Допуски изделий и средства измерений
..pdfДопуск [по рис. 13, в или выражениям (10), (Н )]
Наибольший натяг [по рис. 13, е или выражению (27)]
Наибольший зазор [по рис. 13, е или выражению (19а)]
= 30+ (-0,023)= |
= 3 0+ (-0,021) = |
= 29,977 |
=29,979 |
TD= +0,01 - |
Td = 0 - (-0,021) = |
-(-0,023) = 0,033 |
=0,021 |
Nrnax= еа -Е 1 = 0 - (-0,023) = 0,023
шах
s max = ES - e i - +0,01 - (-0 ,0 2 1 ) = max
= 0,031
Наибольшие натяг и зазор оказались такими же, как в приме ре 5, поэтому Ts и Sc см. в предыдущем примере. Посадки, рас смотренные в примерах 5 и 6, одинаковы.
Следует отметить, что предельные размеры отверстий в приме рах 1, 3, 5 одинаковы и изменение характера (посадки) соединения (пример 1 — посадка с зазором, пример 3 — посадка с натягом, пример 5 — переходная посадка) достигается за счет изменений предельных размеров валов. Предельные размеры валов в приме рах 2, 4 одинаковы, а разные посадки (пример 2 — с зазором, при мер 4 — с натягом) получаются за счет изменения предельных размеров отверстий.
1.3.ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ЕДИНОЙ СИСТЕМЫ ДОПУСКОВ
ИПОСАДОК (ЕСДП) ДЛЯ ГЛАДКИХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ
СОЕДИНЕНИЙ
Предельные отклонения отверстий и валов, определяющие до пуски и посадки, устанавливаются стандартами, которые разрабо таны на основе опыта работы промышленности, теоретических и экспериментальных исследований. Совокупность допусков и по садок, оформленных в виде таблиц стандартов, называется систе мой допусков и посадок (СДП).
СДП предназначена для того, чтобы при конструировании можно было выбрать минимально необходимые, но достаточные для прак тики варианты допусков и посадок типовых соединений. Это упрощает конструирование и обеспечивает взаимозаменяемость, которая, в свою очередь, позволяет организовать экономически целесообразное производство промышленных изделий (машин, аппаратов, приборов и т. д.) на основе специализации и широкой кооперации.
СДП делает возможной стандартизацию размерных режущих
иизмерительных инструментов (сверл, зенкеров, протяжек, калибров
идр.) и на этой основе их централизованное производство.
Каждое индустриальное государство имеет свою систему допусков и посадок или использует международную систему ISO. Про мышленность нашей страны с 1929 г. работала по системе ОСТ, а с 1977 г. работает по единой системе допусков и посадок (ЕСДП, ранее ЕСДП СЭВ — система допусков и посадок для стран — членов СЭВ), которая построена на основе международной системы допусков и посадок ISO. Использование системы ISO создает более широкие возможности для промышленной кооперации, промыш ленного и научного обмена между странами и повышает конкурент носпособность продукции на мировом рынке.
Все вышеупомянутые системы допусков и посадок (ISO, ЕСДП, ОСТ) основаны на единых принципах.
П р и н ц и п 1. С п о с о б ы о б р а з о в а н и я п о с а д о к — с и с т е м а о т в е р с т и я и с и с т е м а в а л а .
При образовании посадок различают: размер одной детали — как основной, размер второй детали — как посадочный. Отклоне ние основного размера устанавливается независимо от посадки, значение его определяется степенью точности (квалитетом и клас сом точности) и номинальным размером. Второе отклонение равно нулю: для отверстия — нижнее (EI = 0), а для вала — верхнее
(ES = 0). Отклонение посадочного размера |
зависит не только |
от размера, но и от посадки, предусмотренной |
в соединении. |
Если основной размер принадлежит отверстию, а различные зазо ры и натяги получаются соединением различных валов с основным отверстием, то такие посадки осуществлены в системе отверстия (сис тема основного отверстия). Если же основной размер принадлежит валу, то посадка осуществлена в системе вала (система основного вала).
Системой отверстия (СА) называется такой способ образова ния посадок, при котором для одной степени точности и одного номинального размера предельные размеры отверстия остаются постоянными, а различные посадки обеспечиваются за счет изме нения предельных размеров валов.
