по курсу:

«Взаимозаменяемость,

стандартизация

технические измерения»

Донецк 2008г

Лекция №1 «Понятие о взаимозаменяемости и стандартизации. Основы принципа взаимозаменяемости.» 3

Лекция № 2 «Системы допусков и посадок для элементов цилиндрических и плоских соединений» 10

Лекция № 3 «Расчет и выбор посадок для ГЦС» 17

Лекция № 4 «Расчет и конструирование калибров для контроля деталей гладких соединений» 28

Лекция № 5 «Допуски и посадки подшипников качения» 36

Лекция № 6 «Нормирование и обозначение шероховатости поверхности» 42

Лекция № 7 «Допуски формы и расположения поверхностей» 47

Лекция № 8 «Размерные цепи» 56

Лекция № 9 «Взаимозаменяемость, методы и средства измерения и контроля зубчатых передач» 68

Лекция №10 «Взаимозаменяемость резьбовых соединений» 77

Лекция № 11 «Взаимозаменяемость шпоночных и шлицевых соединений» 82

Лекция № 12 «Допуски углов. Взаимозаменяемость конических соединений» 86

Лекция № 13 «Понятие о метрологии и технических измерениях» 91

Лекция №1 «Понятие о взаимозаменяемости и стандартизации. Основы принципа взаимозаменяемости.»

Современное машиностроение характеризуется:

непрерывным увеличением мощностей и производительности машин;

постоянным совершенствованием конструкций машин и других изделий;

повышением требований к точности изготовления машин;

ростом механизации и автоматизации производства.

Для успешного развития машиностроения по этим направлениям большое значение имеет организация производства машин и других изделий на основе взаимозаменяемости и стандартизации.

Цель дисциплины: знакомство с методами обеспечения взаимозаменяемости,

стандартизацией, а также методами измерения и контроля

применительно к современным изделиям машиностроения.

Из истории развития взаимозаменяемости и стандартизации.

Элементы взаимозаменяемости и стандартизации появились очень давно.

Так, например, водопровод, построенный рабами Рима, был выполнен из труб строго определенного диаметра. Для строительства пирамид в Древнем Египте использовались унифицированные каменные блоки.

В 18 веке по указу Петра 1 была построена серия военных судов с одинаковыми размерами, вооружением, якорями. В металлообрабатывающей промышленности взаимозаменяемость и стандартизация впервые были применены в 1761 году на Тульском, а затем Ижевском оружейных заводах.

Понятие о взаимозаменяемости и ее видах.

Взаимозаменяемость – это возможность сборки независимо изготовленных деталей в узел, а узлов в машину без дополнительных операций обработки и пригонки. При этом должна обеспечиваться нормальная работа механизма.

Для обеспечения взаимозаменяемости деталей и сборочных единиц они должны быть изготовлены с заданной точностью, т.е. так, чтобы их размеры, форма поверхностей и другие параметры находились в пределах заданных при проектировании изделия.

Комплекс научно – технических исходных положений, выполнение которых при конструировании, производстве и эксплуатации обеспечивает взаимозаменяемость деталей, сборочных единиц и изделий называют принципом взаимозаменяемости.

Различают полную и неполную взаимозаменяемость деталей, собираемых в сборочные единицы.

Полная взаимозаменяемость обеспечивает возможность беспригонной сборки (или замены при ремонте) любых независимо изготовленных с заданной точностью однотипных деталей в сборочную единицу. (Например, болты, гайки, шайбы, втулки, зубчатые колеса).

Ограниченно взаимозаменяемыми называются такие детали, при сборке или смене которых может потребоваться групповой подбор деталей (селективная сборка), применение компенсаторов, регулирование положения деталей, пригонка. (Например, сборка редуктора, подшипников качения).

Уровень взаимозаменяемости производства изделия характеризуется коэффициентом взаимозаменяемости, равным отношению трудоемкости изготовления взаимозаменяемых деталей к общей трудоемкости изготовления изделия.

Различают также внешнюю и внутреннюю взаимозаменяемость.

Внешняя – это взаимозаменяемость покупных или кооперируемых изделий (монтируемых в другие более сложные изделия) и сборочных единиц по эксплуатационным показателям, по размерам и форме присоединительных поверхностей. (Например, в электродвигателях внешнюю взаимозаменяемость обеспечивают по частоте вращения вала, мощности, а также по диаметру вала; в подшипниках качения – по наружному диаметру наружного кольца и внутреннему диаметру внутреннего кольца, а также по точности вращения).

Внутренняя взаимозаменяемость распространяется на детали, сборочные единицы и механизмы, входящие в изделие. (Например, в подшипнике качения внутреннюю групповую взаимозаменяемость имеют тела качения и кольца).

Базой для осуществления взаимозаменяемости в современном промышленном производстве является стандартизация.

Понятия о стандартизации. Категории стандартов

Крупнейшей международной организацией в области стандартизации является ИСО (до 1941 г. называлась ИСА, организована в 1926 г.) Высшим органом ИСО является Генеральная Ассамблея, которая собирается раз в 3 года, принимает решения по наиболее важным вопросам и избирает Президента организации. Организация состоит из большого количества клиентов. В Уставе указывается основная цель ИСО – «содействовать благоприятному развитию стандартизации во всем мире для того, чтобы облегчить международный обмен товарами и развивать взаимное сотрудничество в различных областях деятельности.

Основные термины и определения в области стандартизации установлены Комитетом ИСО по изучению научных принципов стандартизации (СТАКО).

Стандартизация – это плановая деятельность по установлению обязательных правил, норм и требований, выполнение которых повышает качество продукции и производительность труда.

Стандарт – это нормативно – технический документ, устанавливающий требования к группам однородной продукции и правила, обеспечивающие её разработку, производство и применение.

Технические условия (ТУ) – нормативно – технический документ, устанавливающий требования к конкретным изделиям, материалу, их изготовлению и контролю.

Для усиления роли стандартизации разработана и введена в действия государственная (державна)система стандартизации ДСС. Она определяет цели и задачи стандартизации, структуру органов и служб стандартизации, порядок разработки, оформления, утверждения, издания и внедрения стандартов.

Основными целями стандартизации являются:

повышение качества продукции;

развитие экспорта;

развитие специализации;

развитие кооперации.

В зависимости от сферы действия ДСС предусматривает следующие категории стандартов:

ГОСТ (ДСТ) – государственные;

ОСТ – отраслевые;

СТП – предприятий.

Основные термины и определения принципа взаимозаменяемости

Основные термины и определения установлены в ГОСТ 25346 – 82.

Соединение – это две или несколько деталей подвижно или неподвижно сопряженные друг с другом.

Рисунок 1 – Примеры соединений

Номинальный размер – это общий для деталей соединения размер, полученный в результате расчета и округленный в соответствии с рядами нормальных линейных размеров установленных ГОСТ 6636 – 69 и распространенных на базе рядов предпочтительных чисел ГОСТ 8032 – 56.

Ряды предпочтительных чисел (ряды Ренара) представляют собой геометрические прогрессии.

R5:
=1,6 – 10; 16; 25; 40; 63; 100…

R10:
= 1,25 – 10; 12,5; 16; 20; 25…

Действительный размер – это размер, полученный в результате обработки детали и измеренный с допустимой погрешностью.

При выполнении чертежей размер удобнее всего проставлять в виде номинального размера с отклонениями.

55

Предельные размеры – это два предельно допускаемых размера, между которыми должен находиться действительный размер годной детали. (
)

Рисунок 2 – Предельные размеры отверстия, вала

Допуск размера – это разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами (Т – Tolerance)

Допуск является мерой точности размера и определяет трудоемкость изготовления детали. Чем больше допуск, тем проще и дешевле изготовление детали.

Понятия о номинальном размере и отклонениях упрощает графическое изображение допусков в виде схем расположения полей допусков.

Рисунок 3 – Схема гладкого цилиндрического соединения

Зона, заключенная между двумя линиями, соответствующими верхнему и нижнему отклонениям, называется полем допуска.

Поле допуска более широкое понятие, чем допуск. Поле допуска характеризуется своей величиной (допуском) и расположением относительно номинального размера. Таким образом, поле допуска может задаваться двумя способами:

а) в виде верхнего (es,ES) и нижнего (ei,EI) отклонения;

б) в виде основного отклонения и допуска (Т).

