Відхилення розмірів. Стандартизація допусків.

Из названия курса вытекают вопросы, подлежащие изучению.

Рассмотрим основные определения.

Взаимозаменяемостью изделий и их частей называется их свойство равноценно заменять при использовании любой из множества экземпляров изделий и их частей другими однотипными экземплярами.

Стандартизация – это установление и применение конкретных правил и требований с целью упорядочения деятельности человека в определённой области.

Основные цели стандартизации: обеспечить экономичность, оптимальность, безопасность.

Стандарт – это нормативно-технический документ по стандартизации, устанавливающей комплекс норм, правил, требований к объекту стандартизации и утверждённый компетентным органом.

Государственные стандарты обозначаются так: ДСТУ.

Для решения вопросов стандартизации в международных масштабах существуют стандарты ISO.

Под точностью изготовления изделия понимают степень соответствия контролируемых параметров их заданным значениям.

Этот контроль осуществляется с помощью измерительных средств различных типов.

Таким образом, курс ВСТИ является комплексным и предназначен для осуществления вопросов обеспечения точности основных параметров изделий. В машиностроении это геометрические параметры: точность линейных размеров; точность формы и взаимного расположения поверхностей их шероховатость и волнистость.

Мероприятия, разрабатываемые в курсе ВСТИ конечной своей целью, ставят обеспечение высокого качества продукции.

Качество продукции – это совокупность показателей, определяющих пригодность изделий для удовлетворения определённых потребностей в соответствии с их назначением.

Показатели качества:

- показатели назначения, характеризующие эффект от использования продукции;

- показатели надёжности и долговечности;

- показатели технологичности в изготовлении и ремонте;

- эстетические показатели;

- показатели стандартизации и унификации;

- патентно-правовые показатели.

В условиях современной промышленности качество изделий можно обеспечить только путём стандартизации и строгого контроля на соответствии этих изделий стандартам

Особенно важное значение имеет стандартизация в международных масштабах, когда в широких масштабах осуществляется международная торговля.

Изготовление однотипных изделий машиностроения в различных странах по одинаковым стандартам значительно обеспечивает эксплуатацию, обслуживание и ремонт импортной продукции.

Элементы стандартизации и унификации применялись ещё в древнейшие времена. Около 5000 лет назад египтяне изготавливали пирамиды из блоков строго определённых размеров. Древние римляне строили водопроводы из труб определённого диаметра.

В 14-15 веках в Венеции было организовано поточное производство торговых и военных кораблей (Корпус судна двигался по каналу, при этом на нём тактировали элементы конструкции).

В России возникновение промышленной стандартизации относится к началу 18 века, когда Пётр I ввёл строительство кораблей единых серий.

России принадлежит приоритет в организации взаимозаменяемого производства в металлообрабатывающей промышленности. В 1761 г. впервые в мире на тульском и ижевском оружейных заводах было организованно массовое производство ружей.

В 20 веке метод взаимозаменяемости нашёл широкое применение в промышленности.

Взаимозаменяемостью изделий и их частей или других видов продукции называется их свойство равноценно заменять при использовании любой из множества экземпляров изделий, их частей другим однотипным экземпляром.

Различают следующие виды взаимозаменяемости:

- полная;

- неполная;

- (групповая);

- внешняя;

- внутренняя;

- функциональная.

Наиболее широко применяют полную взаимозаменяемость. Это вид взаимозаменяемости, при которой обеспечивается возможность беспригоночной сборки или замены при ремонте любых независимо изготовленных с заданной точностью однотипных деталей в составные части, а последних – в изделия при соблюдении предъявленных к ним технических требований по всем параметрам качества.

Свойство собираемости и возможности равноценной замены позволило на машиностроительных заводах серийного и массового производства изготовлять детали в одних цехах, а собирать их в узлы в других независимо друг от друга.

При сборке используют стандартные крепёжные детали, подшипники качения, электротехнические, резиновые и пластмассовые изделия, унифицированные агрегаты, получаемые по кооперации.

Несмотря на это, при полной взаимозаменяемости сборка осуществляется без доработки деталей.

Полная взаимозаменяемость имеет следующие преимущества:

- упрощается процесс сборки;

- сборочный процесс легко автоматизировать и организовать поточное производство;

- возможна широкая специализация и получение деталей и узлов по кооперации с других заводов;

- упрощается ремонт изделий, т.к. любая износившая деталь может быть заменена новой.

Однако полную взаимозаменяемость экономически не целесообразно применять при очень высокой точностью деталей. В этом случае прибегают к селективной сборке.

При этом детали обладают неполной взаимозаменяемостью.

В случае неполной взаимозаменяемости требуемой точностью обладает установленная заранее часть изделий.

Сюда же относится групповая взаимозаменяемость, когда требуемая точность обеспечивается только в пределах сортировочных групп изделий (например, шарики подшипников, плунжерные пары топливных насосов).

В случае внешней взаимозаменяемости изделия взаимозаменяемы по присоединяемым поверхностям (например, электродвигатели).

В случае внутренней взаимозаменяемости взаимозаменяемы составные части изделия (например, шарики одного подшипника).

Под функциональной взаимозаменяемостью понимается взаимозаменяемость изделий по эксплуатационным показателям (например, мощность и обороты электродвигателя, ремонтные поршни к двигателям внутреннего сгорания).

