружной (охватывающей), она назыв. отверстием; вторая деталь является внутренней (охватываемой), она называется валом, не зависимо от формы поперечного сечения.

Номинальный размер - размер относительно, которого определяются предельные размеры и который служит началом отсчета отклонений. Номинальные размеры находят расчетом на прочность, жесткость, исходя из совершенства геометрической формы и технологичности (обозначают D для отверстия, d – для вала). Для сокращения числа типоразмеров заготовок и деталей, режущего и измерительного инструмента, приспособлений, а также для облегчения типизации ТП значения размеров, полученные расчетом, следует округлять (в большую сторону) в соответствии с значениями, указанными в стандартах. Ряды нормальных линейных размеров (длин, высот, диаметров и т. п.) построены на базе рядов предпочтительных чисел, но с некоторым округлением их значений.

Действительный размер - это размер, полученный измерением с допустимой погрешностью. Невозможно изготовить деталь с абсолютно точными требуемыми размерами и измерить их без внесения погрешности. Д. р. детали в работающей машине вследствие ее износа, упругой, остаточной, тепловой деформации и др. причин отличается от размера, определенного в статическом состоянии или при сборке. Это обстоятельство необходимо учитывать при точностном анализе механизма в целом.

Предельные размеры - два предельно допускаемых размера, между которыми должен находится или которым может быть равен действительный размер годной детали. Сравнение действительного размера с предельным дает возможность судить о годности детали.

Наибольший предельный размер - больший из двух предельных размеров (D_max - для отверстия, d_max - для вала).

Наименьший предельный размер - меньший из двух предельных размеров (D_min - для отверстия, d_min - для вала).

Отклонение - это алгебраическая разность между действительным или предельным размером и соответствующим номинальным размером. (Е - для отверстия, е - для вала).

Действительное отклонение - алгебраическая разность между действительным размером и соответствующим номинальным размером (Е_р - для отверстия, е_r - для вала).

Предельное отклонение - алгебраическая разность между предельным размером и соответствующим номинальным размером. Различают верхнее и нижнее отклонение.

Верхнее отклонение - алгебраическая разность между наибольшим предельным размером и соответствующим номинальным размером (ES = D_max - D - для отверстия; es = d_max - d - для вала).

Нижнее отклонение - алгебраическая разность между наименьшим предельным размером и соответствующим номинальным размером (EI = D_min - D - для отверстия; ei = d_min - d - для вала).

Допуск - 1) разность между наибольшим предельным размером и наименьшим предельным размером (T_D = D_max - D_min - для отверстия; T_d = d_max - d_min- для вала);

2) разность между верхним и нижним отклонениями (T_D = ES - EI - для отверстия; T_d = es - ei - для вала). Допуск всегда положителен. Он определяет допускаемое поле рассеяния действительных размеров годных деталей в партии, т. е. заданную точность изготовления. С увеличением допуска качество изделий, как правило, ухудшается, но стоимость изготовления уменьшается. Для упрощения допуски можно изображать графически в виде полей допусков.

Поле допуска - поле, ограниченное верхним и нижним отклонениями (наибольшим и наименьшим предельными размерами). Поля допуска определяются значением допуска и его положением относительно номинального размера. При графическом изображении поле допуска заключено между двумя линиями, соответствующими верхнему и нижнему отклонениям относительно нулевой линии.

Нулевая линия - линия на чертеже, соответствующая номинальному размеру, относительно которой откладывают отклонения размеров при графическом изображении полей допусков. Если нулевая линия расположена горизонтально, положительные отклонения откладывают вверх от нее, а отрицательные – вниз.

Основной вал - вал, верхнее отклонение которого равно нулю (es = 0).

Основное отверстие - отверстие, нижнее отклонение которого равно нулю (EI = 0).

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ ДОПУСКОВ И ПОСАДОК ДЛЯ ТИПОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ МАШИН.