Рассмотрим соединение отверстия и вала.

Разность размеров отверстия и вала до сборки определяет характер соединения деталей, или посадку.

Если
(зазор)

Если
(натяг)

В соединениях, где необходим зазор, действительный зазор должен находиться между двумя предельными значениями – наибольшим и наименьшим зазорами (S
).Соответственно в соединениях с натягом – между
.

Предельные зазоры и натяги на чертежах не указывают. Конструктор назначает посадку в виде определенного сочетания полей допусков отверстия и вала. При этом номинальный размер отверстия и вала является общим и называется номинальным размером соединения d
.

Типы посадок.

В зависимости от взаимного расположения полей допусков отверстия и вала различают посадки трех типов: с зазором, натягом и переходные.

Рисунок 4 – Типы посадок

При сборке 2-х деталей, входящих одна в другую, различают охватываемые и охватывающие поверхности, смысл которых ясен по названию.

Охватывающую поверхность называют отверстием , охватываемую - валом .

Например, внутренняя цилиндрическая поверхность втулки и поверхность шпоночного паза – охватывающие поверхности, отверстия; наружная цилиндрическая поверхность втулки и поверхность шпонки – охватываемые поверхности, валы.

Разность между размерами охватывающей и охватываемой поверхностями (между размерами отверстия и вала) определяет характер соединения деталей или посадку , т.е. большую или меньшую степень подвижности деталей или степень прочности соединений (для неподвижных соединений).

Если размер отверстия D больше размера вала d, то положительная разность между ними, характеризующая степень подвижности (свободы относительного перемещения) называется зазором S:

S = D – d; D d; S0. (3.8)

Если размер вала d больше размера отверстия D, то положительная разность между ними, характеризующая степень прочности соединения, называется натягом N:

N = d – D; d D; N0. (3.9)

Натяг (при необходимости) можно выразить как отрицательный зазор и наоборот:

S= -N;N= -S. (3.10)

Номинальный размер – основной расчетный размер, округленный до стандартного. Номинальные размеры отверстия и вала в посадке проставляются на чертеже и от него отсчитываются отклонения, которые приведены в таблице стандартов по допускам.

Номинальные размеры (при округлении после расчета на прочность, жесткость, устойчивость...) выбираются по ГОСТ 6636-69 * “Нормальные линейные размеры”. Использование только стандартных линейных размеров приводит к уменьшению типоразмеров заготовок, режущих, мерительных инструментов и удешевлению производства.

По ГОСТу предусмотрен диапазон размеров от 0,001 до 20000 мм, построенных на базе предпочтительных чисел. Установлено четыре ряда размеров, возрастающих по геометрической прогрессии со знаменательными =;
;
;
. Ряды обозначаются Ra5, Ra10, Ra20, Ra40. Наибольшее число размеров в последнем ряду, наименьшее – в первом. При выборе номиналов каждый предыдущий ряд надо предпочитать последующему.

Действительным размером называется размер, полученный в результате измерения с допустимой погрешностью.

Размеры между которыми должен находиться (или быть равным) действительный размер годных деталей в партии называются предельными – соответственно наибольший предельный D max , d max и наименьший предельный D min , d min .

Для упрощения на чертежах и в таблицах ставят вместо предельных размеров соответствующие предельные отклонения – верхнее и нижнее.

Верхнее отклонение (ES, es) – алгебраическая разность между наибольшим предельным размером и номинальным размером соединения.

ES = D max - d н  с; (3.11)

еs = d max - d н  с, (3.12)

где d н  с – номинальный диаметр соединения.

Нижнее отклонение (EI, ei) – алгебраическая разность между наименьшим предельным размером и номинальным размером соединения:

EI = D min - d н  с; (3.13)

ei = d min - d н  с. (3.14)

Отклонения могут быть положительными, отрицательными или равными нулю.

Допуском размера Т называется разность между предельными размерами:

Т D = D max - D min ; (3.15)

Т d = d max - d min . (3.16)

Допуск – величина всегда положительная, поэтому он указывается в документах без знака.

Подставляя в выражения (3.15) и (3.16) значения предельных размеров, выраженные через отклонения и номинал, определим:

Т D = (ES + d н  с) - (EI + d н  с) = ES – EI; (3.17)

Т d = (еs+ d н  с) – (ei + d н  с) = еs - ei. (3.18)

Допуск равен разности предельных отклонений (со своим знаком!).

Допуск характеризует точность размера. Чем меньше допуск, тем выше точность, меньше возможный диапазон изменения размеров в партии и наоборот. Величина допуска влияет на эксплуатационные свойства соединения и изделия, а также на трудоемкость изготовления и себестоимость детали. Изготовление деталей с меньшим допуском требует применения более точного оборудования, точных средств измерения, приспособлений, соответствующих режимов обработки, что удорожает изделие.

При сборке деталей (например, вал соединяют с втулкой), изготовленных в пределах допуска, в зависимости от случайных сочетаний размеров отверстий и валов могут быть получены различные посадки. Их обычно разделяют на посадки с зазором (S), натягом (N), переходные (N-S).

Посадкой с зазором называют посадку, при которой во всех соединениях на сборке обеспечиваются зазоры. Аналогично определяютсяпосадки с натягом .

Переходной называется посадка, при которой у некоторой части соединений на сборке получаются зазоры, а у остальных – натяги.

Каждая посадка характеризуется предельными (наибольшими, наименьшими) зазорами или натягами, значение которых определяется предельными размерами деталей.

Наименьший зазор S min в соединении образуется, если в отверстие с размером D min будет установлен вал с размером d max:

S min =D min -d max (3.19)

S min = (EI + d н  с) – (еs+ d н  с) = EI – еs. (3.20)

Наибольший зазор S max в соединении получится, если в отверстие с наибольшим предельным размером D max будет установлен вал с наименьшим предельным размером d min:

S max =D max -d min (3.21)

S max = (ES + d н  с) - (ei + d н  с) = ЕS - ei. (3.22)

Аналогично,

N min = d min - D max = ei – ES = - S max ; (3.23)

N max = d max - D min = еS – EI = - S min . (3.24)

Средний зазор или натяг равен:

S c (N c) =
. (3.25)

Диапазон изменения зазора или натяга определяет допуск зазора, натяга или посадки (Т S , T N).

Допуск посадки (Т S , T N) – разность между предельными зазорами или натягами:

Т S = (T N) = S max (N max) - S min (N min). (3.26)

В это выражение вместо S max , S min подставим их значения по (3.20), (3.22):

T S = (ES – ei) – (EI – es) = (ES – EI) + (es – ei) = T D + T d . (3.27)

Таким образом, допуск посадки равен сумме допусков отверстия и вала.

Аналогично,

T N = N max – N min = T D + T d . (3.28)

Представим себе, что имеется партия втулок и валов, которые необходимо собрать. В этой партии втулок с наибольшими размерами D max будет очень мало (например, 1 из 100 штук), аналогично – в партии валов с наименьшими размерами d min будет также мало (например, 1 из 100). Естественно предположить, что сборщик, без подбора выбирая детали и собирая соединения, вряд ли одновременно возьмет детали с размерами D max и d min (вероятность этого события для нашего примера 1/1001/100 = 1/10 4). Вероятность такого события очень мала, поэтому на сборке практически не будет соединений с зазором, равном S max . По тем же причинам на сборке практически не будет соединений с зазором, равном S max .

Для того, чтобы определить величины наибольших
и наименьших
(вероятностных) зазоров, получающихся на сборке, подойдем к этой инженерной задаче с позиций теории вероятностей.

Предполагаем, что распределение размеров деталей следует нормальному закону и допуск на изготовление равен размаху размеров при изготовлении, т.е. Т = 6. Предполагаем также, что подбора деталей при сборке не производят (сборка случайна).

Известно, что композиция (объединение) двух нормальных законов также дает нормальный закон. Следовательно, распределение значений зазоров (натягов) следует нормальному закону.

Из курса теории вероятности известно, что математическое ожидание суммы случайных величин равно сумме их математических ожиданий. Действительные размеры деталей являются случайными величинами, математические ожидания которых будут близки к средним размерам в партии.