Системой вала (СВ) называется такой способ образования по садок, при котором для одной степени точности и одного номи нального размера предельные размеры вала остаются постоянны ми, а различные посадки обеспечиваются за счет изменения пре дельных размеров отверстий.
На рис. 14 показаны два способа образования различных посадок (с зазором, переходная, с натягом): в системе отверстия (см. рис. 14, а) и в системе вала (см. рис. 14, б) и схемы расположения полей допус ков. Для каждого из этих двух способов в стандартах предусмотрены таблицы предельных отклонений размеров деталей.
Характер соединений с одноименными посадками, выполнен ными в СА и в СВ, одинаков, т. е. одинаковыми являются значения предельных зазоров и натягов в соединении. Поэтому системы отверстия и вала являются технически равноценными (равноправ ными). Выбор той или иной системы для посадки определяется конструктивными и технологическими соображениями.
Система отберетия (С А )
Рис. 14
Точные отверстия под посадку обрабатывают размерным ре жущим инструментом (зенкерами, развертками, протяжками
ит. д.) и измеряют калибрами — пробками. Каждый из этих инструментов и калибров предназначен для отверстий определен ного размера.
Точные валы обрабатывают резцами и шлифовальными кругами,
аконтролируют универсальными измерительными средствами (гладкими микрометрами, рычажными скобами и т. д.)
Следовательно, чем больше набор (номенклатура) предельных размеров отверстий, тем больше (по номенклатуре) требуется раз личных размерных инструментов и калибров — пробок. Поэтому экономически выгодно применять такой способ образования по садок, который позволяет уменьшить набор типоразмеров режущих
иизмерительных инструментов. Это — система отверстия. Напри мер, для отверстий, показанных на рис. 14, а, требуется (для трех посадок) три одинаковых набора режущих инструментов и ка либров — пробок, а для отверстий на рис. 14, б — три различных набора, которые будут обходиться дороже при изготовлении. При назначении посадок по системе отверстия снижается, по срав нению с системой вала, себестоимость деталей за счет удешевления инструментов и калибров.
|
Вследствие технико-экономи |
|
ческих преимуществ система от |
|
верстия имеет большее распрос |
|
транение. Однако, в некоторых |
|
случаях применение системы вала |
|
оказывается более выгодным. На |
|
пример, если валы можно исполь |
|
зовать для точной посадки без до |
|
полнительной механической обра |
|
ботки. Промышленность выпускает |
Рис. 15 |
холоднотянутые прутья диамет |
рами от 0,2 до 30 мм высокой точ |
ности и малой шероховатости. Они широко используются в со единениях деталей, и при этом валы механически не обрабатыва ют, а посадки осуществляют только за счет обработки отверстий.
Систему вала также выгоднее использовать в том случае, если на валу одного номинального размера необходимо получить несколько различных посадок. На рис. 15, а показано соединение штифта с крышкой и корпусом. Штифт в одной из деталей обыч но «сидит» свободно (посадка с зазором), а в другой — неподвижно (посадка с натягом). Если детали изготовлены в системе отвер стия (рис. 15, б), то штифт будет ступенчатым; в системе вала — гладким (рис. 15, в). Гладкие штифты удобнее при сборке и дешев ле в изготовлении.
Многие стандартные изделия (подшипники качения, электро двигатели, радиотехнические изделия и др.) поставляются на пред приятия с постоянными (независимыми от посадки) отклонениями. Поэтому посадка должна осуществляться за счет изменения размеров других деталей. Например, требуемые посадки внутреннего кольца подшипника качения будут обеспечиваться изменением размеров вала, т. е. в системе отверстия (рис. 16), а посадки наружного коль ца — изменением размера отверстия, т. е. в системе вала.
П р и н ц и п 2. Р а с п о л о ж е н и е п о л я д о п у с к а о с н о в н о й д е т а л и ( о с н о в н о г о р а з м е р а ) .
Расположение поля допуска основной детали основано на принципе экономии металла, умень шения его массы. Во всех системах допусков и посадок принято одностороннее предельное расположение полей допусков основных раз меров (рис. 17).
