Взаимозаменяемость и нормирование точности презентация

Взаимозаменяемость и точность параметров
На современных машиностроительных заводах детали, как правило, изготавливают независимо друг от друга в одних цехах, а собирают в сборочные единицы и изделия - в других. Несмотря на это, сборка изделия осуществляется без подгонки деталей, а полученные в результате сборки изделия отвечают установленным на них техническим условиям.
Такая организация производства стала возможной благодаря реализации принципов взаимозаменяемости
ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ - свойство независимо изготовленных с заданной точностью деталей обеспечивать возможность сборки в сборочные единицы, а сборочных единиц в механизмы и машины при соблюдении предъявляемых к ним технических требований. При этом должна обеспечиваться нормальная работа механизма.
Взаимозаменяемость обеспечивает:
гарантированное качество продукции.
упрощение процесса сборки, который сводится к простому соединению деталей.
предпосылки к широкой специализации и кооперированию заводов.
возможность организации поточного производства;
упрощение ремонта, который сводится к простой замене детали или узла.

Взаимозаменяемость бывает:
Полная В - позволяет получить заданные показатели качества без дополнительных операция в процессе сборки.
Неполная В - в процессе сборки допускаются операции, связанные с подбором или регулировкой некоторых деталей (селективная сборка - предварительная сортировка годных деталей на размерные группы)
Внешняя В – это взаимозаменяемость по выходным данным узла: по его эксплуатационным показателям и присоединительным размерам (пример – подшипник D, d).
Внутренняя В - взаимозаменяемость отдельных узлов или механизмов, входящих в изделие (пример – подшипник – тела качения и кольца).
Функциональная В – вид взаимозаменяемости, при которой возможны не только сборка и замена при ремонте любых деталей, узлов и механизмов, но и обеспечение их необходимых эксплуатационных показателей и функциональных параметров.
Для обеспечения взаимозаменяемости необходимо, чтобы процессы конструирования машин, обработки деталей и сборки их в узлы осуществлялись в соответствии с определенными правилами и нормами, которые оформляются в виде документа, называемого стандартом.
Стандарт – нормативно–технический документ (ГОСТ, ОСТ, СТП и др), устанавливающий комплекс норм, правил и требований к объекту стандартизации.

ТОЧНОСТЬ В МАШИНОСТРОЕНИИ
Точность в технике – это степень приближения истинного значения параметра изделия к его заданному значению.
Для обеспечения взаимозаменяемости и качества функционирования изделия необходимо нормировать требование к точности по геометрическим параметрам, к которым относятся:
точность размеров или нормированные допуски; Размер каждого элемента детали должен находиться в определенных пределах и может отличаться от заданного не больше, чем на установленную величину. Нормирование точности размера заключается в указании возможных отклонений от заданного значения.
точность формы и расположения поверхностей; Элементы детали должны иметь заданную номинальную геометрическую форму (плоскость, цилиндр, конус, сферу и т. д.) и каждый элемент детали должен быть расположен относительно других в заданном положении.
шероховатость и волнистость поверхностей. Нормировать точность для шероховатости поверхности – это значит установить допускаемые значения микронеровностей на рассматриваемых поверхностях.

Классификация соединений
Разнообразные виды соединений деталей машин классифицируются на группы: по форме соединяемых поверхностей; по характеру контакта; по степени свободы взаимного перемещения.
По форме соединения бывают:
гладкие (цилиндрические и конические);
резьбовые (цилиндрические и конические);
зубчатые (цилиндрические, конические, винтовые, червячные);
шлицевые (прямобочные и эвольвентные);
плоские или с плоскими стыками (например, шпоночное соединение);
сферические (например, тела качения в подшипнике).
По характеру контакта соединения бывают: с поверхностным контактом (гладкие, резьбовые и шлицевые); с линейным контактом (зубчатое соединение); с точечным контактом (сферическое соединение).
По степени свободы взаимного перемещения соединения бывают: подвижные; неподвижные неразъемные; неподвижные разъемные.

Основные понятия допусков и посадок
Основные понятия удобнее рассматривать на примере гладких соединений.
ГОСТ 25346-89 Основные нормы взаимозаменяемости. ЕСДП. Общие положения, ряды допусков и основных отклонений.
ГОСТ 25347-82 Основные нормы взаимозаменяемости. ЕСДП. Поля допусков и рекомендуемые посадки (числовые значения)
1. Поверхности деталей бывают сопрягаемые и несопрягаемые.
Сопрягаемые – это поверхности, по которым детали соединяются в сборочные единицы, а сборочные единицы в механизмы.
Несопрягаемые или свободные – это конструктивно необходимые поверхности, не предназначенные для соединения с поверхностями других деталей.
2. Все элементы деталей сводятся к 2-м: ВАЛ и ОТВЕРСТИЕ
Внутренние цилиндрические поверхности, а также внутренние поверхности с параллельными плоскостями являются охватывающими и условно называются ОТВЕРСТИЯМИ. Диаметры отверстий обозначают D.
Наружные поверхности являются охватываемыми и условно называются ВАЛАМИ, обозначают d.
Остальные, - которые не относятся ни к валу, ни к отверстию