Математическое ожидание суммы случайных размеров есть математическое ожидание зазора:

М S = M D + M -d . (3.29)

S c = D c - d c , (3.30)

где S c , D c , d c – средние значения зазора, размеров отверстия и вала.

Дисперсия суммы независимых случайных величин равна сумме их дисперсий. Дисперсия D есть среднее квадратическое отклонение в квадрате:

D S = DD + D d; (3.31)

. (3.32)

Тогда, принимая T = 6, получим:

Т S =
. (3.33)

С вероятностью Р = 0,9973 значения действительных зазоров будут находиться в пределах:

Тогда наибольший вероятностный зазор будет равен:

, (3.35)

а наименьший вероятностный зазор:

. (3.36)

Выражения (3.35) и (3.36) приблизительны (ранее было оговорены условия их получения). Более точно эти значения будут определены в разделе “Размерные цепи”.

Для упрощения расчетов допусков и посадок используют схемы расположения полей допусков. Построения на них проводят относительно линии номинала, обозначенной 0 – 0. Линии предельных и номинального размеров отложены от одной границы.

Следовательно, линии размеров, больших номинального, будут расположены выше линии 0 – 0, а линии размеров, меньших номинального – ниже.

Вверх от линии 0 – 0 в выбранном масштабе показывают положительные отклонения, вниз – отрицательные. Две линии предельных размеров или предельных отклонений отверстия и вала образуют два поля допуска, которые обозначают в виде прямоугольников (по длине масштаб прямоугольника произволен). Полем допуска называется зона изменения размеров, заключенная между линиями верхнего и нижнего отклонений (или соответствующих размеров). Поле допуска – понятие более широкое, чем допуск. Оно характеризуется не только значением допуска, но и расположением его относительно номинала. Различные (по расположению) поля допусков могут иметь один и тот же допуск.

В посадках с зазором поле допуска отверстия расположено выше поля допуска вала, в посадках с натягом поле допуска отверстия должно располагаться ниже поля допуска вала. В переходных посадках поля допусков должны перекрываться.

Главная > Лекция

Лекция 21

Точность обработки деталей

1. Допуски и посадки

Основные понятия и определения. Детали станков изготовляются по чертежам. На них указываются форма поверхностей детали, размеры, шероховатость и требования к точности изготовления. Размеры, проставляемые на чертеже, называются номинальными размерами. Обработать деталь абсолютно точно с номинальными размерами практически невозможно. Действительные размеры обработанной детали всегда отличаются от номинальных на величину отклонения. Поэтому каждый номинальный размер ограничивают двумя предельными размерами: наибольшим Х в и наименьшим Х н (рис. 1). Любой действительный размер Х д детали должен находиться в пределах поля допуска  , иначе деталь считается бракованной. Отклонения могут быть действительными и предельными. Действительным отклонением называется алгебраическая разность между действительным размером полученной детали и номинальным размером. Предельным отклонением называется алгебраическая разность между предельным и номинальным размерами. Одно предельное отклонение из двух называется верхним, а другое – нижним. Для удобства записи на чертеже вместо предельных размеров рядом с номинальным указывают два предельных отклонения, например,
мм, мм,
мм,
мм. Предельные отклонения, равные нулю, не указываются. Для размера мм предельные размеры равны: Х в =75,021 мм, Х н =75,002 мм; для размера мм – Х в = 175,4 мм, Х н = 175,0 мм. Допуски размеров, посадки и допуски посадок. Допуск характеризует точность изготовления детали. Чем меньше допуск, тем труднее обрабатывать деталь. Зону (поле), ограниченную верхним и нижним предельными отклонениями, называют полем допуска (рис. 1). Оно определяется величиной допуска и его положением относительно номинального размера. При графическом изображении поле допуска заключено между линиями, соответствующими верхнему и нижнему отклонениям относительно нулевой линии. На рис. 2 изображены варианты расположения поля допуска T d для вала. Нулевая линия – это линия, соответствующая номинальному размеру, от которой откладываются отклонения размеров при графическом изображении допусков и посадок (ГОСТ 25346-82). При горизонтальном расположении нулевой линии положительные отклонения откладываются вверх от нее, а отрицательные – вниз. При этом верхнее предельное отклонение отверстия (вала) на схемах обозначают ES (es ), а нижнее предельное отклонение отверстия (вала) – EI (ei ). Характер соединения деталей, определяемый величиной получающихся в нем зазоров или натягов, называется посадкой. Положение поля допуска отверстия и вала определяет при сборке деталей тип посадки. Различают посадки с зазором, с натягом и переходные. Зазор S – находится как положительная (со знаком +) разность размеров отверстия и вала до сборки. Посадка с зазором – посадка, при которой обеспечивается зазор в соединении и поле допуска отверстия расположено над полем допуска вала (рис. 3, а ). Натяг N – находится как отрицательная (со знаком –) разность размеров отверстия и вала до сборки. Посадка с натягом – посадка, при которой обеспечивается натяг в соединении и поле допуска отверстия расположено под полем допуска вала (рис. 3, б ). Переходная посадка – посадка, при которой возможно получение как зазора, так и натяга. В этом случае поля допусков отверстия и вала перекрываются частично или полностью (рис. 3, в ). Допуск посадки – разность между наибольшим и наименьшим зазорами (натягами) или сумма допусков отверстия и вала, составляющих соединение. Вал и отверстие, образующие посадку, имеют одинаковый номинальный размер и отличаются только предельными отклонениями. На чертежах посадку ставят после номинального размера, обозначая ее дробью, в числителе которой записывают предельные отклонения для отверстия, а в знаменателе – для вала. Квалитеты. Допуски и посадки нормированы государственными стандартами, входящими в две системы: ЕСДП – "Единая система допусков и посадок" и ОНВ – "Основные нормы взаимозаменяемости". Классы (уровни, степени) точности допусков в ЕСДП названы квалитетами. Квалитет (степень точности) – ступень градации значений допусков системы. Допуски в каждом квалитете возрастают с увеличением номинального размера, но они соответствуют одному уровню точности, определяемому квалитетом, его порядковым номером. С уменьшением номера квалитета допуски на размер уменьшаются, точность увеличивается.В ЕСДП установлено 19 квалитетов, обозначаемых порядковым номером: 01; 0; 1; 2; 3; ...16; 17. Точность размера убывает от квалитета 01 к квалитету 17.Для нужд деревообрабатывающей промышленности введен квалитет номер 18. ГОСТ 6449.1-82 устанавливает для изделий из древесины девять квалитетов с 10 по 18 .Допуск квалитета условно обозначают буквами IT с номером квалитета, например, IT 6 – допуск 6-го квалитета. Допуск квалитета рассчитывается по формуле

,

Где а – число единиц допуска, установленное для каждого квалитета; i – значение единицы допуска, зависимое от номинального размера, мкм.Числа единиц допуска для квалитетов приведены ниже:

Для номинальных размеров D = (1 – 500) мм значение единицы допуска

где D c – среднее геометрическое граничных значений интервала номинальных размеров

,

где D min , D max – соответственно наименьшее и наибольшее граничное значение интервала номинальных размеров (табл. 1), мм.

Пример. Определить допуск вала (отверстия) 18-го квалитета с номинальным размером 100 мм.

Решение. По ГОСТ 6449.1-82 уточняем, что номинальный размер 100 расположен в интервале 80-120 мм. Находим среднее геометрическое граничных значений интервала номинальных размеров
= 97,98 мм.

Единица допуска

2,1725 мкм.

Допуск вала = 25602,1725/1000 = 5,4 мм.

Таблица 1

Значения полей допусков линейных размеров изделий

из древесины в мм по ГОСТ 6449.1-82

Интервал размеров	Квалитет
Св. 10 до 18
Св. 18 до 30
Св. 30 до 50
Св. 50 до 80
Св. 80 до 120
Св. 120 до 180
Св. 180 до 250
Св. 250 до 315
Св. 315 до 400
Св. 400 до 500
Св. 500 до 630
Св. 630 до 800
Св. 800 до 1000
Св. 1000 до 1250
Св. 1250 до 1600
Св. 1600 до 2000
Св. 2000 до 2500
Св. 2500 до 3150
Св. 3150 до 4000
Св. 4000 до 5000
Св. 5000 до 6300
Св. 6300 до 8000
Св. 8000 до 10000

Обозначение допусков и посадок. В ЕСДП используют понятие основного отклонения.