Для основного отверстия (т. е. отверстия в сис теме отверстия) это означает, что его нижнее отклонение всегда равно нулю (EI = 0), а верхнее отклонение ES только положительное. Для ос новного вала (т. е. вала в системе вала) это оз начает, что его верхнее отклонение всегда равно нулю (es = 0), а нижнее отклонение ei только отрицательное. Следовательно, поле допуска ос
новного отверстия откладывается вверх, а поле допуска основного вала — вниз от нулевой линии, т. е. в материал детали.
Отклонение основного отверстия условно обозначается в ЕСДП латинской буквой Н (Н6, Н7, Н8 и т. п.); в системе ОСТ — русской буквой А с цифровым индексом или без него (Ар А, А2а, А3 и т . п .). Отклонение основного вала в ЕСДП обознача ется латинской буквой h (h6, h7, h8 и т. п.); в системе ОСТ — русской буквой В (Вх, В, В2а, В3 и т. п.).
П р и н ц и п 3. И н т е р в а л ы р а з м е р о в ( г р а д а ц и я р а з м е р о в ) .
Для упрощения таблиц допусков и посадок близкие но минальные размеры сгруппированы в интервалы, в каждом из которых допуски всех номинальных размеров приняты оди наковыми. Допуски рассчитаны по среднему значению интерва ла, а сами интервалы подобраны так, чтобы допуски для их край них значений отличались от расчетного значения не более чем на 5-8 %.
Кроме основных интервалов для некоторых посадок предус мотрены промежуточные интервалы.
П р и н ц и п 4. Е д и н и ц а д о п у с к а i.
Как показывают экспериментальные данные, погрешности размеров деталей, обрабатываемых различными методами, зависят от режимов и методов обработки (например, черновое точение, чистовое точение, шлифование и др.), а также от значения линей ного размера. В связи с этим допуски изменяются в зависимости от уровня точности (квалитета или класса точности) и значе ния номинального размера. Эта закономерность записывается выражением:
T = a i, |
(39) |
где Т — допуск размера (мкм); а — количество единиц допуска (коэффициент точности), характеризующее изменение допуска в зависимости от уровня точности; i — единица допуска, выража ющая зависимость допуска от номинального размера (мкм).
В ЕСДП единица допуска для размеров до 500 мм (и квалитетов от 5-го до 17-го) выражается зависимостью:
i = 0.453/Д7 + 0,0011>и; |
(40) |
для размеров свыше 500 мм:
i = 0,004£>и + 2,1, |
(41) |
где i — единица допуска (мкм); £>и — среднее геометрическое значение крайних размеров (£>и max, Dи min) интервала, в который входит данный номинальный размер, мм:
А * = д/A im axA i min • |
(42) |
Пример 7. Дано: номинальный диаметр соединения d н с= 53 мм. Требуется определить единицу допуска.
Ре ш е н и е . Размер 53 мм входит в интервал 50-80 мм. По
(42)среднее геометрическое значение для указанного интервала
Ии = VA*maxAimin = ^80 •50 = 63,2 мкм.
По (40) единица допуска
i = 0,45 ^ + 0,00 И)И= 0,453ТбЗ^ + 0,001 •63,2 = 1,86 МКМ.
В системе ОСТ для размеров от 1 до 500 мм единица допуска
i выражается зависимостью: |
|
;=о,5 3/дГ, |
(43) |
где i — единица допуска (мкм); Dc — среднее арифметическое значение крайних размеров (Dh6, Dhm) интервала (мм);
Дс = (Янб + 1)нм)/2 > |
(43а) |
а для размеров свыше 500 до 10 000 мм — зависимостью (40), но вместо Пи надо подставлять Dc по (43а).
П р и н ц и п 5. У р о в н и т о ч н о с т и ( к в а л и т е т ы , к л а с с ы т о ч н о с т и).
Каждая деталь и каждый элемент ее геометрических элемен тов имеют разные назначения и выполняются с различными уров нями точности. Для нормирования точности в ЕСДП предусмот рено 19 квалитетов: 01, 0,1, 2, 3,4, 5, 6, 7,8, 9,10,11,12,13,14,15,16, 17. Квалитет 01 соответствует самому высокому уровню точности, квалитет 17 — самому низкому.