Уровень взаимозаменяемости производства может характеризоваться коэффициентом взаимозаменяемости К_В, равным отношению трудоёмкости изготовления взаимозаменяемых деталей и частей к общей трудоёмкости изготовления изделия. Значение коэффициента может быть различным. Однако степень его приближения к единице является объективным показателем высокого технического уровня производства.

Различают поверхности сопрягаемые и несопрягаемые. Сопрягаемые контактируют друг с другом. Несопрягаемые или свободные поверхности друг с другом не контактируют.

Сопрягаемые поверхности условно подразделяют на валы – или охватываемые наружные поверхности и отверстия - или охватывающие внутренние поверхности.

В узлах и машинах детали образуют соединения.

Соединение – это совокупность двух или нескольких деталей, взаимно подвижных или неподвижных.

Различают соединения подвижные или неподвижные, разъёмные или неразъёмные.

В машиностроении применяются следующие основные типы соединений: гладкие цилиндрические, конические, зубчатые, резьбовые, шлицевые, шпоночные, сварные, клеевые, пленочные.

Любая деталь и поверхность характеризуется линейными или угловыми размерами.

Размер – это числовое значение линейной или угловой величины, выраженное в принятых единицах.

В системе СИ основной линейной единицей является м, угловой – рад.

Однако в машиностроении общепринятыми единицами являются мм, мкм, град.

Различают: - номинальные размеры;

- действительные размеры;

- предельные размеры.

Номинальный размер – это основной размер, определяемый исходя из функционального назначения детали или изделия, относительно которого определяют предельные размеры и отсчитывают отклонения.

Номинальный размер проставляется на чертежах.

Номинальный размер определяют либо расчётным путём на основе кинематических, геометрических, прочностных или иных расчётов, либо на основе опыта по аналогичным с другими изделиями.

Различают номинальный размер детали соединения, – т.е. общий размер для соединяемых деталей.

Полученное значение номинального размера следует округлять до ближайшего из ряда предпочтительных размеров в соответствии со СТ СЭВ 514-77 «Нормальные линейные размеры». Этот стандарт соответствует рекомендациям ISO.

Размеры в диапазоне от 0,001 до 20000 мм. построены на основании предпочтительных чисел, состоящих в геометрической прогрессии со знаменателем с некоторым округлением значения φ_n.

Установленны четыре основных ряда предпочтительных чисел со знаменателями.

Ряд R5 = 1,5849 ≈ 1,6;

Ряд R10 = 1,2589 ≈ 1,25;

Ряд R20 = 1,122 ≈ 1,12;

Ряд R40 = 1,0593 ≈ 1,06.

В отдельных обоснованных случаях допускается применение рада R80 = ≈ 1,03.

Выше стоящий ряд является более предпочтительным. Наиболее предпочтительными являются размеры из ряда R5.

Каждая деталь имеет действительный размер – это размер, полученный в результате измерения с допустимой погрешностью измерения.

Предельные размеры – это больше или меньше размеры, которым должен соответствовать действительный размер.

Если действительный размер лежит в интервале, ограниченным наибольшим и наименьшим предельными размерами, деталь годная, если выходит из этого размера – брак.

Исходя из конструктивных и технологических соображений размеры условно разделяют: на габаритные; координирующие; сборочные; монтажные; технологические.

На практике невозможно изготовить деталь без погрешностей с абсолютной точностью.

Точность изготовления изделий – это степень соответствия контролируемых параметров заданным значениям.

Она характеризуется погрешностью изготовления

∆X = X_д – X_пр,

где X_д – действительное значение параметра;

X_пр – предписанное технической документацией значение его (номинальное).

На практике нет необходимости стремиться к полному устранению погрешностей. Это неоправданно увеличит стоимость изделий.

Важно чтобы погрешности не превышали определённых, заранее заданных значений.

Различают следующие основные виды отклонений геометрических параметров:

- отклонения размеров;

- отклонения формы и расположения поверхностей.

>1000;

- волнистость - это совокупность неровностей, отношение шага которых к высоте лежит в пределах 40…1000;

- шероховатость поверхности – совокупность неровностей с относительно малыми шагами, для которых S/H<40. Она определяется в пределах базовой длины.

Волнистость и шероховатость образуют рельеф поверхности.

волнистость

Графически эти отклонения можно изобразить рисунком.

Отклонения формы

шероховатость

Причины возникновения погрешностей:

- неточности оборудования и приспособлений;

- неточности инструмента;

- неточности заготовок;

- нестабильность режимов обработки;

- погрешности измерения.

На практике допускаемые значения погрешностей следует позначать так, чтобы без ущерба для функционального назначения изделия стоимость его изготовления была минимальной.

Предельные отклонения; определения, обозначения и простановка на чертежах. Допуск размера. Поля допусков и схематическое их изображение.

Зарисуем схематически сопряжение вала и отверстия.

Условно принято все обозначения, касающиеся отверстий записывать большими буквами, а все обозначения, касающиеся валов – малыми буквами.

D – номинальный диаметр отверстия.

d – номинальный диаметр вала.

В предыдущей лекции мы отметили, что номинальный размер – это основной размер, определяемый исходя из функционального назначения детали или изделия, относительно которого определяют предельные размеры и отсчитывают отклонения.

Номинальный размер проставляют на чертежах.

D_max – наибольший предельный размер отверстия.

D_min – наименьший предельный размер отверстия.

d_max – наибольший предельный размер вала.

d_min – наименьший предельный размер вала.