Основное отклонение – это наикратчайшее расстояние от нулевой линии до границы поля допуска.

Для валов и отверстий ГОСТ 25346-82 установлено по 28 основных отклонений. Основное отклонение обозначается буквами латинского алфавита: для вала – строчными буквами от а до zc ; для отверстия – прописными буквами от А до ZC . Основные отклонения вала от а до g и h (основное отклонение h равно нулю) предназначены для образования полей допусков в посадках с зазором; от j (j s ) до n – в переходных посадках и от р до zc – в посадках с натягом. Поля допусков в ЕСДП образуются сочетанием основного отклонения и квалитета. Например, 45е 8 означает, что вал диаметром 45 мм должен быть выполнен по 8-му квалитету с основным отклонением е . Понятие посадки справедливо только при сборке двух деталей. На сборку поступают детали с различными основными отклонениями. Наиболее часто посадку указывают в системе отверстия, когда отверстие выполняется с одним основным отклонением Н , а зазоры или натяги обеспечиваются валами с различными размерами, например, диаметр 45Н 7/е 7. Здесь в числителе указано поле допуска отверстия детали, а в знаменателе – поле допуска вала. Посадки с зазором. Посадки Н 7/h 6 и Н 8/h 7 рекомендуется применять для неподвижных соединений, часто подвергаемых разборке и регулированию, допускающих проворачивание или продольное перемещение одной детали относительно другой. Эти посадки используются для установки на вал режущего инструмента (пилы, фрезы и т.д.). Посадку Н 7/g 6 применяют в точных подвижных соединениях, когда требуется обеспечить герметичность при перемещении деталей, а также плавность и точность перемещений. Посадка Н 7/f 7 применяется в подшипниках скольжения с частотой вращения вала не более 150 мин –1 . Посадку Н 7/е 8, применяют в подшипниках скольжения с частотой вращения вала более 150 мин –1 . Посадки переходные. Посадку Н 7/n 6 используют при центрировании детали в неподвижном соединении, и работающей в условиях вибрации и ударов. Разборку соединения производят редко (при капитальном ремонте). Посадку Н 7/k 6 используют при установке неподвижных зубчатых колес на валах, шкивов и т.д. Посадки с натягом. Посадку Н 7/р 6 назначают для неподвижных соединений, передающих небольшие усилия, для соединения валов с тонкостенными втулками. Посадку Н 7/s 6 используют в неподвижных соединениях, передающих средние нагрузки без дополнительного крепления. Посадки в изделиях из древесины. Для деталей из древесины и древесных материалов ГОСТ 6449.1-82 устанавливает два основных отклонения для отверстия и одиннадцать основных отклонений для валов:

для отверстий – Н, Js;

для валов – a, b, c, h, js, k, t, y, za, zc, ze.

Термин "отверстие" применяют для обозначения внутренних (охватывающих) цилиндрических и плоских параллельных поверхностей, а термин "вал" – для обозначения наружных (охватываемых) цилиндрических и плоских параллельных поверхностей.При назначении посадок может быть выбрана одна из двух систем – система отверстия или система вала. Они отличаются друг от друга размером, который принимается в качестве основного.Если в качестве основного принимается размер отверстия, то система допусков и посадок называется системой отверстия.Основное отверстие – это такое отверстие, нижнее отклонение которого равно нулю. Зазоры и натяги при этом обеспечиваются за счет полей допусков вала. Поскольку поверхность вала технологически обрабатывать проще, то система отверстия на практике используется чаще.

Контрольные вопросы и задания

1. На чертеже детали указан размер мм. Как называются числа 75; +0,021; +0,002; 75,021; 75,002; 0,021-0,002= 0,019?2. Дайте определение посадки. Какие посадки называются с зазором, натягом и переходные?3. Дайте определение квалитета. Какие квалитеты установлены в машиностроении и в деревообрабатывающей промышленности?4. Как определяется допуск квалитета?5. На сборочном чертеже указан размер 45Н 7/е 7. Как называются и что означают числа и выражения: 45; 45Н 7; 45е 7; 7; Н 7/е 7?

1. Лекция 7семестр от 07. 09. 2006

   Лекция

   Базовые детали металлорежущих станков служат для создания требуемого пространственного размещения узлов, несущих инструмент и обрабатываемую деталь, и обеспечивают точность, взаимного расположения под нагрузкой.

2. Лекции сайта «РазныеРазности» (2)

   Лекции

   Книга «Следы богов» не могла бы быть написана без самозабвенной сердечной и неизменной любви дорогой Санты Файя, которая всегда отдает больше, чем получает, и своим творчеством, добротой и воображением делает богаче жизнь окружающих ее людей.

3. Лекции сайта «РазныеРазности» (1)

   Лекции

   «Вслед за Чарльзом Дарвином Шелдрейк предлагает самостоятельно осуществить семь экспериментов, направ­ленных на изучение необъяснимых природных явлений В книге можно найти теоретическое обоснование предла­гаемых опытов, методику

4. Курс лекций для студентов по специальности I 37. 02. 03 «Техническая эксплуатация погрузочно-разгрузочных, путевых, дорожно-строительных машин и оборудования»

   Курс лекций

   Современное машиностроение, в том числе транспортное и строительное, развивается по пути снижения потребления энергии, топлива, материалов и сырья, а также уменьшения трудозатрат при изготовлении машиностроительной продукции.

5. Программа учебной дисциплины 3 Перечень практических работ и лабораторных работ 4 Задания для контрольной работы 5 Литература

   Программа

   отделения Салаватского индустриального колледжа по специальностям 150411 «Монтаж и техническая эксплуатация промышленного оборудования», 190604 « Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта».

На главную

раздел четвертый

Допуски и посадки.
Измерительный инструмент

Глава IX

Допуски и посадки

1. Понятие о взаимозаменяемости деталей

На современных заводах станки, автомобили, тракторы и другие машины изготовляются не единицами и даже не десятками и сотнями, а тысячами. При таких размерах производства очень важно, чтобы каждая деталь машины при сборке точно подходила к своему месту без какой-либо дополнительной слесарной пригонки. Не менее важно, чтобы любая деталь, поступающая на сборку, допускала замену ее другой одного с ней назначения без всякого ущерба для работы всей готовой машины. Детали, удовлетворяющие таким условиям, называют взаимозаменяемыми.

Взаимозаменяемость деталей - это свойство деталей занимать свои места в узлах и изделиях без всякого предварительного подбора или подгонки по месту и выполнять свои функции в соответствии с предписанными техническими условиями.

2. Сопряжение деталей

Две детали, подвижно или неподвижно соединяемые друг с другом, называют сопрягаемыми . Размер, по которому происходит соединение этих деталей, называют сопрягаемым размером . Размеры, по которым не происходит соединения деталей, называют свободными размерами. Примером сопрягаемых размеров может служить диаметр вала и соответствующий диаметр отверстия в шкиве; примером свободных размеров может служить наружный диаметр шкива.

Для получения взаимозаменяемости сопрягаемые размеры деталей должны быть точно выполнены. Однако такая обработка сложна и не всегда целесообразна. Поэтому техника нашла способ получать взаимозаменяемые детали при работе с приближенной точностью. Этот способ заключается в том, что для различных условий работы детали устанавливают допустимые отклонения ее размеров, при которых все же возможна безукоризненная работа детали в машине. Эти отклонения, рассчитанные для различных условий работы детали, построены в определенной системе, которая называется системой допусков.

3. Понятие о допусках

Характеристика размеров . Расчетный размер детали, проставляемый на чертеже, от которого отсчитываются отклонения, называется номинальным размером . Обычно номинальные размеры выражаются в целых миллиметрах.

Размер детали, фактически полученный при обработке, называется действительным размером .

Размеры, между которыми может колебаться действительный размер детали, называются предельными . Из них больший размер называется наибольшим предельным размером , а меньший - наименьшим предельным размером .

Отклонением называется разность между предельным и номинальным размерами детали. На чертеже отклонения обозначаются обычно числовыми величинами при номинальном размере, причем верхнее отклонение указывается выше, а нижнее - ниже.

Например, в размере номинальным размером является 30, а отклонениями будут +0,15 и -0,1.