Допуски различных номинальных размеров, но одного квалитета, характеризуются одним уровнем точности. Значения допусков квалитетов от 5-го до 17-го рассчитаны по (39), причем каждому квалитету соответствует определенное значение а. Детали одного номинального размера из-за разных уровней точности могут быть изготовлены с различными допусками, т. е. в выражении (39) единица допуска i постоянна, а величина а переменна (возрастает приближенно по геометрической прогрессии при переходе к более грубым квалитетам). С другой стороны, детали одного уровня точ ности могут иметь различные допуски из-за изменений единицы допуска, т. е. в (39) величина а постоянна, а единица допус ка i переменна. Таким образом, точность размера характеризуется числом единиц допуска а в допуске.
Пример 8. Дано: партия деталей 0 35 мм, изготовленных с допуском Td= 25 мкм, и партия деталей 0 210 мм с Td= 29 мкм. Требуется определить, детали какой партии изготовлены более точно.
Р е ш е н и е. По (39) рассчитаем число единиц допуска для каждого диаметра. Для 0 35 мм
Td 25 мкм
CL — -----—-------------------= 1Ь, i 1,56 мкм
где / = 1,56 мкм — единица допуска для интервала 30-50 мм по (40).
Для 0 210 мм |
29 мкм „ |
Td |
|
а = -г- = |
------- = Ю, |
i |
2,89 мкм |
где i = 2,89 мкм — единица допуска для интервала 180-250 мм по (40).
Таким образом, партия деталей 0 210 мм (а = 10) выполнена более точно, чем детали 0 35 мм (а = 16).
Пример 9. Дано: размер 53 мм. Требуется определить допуск
этого размера для 6-го квалитета. |
i = 1,86 мкм |
Р е ш е н и е . По (40) для размера 53 мм |
|
(см. пример 7). По (39) Т = ai = 10 •1,86 = 18,6 = 19 |
мкм, где а - 10 |
для 6-го квалитета.
В системе ОСТ для нормирования уровня точности размеров от 1 до 500 мм установлено 18 классов точности (2-й класс счита ется основным): 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09,1, 2, 2а, 3, За, 4, 5, 7, 8, 9 (точность уменьшается от 02-го к 9-му классу точности).
По коэффициенту точности (числу единиц допуска) а квалите-
ты (и |
классы |
точности) отличаются друг от друга в среднем |
в 1,6 |
раза, т. |
е. значение допуска изменяется при переходе |
от одного квалитета к следующему по геометрической прогрессии
со знаменателем ф = лЯо = 1,6.
Допуски по квалитетам (и классам точности) применяются для различных целей:
квалитеты 01-4 предусмотрены для инструментального про изводства, в частности, квалитеты 01, 0, 1 — для оценки точности плоскопараллельных концевых мер длины, квалитеты 2-4 — для калибров и особо точных изделий;
квалитеты 4-12 предусмотрены на размеры сопрягаемых деталей, в частности, квалитеты 4, 5 применяют в особо точных соединениях, квалитеты 6, 7 — в точных соединениях, квалитеты 8, 9, 10 — для соединений средней и пониженной точности, a l l , 12 — для достаточно грубых соединений с большими зазорами;
квалитеты 13-17 применяются для несопрягаемых размеров, не входящих в соединение с другими деталями, т. е. для свободных (от посадок) размеров.