3. Размер - числовые значения линейной величины в выбранных единицах измерения.
Размеры делятся на номинальные, действительные и предельные.
Номинальный размер (D – отверстия, d - вала) – размер, проставляемый на чертеже.
Это размер полученный конструктором при проектировании изделия, в результате расчета и округленный по нормативному ряду обычно в большую сторону в соответствии со значениями, указанными в ГОСТе 8032-84 «Предпочтительные числа и ряды предпочтительных чисел».
Номинальный размер служит началом отсчета отклонений, относительно которого, определяют предельные размеры.
Сопрягаемые поверхности (детали соединения) на чертеже имеют общий номинальный размер.

Действительный размер – размер элемента, установленный измерением с допускаемой погрешностью.
Предельные размеры детали – два предельно допускаемых размера, между которыми должен находиться или которым может быть равен действительный размер годной детали.
Наибольший предельный размер – наибольший допустимый размер элемента: отверстия - Dmax = D + ES, вала - dmax = d + es;
Наименьший предельный размер – наименьший допустимый размер элемента: отверстия - Dmin = D + EI; вала - dmin = d + ei

Допуск (T) – Разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами (или абсолютная величина алгебраической разности между верхним и нижним отклонениями):
TD - допуск отверстия, Td – допуск вала.
Допуск всегда положителен.
Он определяет допускаемое поле рассеяния действительных размеров годных деталей в партии, т.е. характеризует точность, с которой должен быть выполнен размер при изготовлении детали.
TD = Dmax – Dmin = ES – EI;
Td = dmax – dmin = es –ei.

5. Отклонение – алгебраическая разность между предельным размером и соответствующим номинальным размером
Различают верхнее отклонение и нижнее отклонение.
Верхнее отклонение – алгебраическая разность между наибольшим предельным и соответствующим номинальным размерами:
ES - отверстия, ES = Dmax – D,
es – вала, es = dmax – d.
Нижнее отклонение – алгебраическая разность между наименьшим предельным и соответствующим номинальным размерами:
EI – отверстия, EI = Dmin – D
ei – вала, ei = dmin – d.

6. Допуски изображают графически в виде полей допусков.
Нулевая линия – линия, соответствующая номинальному размеру, от которой откладывают отклонения размеров при графическом изображении допусков и посадок.
Поле допуска – поле, ограниченное верхним и нижним отклонениями.
Поле допуска определяется значением допуска и его положением относительно номинального размера (нулевой линии).

ПОСАДКИ
В машинах и механизмах соединения деталей могут быть подвижными или неподвижными
Посадкой называется характер соединения деталей, определяемый величиной получающихся в нем зазоров или натягов.
Зазором S – называется разность размеров отверстия и вала, если размер отверстия больше размера вала, S = D – d.
Натягом N называют разность размеров вала и отверстия до сборки,
N = d – D.

В соответствии с характером соединения отверстия и вала посадки подразделяются на три группы: с зазором, с натягом, переходные.
Посадки с зазором обеспечивают зазор в соединении, характеризуются наибольшим и наименьшим зазорами, поле допуска отверстия расположено над полем допуска вала.
наибольший зазор Smax равен: Smax = Dmax – dmin = ES – ei.
наименьший зазор Smin равен: Smin = Dmin – dmax = EI - es.
Допуск посадки: Ts = Smax – Smin = TD + Td.

Посадки с натягом обеспечивают натяг в соединении, характеризуются предельными натягами, поле допуска вала расположено над полем допуска отверстия.
Для образования натяга диаметр вала до сборки обязательно должен быть больше диаметра отверстия. В собранном состоянии диаметры обеих деталей в зоне сопряжения уравниваются (за счет упругих деформаций).
наибольший натяг Nmax равен: Nmax = dmax – Dmin = es – EI;
наименьший натяг Nmin равен: Nmin = dmin – Dmax = ei – ES.
Допуск посадки: TN = Nmax – Nmin = TD + Td.

Переходные посадки дают возможность получать в соединении как зазор, так и натяг, поля допусков отверстия и вала перекрываются.
Основной особенностью переходных посадок является то, что в соединениях деталей, относящихся к одним и тем же партиям, могут получаться или зазоры, или натяги.
Переходные посадки характеризуются наибольшими зазорами и наибольшими натягами:
Smax = Dmax – dmin = ES – ei;
Nmax = dmax – Dmin =es – EI.
Допуск переходных посадок: TS,N = Smax + Nmax = TD + Td.