Разность между наибольшим предельным и номинальным размерами называется верхним отклонением , а разность между наименьшим предельным и номинальным размерами - нижним отклонением . Например, размер вала равен . В этом случае наибольший предельный размер будет:

30 +0,15 = 30,15 мм;

верхнее отклонение составит

30,15 - 30,0 = 0,15 мм;

наименьший предельный размер будет:

30+0,1 = 30,1 мм;

нижнее отклонение составит

30,1 - 30,0 = 0,1 мм.

Допуск на изготовление . Разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами называется допуском . Например, для размера вала допуск будет равен разности предельных размеров, т. е.
30,15 - 29,9 = 0,25 мм.

4. Зазоры и натяги

Если деталь с отверстием насадить на вал с диаметром , т. е. с диаметром при всех условиях меньше диаметра отверстия, то в соединении вала с отверстием обязательно получится зазор, как это показано на рис. 70. В этом случае посадка называется подвижной , так как вал сможет свободно вращаться в отверстии. Если же размер вала будет т. е. всегда больше размера отверстия (рис. 71), то при соединении вал потребуется запрессовать в отверстие и тогда в соединении получится натяг.

На основании изложенного можно сделать следующее заключение:
зазором называют разность между действительными размерами отверстия и вала, когда отверстие больше вала;
натягом называют разность между действительными размерами вала и отверстия, когда вал больше отверстия.

5. Посадки и классы точности

Посадки . Посадки разделяются на подвижные и неподвижные. Ниже приводим наиболее применяемые посадки, причем в скобках даются их сокращенные обозначения.

Классы точности . Из практики известно, что, например, детали сельскохозяйственных и дорожных машин без вреда для их работы могут быть изготовлены менее точно, чем детали токарных станков, автомобилей, измерительных приборов. В связи с этим в машиностроении детали разных машин изготовляются по десяти различным классам точности. Пять из них более точные: 1-й, 2-й, 2а, 3-й, За; два менее точные: 4-й и 5-й; три остальные - грубые: 7-й, 8-й и 9-й.

Чтобы знать, по какому классу точности нужно изготовить деталь, на чертежах рядом с буквой, обозначающей посадку, ставится цифра, указывающая класс точности. Например, С 4 означает: скользящая посадка 4-го класса точности; Х 3 - ходовая посадка 3-го класса точности; П - плотная посадка 2-го класса точности. Для всех посадок 2-го класса цифра 2 не ставится, так как этот класс точности применяется особенно широко.

6. Система отверстия и система вала

Различают две системы расположения допусков - систему отверстия и систему вала.

Система отверстия (рис. 72) характеризуется тем, что в ней для всех посадок одной и той же степени точности (одного класса), отнесенных к одному и тому же номинальному диаметру, отверстие имеет постоянные предельные отклонения, разнообразие же посадок получается за счет изменения предельных отклонений вала.

Система вала (рис. 73) характеризуется тем, что в ней для всех посадок одной и той же степени точности (одного класса), отнесенных к одному и тому же номинальному диаметру, вал имеет постоянные предельные отклонения, разнообразие же посадок в этой системе осуществляется за счет изменения предельных отклонений отверстия.

На чертежах систему отверстия обозначают буквой А, а систему вала - буквой В. Если отверстие изготовляется по системе отверстия, то у номинального размера ставят букву А с цифрой, соответствующей классу точности. Например, 30А 3 означает, что отверстие должно быть обработано по системе отверстия 3-го класса точности, а 30А - по системе отверстия 2-го класса точности. Если же отверстие обрабатывается по системе вала, то у номинального размера ставят обозначение посадки и соответствующего класса точности. Например, отверстие 30С 4 означает, что отверстие нужно обработать с предельными отклонениями по системе вала, по скользящей посадке 4-го класса точности. В том случае, когда вал изготовляется по системе вала, ставят букву В и соответствующий класс точности. Например, 30В 3 будет означать обработку вала по системе вала 3-го класса точности, а 30В - по системе вала 2-го класса точности.

В машиностроении систему отверстия применяют чаще, чем систему вала, так как это сопряжено с меньшими расходами на инструмент и оснастку. Например, для обработки отверстия данного номинального диаметра при системе отверстия для всех посадок одного класса требуется только одна развертка и для измерения отверстия - одна /предельная пробка, а при системе вала для каждой посадки в пределах одного класса нужна отдельная развертка и отдельная предельная пробка.

7. Таблицы отклонений

Для определения и назначения классов точности, посадок и величины допусков пользуются специальными справочными таблицами. Так как допустимые отклонения являются обычно очень малыми величинами, то, чтобы не писать лишних нулей, в таблицах допусков их обозначают в тысячных долях миллиметра, называемых микронами ; один микрон равен 0,001 мм.

В качестве примера приведена таблица 2-го класса точности для системы отверстия (табл. 7).

В первой графе таблицы даны номинальные диаметры, во второй графе - отклонения отверстия в микронах. В остальных графах приводятся различные посадки с соответствующими им отклонениями. Знак плюс показывает, что отклонение прибавляется к номинальному размеру, а минус - что отклонение вычитается из номинального размера.

В качестве примера определим посадку движения в системе отверстия 2-го класса точности для соединения вала с отверстием номинального диаметра 70 мм.

Номинальный диаметр 70 лежит между размерами 50-80, помещенными в первой графе табл. 7. Во второй графе находим соответствующие отклонения отверстия . Следовательно, наибольший предельный размер отверстия будет 70,030 мм, а наименьший 70 мм, так как нижнее отклонение равно нулю.

В графе «Посадка движения» против размера от 50 до 80 указано отклонение для вала Следовательно, наибольший предельный размер вала 70-0,012 = 69,988 мм, а наименьший предельный размер 70-0,032 = 69,968 мм.

Таблица 7

Предельные отклонения отверстия и вала для системы отверстия по 2-му классу точности
(по ОСТ 1012). Размеры в микронах (1 мк = 0,001 мм)

Контрольные вопросы 1. Что называется взаимозаменяемостью деталей в машиностроении?
2. Для чего назначают допустимые отклонения размеров деталей?
3. Что такое номинальный, предельный и действительный размеры?
4. Может ли предельный размер равняться номинальному?
5. Что называется допуском и как определить допуск?
6. Что называется верхним и нижним отклонениями?
7. Что называется зазором и натягом? Для чего предусматриваются в соединении двух деталей зазор и натяг?
8. Какие бывают посадки и как их обозначают на чертежах?
9. Перечислите классы точности.
10. Сколько посадок имеет 2-й класс точности?
11. Чем отличается система отверстия от системы вала?
12. Будут ли изменяться предельные отклонения отверстия для различных посадок в системе отверстия?
13. Будут ли изменяться предельные отклонения вала для различных посадок в системе отверстия?
14. Почему в машиностроении система отверстия применяется чаще, чем система вала?
15. Как проставляются на чертежах условные обозначения отклонений в размерах отверстия, если детали выполняются в системе отверстия?
16. В каких единицах указаны отклонения в таблицах?
17. Определите, пользуясь табл. 7, отклонения и допуск на изготовление вала с номинальным диаметром 50 мм; 75 мм; 90 мм.

Глава X

Измерительный инструмент

Для измерения и проверки размеров деталей токарю приходится пользоваться различными измерительными инструментами. Для не очень точных измерений пользуются измерительными линейками, кронциркулями и нутромерами, а для более точных - штангенциркулями, микрометрами, калибрами и т. д.

1. Измерительная линейка. Кронциркуль. Нутромер

Измерительная линейка (рис. 74) служит для измерения длины деталей и уступов на них. Наиболее распространены стальные линейки длиной от 150 до 300 мм с миллиметровыми делениями.

Длину измеряют, непосредственно прикладывая линейку к обрабатываемой детали. Начало делений или нулевой штрих совмещают с одним из концов измеряемой детали и затем отсчитывают штрих, на который приходится второй конец детали.

Возможная точность измерений с помощью линейки 0,25-0,5 мм.

Кронциркуль (рис. 75, а) - наиболее простой инструмент для грубых измерений наружных размеров обрабатываемых деталей. Кронциркуль состоит из двух изогнутых ножек, которые сидят на одной оси и могут вокруг нее вращаться. Разведя ножки кронциркуля несколько больше измеряемого размера, легким постукиванием об измеряемую деталь или какой-нибудь твердый предмет сдвигают их так, чтобы они вплотную касались наружных поверхностей измеряемой детали. Способ переноса размера с измеряемой детали на измерительную линейку показан на рис. 76.