Квалитеты и классы точности характеризуют степень точности размера, определяют необходимость применения тех или иных средств и методов обработки конструкционных материалов. На пример, возможные финишные операции для обработки деталей квалитетов от 5-го до 17-го:
квалитеты 5 (валы), 6 (отверстия) — суперфиниш (две опера ции), доводка, обтачивание и растачивание алмазными резцами из эльбора, кермета и др., хонингование (две операции), тонкое шлифование, развертывание тремя развертками, прецизионное пла стическое деформирование;
квалитеты 6 (валы), 7 (отверстие) — чистое шлифование, обта чивание и растачивание на точных станках и прецизионных ав томатах продольного точения, развертывание, протягивание, хо лодная штамповка с зачисткой и калибровкой;
квалитеты 7 (валы), 8 (отверстие) — шлифование понижен ной точности, чистовое обтачивание и растачивание, разверты вание двумя развертками при повышенной глубине отверстия, развертывание одной разверткой при малой глубине отверстия, протягивание;
квалитеты 8, 9 — обтачивание и растачивание на токарных и повышенной точности токарно-револьверных станках, развер тывание одной разверткой после сверления (до 12 мм), зенкерования, расточки, прецизионное фрезерование алмазными фрезами, точное литье под давлением цинковых, магниевых и алюминиевых сплавов (9 квалитет);
квалитеты 10, 11 — обтачивание и растачивание на токарно револьверных станках и автоматах, на неточных токарных станках, зенкерование и сверление в кондукторе, точное литье под дав лением и по выплавляемым моделям, а также в оболочковые
формы, точное прессование и литье деталей из некоторых марок пластмасс;
квалитеты 12, 13 — черновое обтачивание на любых станках, обработка на многорезцовых станках, сверление без кондуктора, нормальное фрезерование и строгание, точность пластмассовых деталей и деталей, получаемых литьем по выплавляемым моде лям и в оболочковые формы;
квалитеты 14-17 — грубая механическая обработка, автомати ческая газовая резка, отрезка пилой, резцом, фрезой, горячая ковка в штампах, горячая вырубка и пробивка, литье в песчаные формы.
П р и н ц и п 6. Н о р м а л ь н а я т е м п е р а т у р а п р и к о н т р о л е .
Допуски и отклонения, указанные в таблицах стандартов, относятся к деталям, размеры которых определяются при темпе ратуре 20 °С.
Градуировка и аттестация всех линейных и угловых мер и из мерительных приборов, а также точные измерения должны про изводиться при нормальной температуре и в условиях, установ ленных ГОСТ 8.050-73.
Стандартом предусмотрены: допускаемые отклонения темпе ратуры деталей и средств измерений от 20 °С (например, для размеров 50-500 мм 6-8-го квалитетов ±1 °С; 9-10-го квалитетов ±2 °С), колебание температуры окружающей среды, время выдержки де талей, освещенность и т. д.
П р и н ц и п 7. П о л я д о п у с к о в п р е д п о ч т и т е л ь
но г о п р и м е н е н и я .
Всоответствии с принципом унификации в системе допусков
ипосадок выделены предпочтительные поля допусков. При на значении посадок следует пользоваться этими полями, а при не возможности обеспечить ими требуемые посадки разрешено при менять остальные поля допусков.
Выделение предпочтительных полей допусков повышает уро вень унификации изделий, облегчает взаимозаменяемость и создает условия для более экономичного производства инструментов, калибров и др.
П р и н ц и п 8. П о л я д о п у с к о в д л я п о с а д о к . Предусмотренные для размеров отклонения (поля допусков) поз
воляют при сборке деталей в узлы и машины обеспечивать необхо димые посадки с зазором, с натягом и переходные.
В ЕСДП установлены правила получения полей допусков, в соответствии с которыми они образуются сочетанием так называе мого основного отклонения и допуска (квалитета).
Основным называется одно из двух предельных отклонений (верх нее или нижнее), которое расположено ближе всего к линии номи
нального размера (к нулевой линии). |
|
|
Если поле допуска размера располо |
Ч> Поле |
5) |
жено выше нулевой линии, то основным |
||
(ближайшим к линии 0-0) будет нижнее |
допуска |
|
отклонение (рис. 18, а), если — ниже, |
|
|
то основным будет верхнее отклонение |
|
|
(рис. 18, б). Из рис. 18 видно, что знак |
Оснобнов 3 |
Поле |
и значение основного отклонения харак |
отклонение g j |
допуска |
теризуют расположение поля допуска от |
|
|
носительно линии номинала (линии 0-0) |
|
|
и позволяют судить о том, для каких по- |
Рис. 18 |
садок (с зазором, натягом, переходных) данное поле можно ис пользовать. Например, если основное отклонение вала будет отри цательным (со знаком «минус»), то предельные размеры вала бу дут меньше номинального, и такие валы применяют, как правило, для посадок с зазором.
На чертежах основные отклонения условно обозначают одной или двумя буквами латинского алфавита: основные отклонения валов — строчными (малыми), а основные отклонения отверстий — прописными (заглавными).