Допуски и посадки в системе ИСО регламентированы ДСТУ ИСО 286-1-2002; ДСТУ ИСО 286-2:2002

Посадки

Системой допусков и посадок называют совокупность рядов допусков и посадок, закономерно построенных на основе опыта, теоретических и экспериментальных исследований и оформленных в виде стандартов (ИСО - International Organization Standardization (международная организация по стандартизации. Создана в 1926 году. Разрабатывает рекомендации и международные стандарты. Пользуется консультативным статусом ООН), ЕСДП -единая система допусков и посадок).

Система предназначена для выбора минимально необходимых, но достаточных для практики вариантов допусков и посадок типовых деталей машин, дает возможность стандартизировать режущие инструменты и калибры, облегчает конструирование, производство и достижение взаимозаменяемости изделий и их частей, а также обусловливает повышение их качества. В настоящее время большинство стран мира применяет системы допусков и посадок ИСО.

Механизмы машин состоят из взаимосоединенных деталей, в зависимости от функционального назначения детали они могут свободно перемещаться или быть закреплены неподвижно, но при ремонте перемещаться без повреждений. Прочность соединения двух деталей определяется посадкой.

Посадкой называют характер соединения деталей, определяемый величиной получающихся зазоров или натягов. Посадка характеризует свободу относительного перемещения соединяемых деталей или степень сопротивления их взаимному смещению.

Зазор S- разность размеров отверстия и вала, если размер отверстия больше размера вала. Зазор обеспечивает возможность относительного перемещения собранных деталей.

S_max = D_max - d_min; S_max = ES - ei

S_min = D_min - d_max; S_min = EI - ei

.

Натяг N - разность размеров вала и отверстия до сборки, если размер вала больше размера отверстия. Натяг обеспечивает взаимную неподвижность деталей после их сборки.

Посадки делятся в зависимости от взаимного расположения полей допусков отверстия и вала:

а) Посадки с зазором - вид соединения, в котором при любом сочетании диаметров отверстия и вала получается зазор (поле допуска вала расположено под полем допуска отверстия).

Допуск посадки

б) Посадка с натягом - вид соединения, в котором при любом сочетании диаметров отверстия и вала получается натяг (поле допуска вала расположено над полем допуска отверстия).

Допуск посадки

в) Переходная посадка - вид соединения, в котором возможно получение как зазоров, так и натягов (поля допусков вала и отверстия перекрываются частично или полностью).

Допуск посадки

В системе ИСО и ЕСДП предусмотрены:

а) Посадки в системе отверстия - посадки, в которых различные зазоры и натяги получаются соединением различных валов с основным отверстием (которое обозначают Н).

б) Посадки в системе вала - посадки, в которых различные зазоры и натяги получаются соединением различных отверстий с основным валом (который обозначают h).

Для всех посадок в системе отверстия нижнее отклонение отверстия EI=0, т. е. нижняя граница поля допуска основного отверстия, всегда совпадает с нулевой линией. Для всех посадок в системе вала верхнее отклонение основного вала es=0, т. е. верхняя граница поля допуска вала совпадает с нулевой линией. Поле допуска основного отверстия откладывают вверх, поле допуска основного вала - вниз от нулевой лини, т. е. в материал детали.

По техническим соображениям система отверстия более предпочтительна, т. к. в системе отверстия различных по предельным размерам отверстий меньше, чем в системе вала, а следовательно меньше номенклатура режущего инструмента, необходимого для обработки отверстий (точные отв-я обр-ют дорогостоящими зенкерами, развертками, протяжками, а валы разных размеров одним и тем же резцом или шлиф. кругом). Система вала применяется: 1) когда вал - готовая деталь (подшипник); 2) в технологически и экономически обоснованных слечаях.

Внесистемные посадки - посадки, в которых ни отверстие, ни вал не являются основными. Применяются в экономически обоснованных случаях: при ремонте, при работе по формулярам.

Комбинированные (смешанные) посадки – посадки, в которых и отверстие и вал являются основными.