На рис. 75, 6 показан пружинный кронциркуль. Его устанавливают на размер при помощи винта и гайки с мелкой резьбой.

Пружинный кронциркуль несколько удобнее простого, так как сохраняет установленный размер.

Нутромер . Для грубых измерений внутренних размеров служит нутромер, изображенный на рис. 77, а, а также пружинный нутромер (рис. 77, б). Устройство нутромера сходное устройством кронциркуля; сходно также и измерение этими инструментами. Вместо нутромера можно пользоваться кронциркулем, заводя его ножки одна за другую, как показано на рис. 77, в.

Точность измерения кронциркулем и нутромером можно довести до 0,25 мм.

2. Штангенциркуль с точностью отсчета 0,1 мм

Точность измерения измерительной линейкой, кронциркулем, нутромером, как уже указывалось, не превышает 0,25 мм. Более точным инструментом является штангенциркуль (рис. 78), которым можно измерять как наружные, так и внутренние размеры обрабатываемых деталей. При работе на токарном станке штангенциркуль используется также для измерения глубины выточки или уступа.

Штангенциркуль состоит из стальной штанги (линейки) 5 с делениями и губок 1, 2, 3 и 8. Губки 1 и 2 составляют одно целое с линейкой, а губки 8 и 3 - одно целое с рамкой 7, скользящей по линейке. С помощью винта 4 можно закрепить рамку на линейке в любом положении.

Для измерения наружных поверхностей служат губки 1 и 8, для измерения внутренних поверхностей-губки 2 и 3, а для измерения глубины выточки --стержень 6, связанный с рамкой 7.

На рамке 7 имеется шкала со штрихами для отсчета дробных долей миллиметра, называемая нониусом . Нониус позволяет производить измерения с точностью 0,1 мм (десятичный нониус), а в более точных штангенциркулях - с точностью 0,05 и 0,02 мм.

Устройство нониуса . Рассмотрим, каким образом производится отсчет по нониусу у штангенциркуля с точностью 0,1 мм. Шкала нониуса (рис. 79) разделена на десять равных частей и занимает длину, равную девяти делениям шкалы линейки, или 9 мм. Следовательно, одно деление нониуса составляет 0,9 мм, т. е. оно короче каждого деления линейки на 0,1 мм.

Если сомкнуть вплотную губки штангенциркуля, то нулевой штрих нониуса будет точно совпадать с нулевым штрихом линейки. Остальные штрихи нониуса, кроме последнего, такого совпадения иметь не будут: первый штрих нониуса не дойдет до первого штриха линейки на 0,1 мм; второй штрих нониуса не дойдет до второго штриха линейки на 0,2 мм; третий штрих нониуса не дойдет до третьего штриха линейки на 0,3 мм и т. д. Десятый штрих нониуса будет точно совпадать с девятым штрихом линейки.

Если сдвинуть рамку таким образом, чтобы первый штрих нониуса (не считая нулевого) совпал с первым штрихом линейки, то между губками штангенциркуля получится зазор, равный 0,1 мм. При совпадении второго штриха нониуса со вторым штрихом линейки зазор между губками уже составит 0,2 мм, при совпадении третьего штриха нониуса с третьим штрихом линейки зазор будет 0,3 мм и т. д. Следовательно, тот штрих нониуса, который точно совпадет с каким-либо штрихом линейки, показывает число десятых долей миллиметра.

При измерении штангенциркулем сначала отсчитывают целое число миллиметров, о чем судят по положению, занимаемому нулевым штрихом нониуса, а затем смотрят, с каким штрихом нониуса совпал штрих измерительной линейки, и определяют десятые доли миллиметра.

На рис. 79, б показано положение нониуса при измерении детали диаметром 6,5 мм. Действительно, нулевой штрих нониуса находится между шестым и седьмым штрихами измерительной линейки, и, следовательно, диаметр детали равен 6 мм плюс показания нониуса. Далее мы видим, что с одним из штрихов линейки совпал пятый штрих нониуса, что соответствует 0,5 мм, поэтому диаметр детали составит 6 + 0,5 = 6,5 мм.

3. Штангенглубиномер

Для измерения глубины выточек и канавок, а также для определения правильного положения уступов по длине валика служит специальный инструмент, называемый штангенглубиномером (рис. 80). Устройство штангенглубиномера сходно с устройством штангенциркуля. Линейка 1 свободно перемещается в рамке 2 и закрепляется в ней в нужном положении при помощи винта 4. Линейка 1 имеет миллиметровую шкалу, по которой при помощи нониуса 3, имеющегося на рамке 2, определяется глубина выточки или канавки, как показано на рис. 80. Отсчет по нониусу ведется так же, как и при измерении штангенциркулем.

4. Прецизионный штангенциркуль

Для работ, выполняемых с большей точностью, чем до сих пор рассмотренные, применяют прецизионный (т. е. точный) штангенциркуль .

На рис. 81 изображен прецизионный штангенциркуль завода им. Воскова, имеющий измерительную линейку длиной 300 мм и нониус.

Длина шкалы нониуса (рис. 82, а) равна 49 делениям измерительной линейки, что составляет 49 мм. Эти 49 мм точно разделены на 50 частей, каждая из которых равна 0,98 мм. Так как одно деление измерительной линейки равно 1 мм, а одно деление нониуса равно 0,98 мм, то можно сказать, что каждое деление нониуса короче каждого деления измерительной линейки на 1,00-0,98 = = 0,02 мм. Эта величина 0,02 мм обозначает ту точность , которую может обеспечить нониус рассматриваемого прецизионного штангенциркуля при измерении деталей.

При измерении прецизионным штангенциркулем к количеству целых миллиметров, которое пройдено нулевым штрихом нониуса, надо прибавлять столько сотых долей миллиметра, сколько покажет штрих нониуса, совпавший со штрихом измерительной линейки. Например (см. рис. 82, б), по линейке штангенциркуля нулевой штрих нониуса прошел 12 мм, а его 12-й штрих совпал с одним из штрихов измерительной линейки. Так как совпадение 12-го штриха нониуса означает 0,02 х 12 = 0,24 мм, то измеряемый размер равен 12,0 + 0,24 = 12,24 мм.

На рис. 83 изображен прецизионный штангенциркуль завода «Калибр» с точностью отсчета 0,05 мм.

Длина нониусной шкалы этого штангенциркуля, равная 39 мм, разделена на 20 равных частей, каждая из которых принимается за пять. Поэтому против пятого штриха нониуса стоит цифра 25, против десятого - 50 и т. д. Длина каждого деления нониуса равна

Из рис. 83 видно, что при сомкнутых вплотную губках штангенциркуля только нулевой и последний штрихи нониуса совпадают со штрихами линейки; остальные же штрихи нониуса такого совпадения иметь не будут.

Если сдвинуть рамку 3 до совпадения первого штриха нониуса со вторым штрихом линейки, то между измерительными поверхностями губок штангенциркуля получится зазор, равный 2-1,95 = = 0,05 мм. При совпадении второго штриха нониуса с четвертым штрихом линейки зазор между измерительными поверхностями губок будет равен 4-2 X 1,95 = 4 - 3,9 = 0,1 мм. При совпадении третьего штриха нониуса со следующим штрихом линейки зазор составит уже 0,15 мм.

Отсчет на данном штангенциркуле ведется подобно изложенному выше.

Прецизионной штангенциркуль (рис. 81 и 83) состоит из линейки 1 с губками 6 и 7. На линейке нанесены деления. По линейке 1 может передвигаться рамка 3 с губками 5 и 8. К рамке привинчен нониус 4. Для грубых измерений передвигают рамку 3 по линейке 1 и после закрепления винтом 9 производят отсчет. Для точных измерений пользуются микрометрической подачей рамки 3, состоящей из винта и гайки 2 и зажима 10. Зажав винт 10, вращением гайки 2 подают микрометрическим винтом рамку 3 до плотного соприкосновения губки 8 или 5 с измеряемой деталью, после чего производят отсчет.