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ЕСДП
1. Основание системы. Таблицы допусков и посадок составлены в системе отверстия H и в системе вала h.
Система отверстия – H: предельные размеры отверстия остаются постоянными, а различные посадки осуществляются за счет изменения предельных размеров валов. Основной деталью в системе отверстия является отверстие.
В системе отверстия всегда EI = 0, а ES > 0.
Система отверстия получила наибольшее распространение, благодаря своим преимуществам:
1. Требует меньшие запасы по номенклатуре типоразмеров дорогостоящего режущего и измерительного инструментов для обработки и измерения отверстий;
2. Является экономически выгодной, т. к. отверстия изготовить сложнее;
3. Назначается всегда на размеры шеек валов для установки на вал подшипников качения.

Система вала. Основной деталью в системе вала является вал, т.е. предельные размеры валов остаются постоянными, а различные посадки осуществляются за счет изменения предельных размеров отверстий
В системе вала es = 0, а ei <0.
СВ имеет ограниченное применение и назначается в следующих случаях:
1. Если на одном диаметре вала установлено 2 и более деталей с отверстиями разных посадок;
2. СВ назначается всегда на размеры отверстий в корпусах редукторов, для установки наружной обоймы подшипника качения.
3. Если для валов используется калиброванный материал (серебрянка).

2. Интервалы размеров. ЕСДП оформлена в виде таблиц (ГОСТ 25346-89), где в строках указаны интервалы номинальных размеров, в колонках – поля допусков и соответствующие им предельные отклонения.
Различают следующие диапазоны размеров:
малые размеры до 1мм;
средние размеры св.1 до 500мм;
повышенные размеры св. 500 до 3150мм;
большие размеры св.3150 до 10000мм;
очень большие размеры св.10000 до 40000мм.
Для удобства составления таблиц и пользования ими весь диапазон средних размеров разбит на 13 основных интервалов:
от 1 до 3мм, св. 3 до 6мм, св. 6 до 10мм, … св.400 до 500мм.
При пользовании таблицами ЕСДП надо обратить внимание, что последняя цифра (число) относится к данному интервалу.

3. Единица допуска
Точность размеров определяется допуском – с уменьшением допуска, точность повышается, и наоборот.
В качестве единицы точности установлена единица допуска i, с помощью которой выражена зависимость точности от номинального размера.
Для размеров до 500 мм единицу допуска вычисляют по формуле в мкм (см),
где
- среднегеометрическое значение из крайних значений каждого интервала номинальных размеров.
В таблицах ГОСТа 25346-89 приведены числовые значения допусков подсчитанных с учетом единицы допуска.

4. Ряды точности / Квалитет – это совокупность допусков, соответствующих одинаковой степени точности для всех номинальных размеров.
Величина допуска в стандартах задается через квалитеты точности.
При одном и том же значении номинального размера с увеличением номера квалитета значение допуска увеличивается. В ЕСДП предусмотрено несколько рядов точности, называемых квалитетами. Для размеров от 1 до 500 мм установлено 20 квалитетов:
1; 0; 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10; 11; 12; 13; 14; 15; 16; 17; 18.
Допуски в каждом квалитете ЕСДП обозначаются двумя буквами латинского алфавита IT c добавлением номера квалитета: IT5, IT10, где IT – допуск; 5,10 – номер квалитета.
Допуск для квалитетов устанавливают по формуле: T = ki, где k – число единиц допуска, в пределах одного квалитета постоянно. На рис. 2 дано применение квалитета точности.

5. Поля допусков отверстий и валов.
Поле допуска образуется сочетанием основного отклонения и квалитета
Для образования посадок в ЕСДП стандартизованы (независимо друг от друга) два параметра, из которых образуются поля допусков:
Основные отклонения валов и отверстий для определения положения поля допуска относительно нулевой линии.
Квалитет – величина допуска.
В качестве ОСНОВНОГО ОТКЛОНЕНИЯ принято отклонение, ближайшее к нулевой линии.
Основные отклонения обозначаются одной, а в отдельных случаях двумя буквами латинского алфавита:
прописными (А, В, С...) – для отверстий, строчными (а, в, с...) – для валов.
Условное обозначение полей допусков состоит из указания основного отклонения и номера квалитета:
h7, d8 - валы, H7,D8 – отверстия.

Схема основных отклонений

6. Температурный режим.
Стандартные допуски и посадки относятся к деталям, размеры которых определены при нормальной температуре равной 200С.
Если температура отличается от 200С, то необходимо определить, в какой мере значение размера при другой температуре отличается от размера при 200С и внести поправку:
где l – измеряемый размер;
α - коэффициент линейного расширения материала.
Это называется «приведение размера».

7. Нанесение предельных отклонений размеров на чертежах деталей. Обозначение посадок
В соответствии с ГОСТ 2.307 – 68 предусмотрено три способа указаний отклонений:
Числовым значением предельных отклонений
Условными обозначениями полей допусков
Комбинированный или смешанный способ
Для свободных размеров детали, т.е. размеров с неуказанными допусками требования к точности указываются в технических требованиях на деталь записью:
H14; h14; ±IT14/2
Обозначение посадки на сборочном чертеже состоит из указаний полей допусков сопрягаемых деталей, которые оформляется в виде простой дроби: в числителе указывается поле допуска отверстия; в знаменателе – поле допуска вала.