5. Микрометр

Микрометр (рис. 84) применяется для точного измерения диаметра, длины и толщины обрабатываемой детали и дает точность отсчета в 0,01 мм. Измеряемая деталь располагается между неподвижной пяткой 2 и микрометрическим винтом (шпинделем) 3. Вращением барабана 6 шпиндель удаляется или приближается к пятке.

Для того чтобы при вращении барабана не могло произойти слишком сильного нажатия шпинделем на измеряемую деталь, имеется предохранительная головка 7 с трещоткой. Вращая головку 7, мы будем выдвигать шпиндель 3 и поджимать деталь к пятке 2. Когда это поджатие окажется достаточным, при дальнейшем вращении головки ее храповичок будет проскальзывать и будет слышен звук трещотки. После этого прекращают вращение головки, закрепляют при помощи поворота зажимного кольца (стопора) 4 полученное раскрытие микрометра и производят отсчет.

Для производства отсчетов на стебле 5, составляющем одно целое со скобой 1 микрометра, нанесена шкала с миллиметровыми делениями, разделенными пополам. Барабан 6 имеет скошенную фаску, разделенную по окружности на 50 равных частей. Штрихи от 0 до 50 через каждые пять делений отмечены цифрами. При нулевом положении, т. е. при соприкосновении пятки со шпинделем, нулевой штрих на фаске барабана 6 совпадает с нулевым штрихом на стебле 5.

Механизм микрометра устроен таким образом, что при полном обороте барабана шпиндель 3 переместится на 0,5 мм. Следовательно, если повернуть барабан не на полный оборот, т. е. не на 50 делений, а на одно деление, или часть оборота, то шпиндель переместится на Это и есть точность отсчета микрометра. При отсчетах сначала смотрят, сколько целых миллиметров или целых с половиной миллиметров открыл барабан на стебле, затем к этому прибавляют число сотых долей миллиметра, которое совпало с линией на стебле.

На рис. 84 справа показан размер, снятый микрометром при измерении детали; необходимо сделать отсчет. Барабан открыл 16 целых делений (половинка не открыта) на шкале стебля. С линией стебля совпал седьмой штрих фаски; следовательно, будем иметь еще 0,07 мм. Полный отсчет равен 16 + 0,07 = 16,07 мм.

На рис. 85 показано несколько измерений микрометром.

Следует помнить, что микрометр - точный инструмент, требующий бережного отношения; поэтому, когда шпиндель слегка коснулся поверхности измеряемой детали, не следует больше вращать барабан, а для дальнейшего перемещения шпинделя вращать головку 7 (рис. 84), пока не последует звук трещотки.

6. Нутромеры

Нутромеры (штихмасы) служат для точных измерений внутренних размеров деталей. Существуют нутромеры постоянные и раздвижные.

Постоянный, или жесткий , нутромер (рис. 86) представляет собой металлический стержень с измерительными концами, имеющими шаровую поверхность. Расстояние между ними равно диаметру измеряемого отверстия. Чтобы исключить влияние тепла руки, держащей нутромер, на его фактический размер, нутромер снабжают державкой (рукояткой).

Для измерения внутренних размеров с точностью до 0,01 мм применяются микрометрические нутромеры. Устройство их сходно с устройством микрометра для наружных измерений.

Головка микрометрического нутромера (рис. 87) состоит из гильзы 3 и барабана 4, соединенного с микрометрическим винтом; шаг винта 0,5 мм, ход 13 мм. В гильзе помещается стопор 2 и пятка/с измерительной поверхностью. Удерживая гильзу и вращая барабан, можно изменять расстояние между измерительными поверхностями нутромера. Отсчеты производят, как у микрометра.

Пределы измерений головки штихмаса - от 50 до 63 мм. Для измерения больших диаметров (до 1500 мм) на головку навинчивают удлинители 5.

7. Предельные измерительные инструменты

При серийном изготовлении деталей по допускам применение универсальных измерительных инструментов (штангенциркуль, микрометр, микрометрический нутромер) нецелесообразно, так как измерение этими инструментами является сравнительно сложной и длительной операцией. Точность их часто недостаточна, и, кроме того, результат измерения зависит от умения работника.

Для проверки, находятся ли размеры деталей в точно установленных пределах, пользуются специальным инструментом - предельными калибрами . Калибры для проверки валов называются скобами, а для проверки отверстий - пробками .

Измерение предельными скобами . Двухсторонняя предельная скоба (рис. 88) имеет две пары измерительных щек. Расстояние между щеками одной стороны равно наименьшему предельному размеру, а другой - наибольшему предельному размеру детали. Если измеряемый вал проходит в большую сторону скобы, следовательно, его размер не превышает допустимого, а если нет, - значит размер его слишком велик. Если же вал проходит также и в меньшую сторону скобы, то это значит, что его диаметр слишком мал, т. е. меньше допустимого. Такой вал является браком.

Сторона скобы с меньшим размером называется непроходной (клеймится «НЕ»), противоположная сторона с большим размером - проходной (клеймится «ПР»). Вал признается годным, если скоба, опускаемая на него проходной стороной, скользит вниз под влиянием своего веса (рис. 88), а непроходная сторона не находит на вал.

Для измерения валов большого диаметра вместо двухсторонних скоб применяют односторонние (рис. 89), у которых обе пары измерительных поверхностей лежат одна за другой. Передними измерительными поверхностями такой скобы проверяют наибольший допускаемый диаметр детали, а задними - наименьший. Эти скобы имеют меньший вес и значительно ускоряют процесс контроля, так как для измерения достаточно один раз наложить скобу.

На рис. 90 показана регулируемая предельная скоба , у которой при износе можно путем перестановки измерительных штифтов восстановить правильные размеры. Кроме того, такую скобу можно отрегулировать для заданных размеров и таким образом небольшим набором скоб проверить большое количество размеров.

Для перестановки на новый размер нужно ослабить стопорные винты 1 на левой ножке, соответственно передвинуть измерительные штифты 2 и 3 и снова закрепить винты 1.

Широкое распространение имеют плоские предельные скобы (рис. 91), изготовляемые из листовой стали.

Измерение предельными пробками . Цилиндрический предельный калибр-пробка (рис. 92) состоит из проходной пробки 1, непроходной пробки 3 и рукоятки 2. Проходная пробка («ПР») имеет диаметр, равный наименьшему допустимому размеру отверстия, а непроходная пробка («НЕ») - наибольшему. Если пробка «ПР» проходит, а пробка «НЕ» не проходит, то диаметр отверстия больше наименьшего предельного и меньше наибольшего, т. е. лежит в допустимых пределах. Проходная пробка имеет большую длину, чем непроходная.

На рис. 93 показано измерение отверстия предельной пробкой на токарном станке. Проходная сторона должна легко проходить сквозь отверстие. Если же и непроходная сторона входит в отверстие, то деталь бракуют.

Цилиндрические калибры-пробки для больших диаметров неудобны вследствие их большого веса. В этих случаях пользуются двумя плоскими калибрами-пробками (рис. 94), из которых один имеет размер, равный наибольшему, а второй - наименьшему допускаемому. Проходная сторона имеет, большую ширину, чем пепроходная.

На рис. 95 показана регулируемая предельная пробка . Ее можно отрегулировать для нескольких размеров так же, как регулируемую предельную скобу, или восстановить правильный размер изношенных измерительных поверхностей.

8. Рейсмасы и индикаторы

Рейсмас . Для точной проверки правильности установки детали в четырехкулачковом патроне, на угольнике и т. п. применяют рейсмас .

С помощью рейсмаса можно производить также разметку центровых отверстий в торцах детали.

Простейший рейсмас показан на рис. 96, а. Он состоит из массивной плитки с точно обработанной нижней плоскостью и стержня, по которому передвигается ползушка с иглой-чертилкой.

Рейсмас более совершенной конструкции, показан на рис. 96, б. Игла 3 рейсмаса при помощи шарнира 1 и хомута 4 может быть подведена острием к проверяемой поверхности. Точная установка осуществляется винтом 2.

Индикатор. Для контроля точности обработки на металлорежущих станках, проверки обработанной детали на овальность, конусность, для проверки точности самого станка применяют индикатор.

Индикатор (рис. 97) имеет металлический корпус 6 в форме часов, в котором заключен механизм прибора. Через корпус индикатора проходит стержень 3 с выступающим наружу наконечником, всегда находящийся под воздействием пружины. Если нажать на стержень снизу вверх, он переместится в осевом направлении и при этом повернет стрелку 5, которая передвинется по циферблату, имеющему шкалу в 100 делений, каждое из которых соответствует перемещению стержня на 1/100 мм. При перемещении стержня на 1 мм стрелка 5 сделает по циферблату полный оборот. Для отсчета целых оборотов служит стрелка 4.

При измерениях индикатор всегда должен быть жестко закреплен относительно исходной измерительной поверхности. На рис. 97, а изображена универсальная стойка для крепления индикатора. Индикатор 6 при помощи стержней 2 и 1 муфт 7 и 8 закрепляют на вертикальном стержне 9. Стержень 9 укрепляется в пазу 11 призмы 12 гайкой 10 с накаткой.

Для измерения отклонения детали от заданного размера подводят к ней наконечник индикатора до соприкосновения с измеряемой поверхностью и замечают начальное показание стрелок 5 и 4 (см. рис. 97, б) на циферблате. Затем перемещают индикатор относительно измеряемой поверхности или измеряемую поверхность относительно индикатора.

Отклонение стрелки 5 от ее начального положения покажет величину выпуклости (впадины) в сотых долях миллиметра, а отклонение стрелки 4-в целых миллиметрах.

На рис. 98 показан пример использования индикатора для проверки совпадения центров передней и задней бабок токарного станка. Для более точной проверки следует установить между центрами точный шлифованный валик, а в резцедержателе - индикатор. Подведя кнопку индикатора к поверхности валика справа и заметив показание стрелки индикатора, перемещают вручную суппорт с индикатором вдоль валика. Разность отклонений стрелки индикатора в крайних положениях валика покажет, на какую величину следует передвинуть в поперечном направлении корпус задней бабки.

С помощью индикатора можно также проверить торцовую поверхность детали, обработанной на станке. Индикатор закрепляют в резцедержателе взамен резца и перемещают вместе с резцедержателем в поперечном направлении так, чтобы пуговка индикатора касалась проверяемой поверхности. Отклонение стрелки индикатора покажет величину биения торцовой плоскости.

Контрольные вопросы 1. Из каких деталей состоит штангенциркуль с точностью 0,1 мм?
2. Как устроен нониус штангенциркуля с точностью 0,1 мм?
3. Установите на штангенциркуле размеры: 25,6 мм; 30,8 мм; 45,9 мм.
4. Сколько делений имеет нониус прецизионного штангенциркуля с точностью 0,05 мм? То же, с точностью 0,02 мм? Чему равняется длина одного деления нониуса? Как прочитать показания нониуса?
5. Установите по прецизионному штангенциркулю размеры: 35,75 мм; 50,05 мм; 60,55 мм; 75 мм.
6. Из каких деталей состоит микрометр?
7. Чему равняется шаг винта микрометра?
8. Как производят отсчет измерения по микрометру?
9. Установите по микрометру размеры: 15,45 мм; 30,5 мм; 50,55 мм.
10. В каких случаях применяют нутромеры?
11. Для чего применяют предельные калибры?
12. Каково назначение проходной и непроходной сторон предельных калибров?
13. Какие конструкции предельных скоб вам известны?
14. Как проверять правильность размера предельной пробкой? Предельной скобой?
15. Для чего служит индикатор? Как им пользоваться?
16. Как устроен рейсмас и для чего его применяют?

Третья лекция

2. Основные понятия о посадках (сопряжениях)

План лекции

Понятия зазора и натяга.

Виды посадок.

Образование посадок в системе отверстия и в системе вала.

Ранее были введены понятия вала и отверстия как соответственно наружного охватываемого и внутреннего охватывающего элементов. При сопряжении этих элементов, принадлежащих двум разным деталям, получают ту или иную посадку.

Посадка – характер соединения двух деталей, определяемый значениями получающихся в этом соединении зазоров и натягов.

Зазор – разность между размерами отверстия и вала до сборки:

Зазор характеризует свободу относительного перемещения соединяемых деталей. Чем больше зазор – тем большая свобода относительного перемещения элементов сопряжения. Можно вспомнить еще термин люфт (нем. – Luft), обозначающий зазор между сопряженными поверхностями деталей узла.

Если размер вала больше размера отверстия, в соединении получается положительный натяг. Натяг – разность размеров вала и отверстия до сборки:

И зазор и натяг можно, вообще говоря, рассматривать как величины алгебраические, считая, что S = - N.

Понятие «посадка» относится к совокупности пар сопрягаемых элементов, размер каждого из которых является случайной величиной. Поле рассеивания данной случайной величины ограничено заданными предельными отклонениями. Поэтому получающиеся при сборке зазоры (натяги) – также случайные величины.

Характер сопряжения (то есть посадки) удобно представлять на схеме полей допусков отверстия и вала . В геометрической интерпретации полем допуска является часть плоскости, ограниченная сверху и снизу линиями предельных размеров (отклонений). Отклонения ES и EI (es и ei) на схемах полей допусков (рис. 2.1) откладывают от линии номинального размера – нулевой линии - в мкм.

Конкретное содержание приведенной схемы полей допусков может быть лучше понято из рис. 2.2, где показан этот же характер соединения.

В зависимости от взаиморасположения полей допусков сопрягаемых элементов посадки бывают трех видов:

С гарантированным зазором, P(S > 0) = 1;

С гарантированным натягом, P(S < 0) = 1 или P(N > 0) = 1;

Переходные, то есть 0 < P(s) < 1.

Разумеется, P(S > 0) + P(N > 0) = 1.

Мера точности соединения – допуск посадки. Подобно тому как допуск размера есть разность его максимального и минимального предельных значений, допуск посадки находится как разность наибольшего и наименьшего зазоров:

TS = S max – S min = D max – d min – (D min – d max) = T D + T d .

Полученное соотношение иллюстрирует простую мысль: высокая точность соединения может быть обеспечена только при соответствующей высокой точности размеров сопрягаемых элементов.

Посадки назначаются, как правило, либо в системе отверстия либо в системе вала .

Слово «система» означает порядок, закономерность. Закономерность, прежде всего, выражается в том, что поле допуска одной из деталей сопряжения имеет вполне определенное постоянное расположение относительно линии номинального размера. Такая деталь именуется основной . Постоянная определенность расположения поля допуска основной детали – в том, что оно соприкасается с нулевой линией и опрокинуто «в материал детали» (так называемый принцип «экономии металла»).

Посадки в системе отверстия получаются сочетанием различных полей допусков наружных охватываемых элементов соединений (валов) с полем допуска основного отверстия (рис. 2.3):

Здесь верхнее отклонение отверстия для всех сопряжений постоянно и равно допуску размера отверстия (ES = T D = const), а нижнее отклонение отверстия равно нулю (EI = 0). Предельные же отклонения сопрягаемого с этим отверстием вала выбираются соответственно характеру назначаемого сопряжения.

Посадки в системе вала получаются сочетанием различных полей допусков внутренних охватывающих элементов (отверстий) с полем допуска основного вала (рис. 2.4):

Здесь es = 0, ei = - T d ; в зависимости же от требуемого характера соединения выбирают предельные отклонения отверстия (ES, EI).

Предпочтительнее применение системы отверстия: изготовление внутреннего элемента (отверстия) зачастую сложнее и дороже; для обработки отверстий обычно используется мерный режущий инструмент (например, развертки, протяжки), номенклатуру которого следует снижать.

В отдельных случаях выгоднее система вала:

Применения стандартизованных комплектующих, наружные элементы которых надо различным образом (то есть с образованием разных посадок) сопрягать с отверстиями других деталей;

Использования одного и того же вала для получения нескольких различных сопряжений с охватывающими внутренними элементами других деталей;

Использования для изготовления деталей стандартных калиброванных прутков без их механической обработки.

Литература

Белкин В.М. Допуски и посадки (Основные нормы взаимозаменяемости). – М.: Машиностроение, 1992.- 528 с.

Дунин-Барковский И.В. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения. – М.: Издательство стандартов, 1987. - 352 с.

Анухин В.И. Допуски и посадки: Учебное пособие. – СПб.: Питер, 2008. – 207 с.