Допуски изделий и средства измерений
..pdfА. Б. Романов
Попуски изделий и средства измерений
СПРАВОЧНИК
для учащихся ПТУ, техникумов
и молодых рабочих
ПОЛИТЕХНИКА
ИЗДАТЕЛЬСТВО
Санкт-Петербург 2003
УДК 621.753.1:531.7
ББК 34.41
Р69Ъ
Федеральная программа книгоиздание России
Романов А. Б.
Р69 Допуски изделий и средства измерений: Справочник для учащихся ПТУ, техникумов и молодых рабочих. — СПб.: Политехника, 2003. — 291 с.: ил.
ISBN 5-7325-0641-1
Справочник содержит материалы по допускам и посадкам гладких соединений, допускам резьбовых, шлицевых, шпоночных деталей, зубчатых
ичервячных передач, основные характеристики распространенных измери тельных средств. В книге даны краткие сведения по точности и средствам контроля, необходимые большинству рабочих при изготовлении, сборке
иремонте машин и механизмов; содержится большое количество примеров, облегчающее чтение чертежей, расшифровку обозначений, выбор измери тельных средств. Содержание книги соответствует программе по допускам
ипосадкам профессионально-технических училищ и техникумов.
УДК 621.753.1:531.7 ББК 34.41
ISBN 5-7325-0641-1 |
© А. Б. Романов, 2003 |
П р е д и с л о в и е
Современный уровень промышленных изделий и эффективное использование их в значительной степени зависит от профессио нальной подготовленности рабочих и техников, передовые пред ставители которых традиционно отличались и отличаются высо кой технической культурой.
Рабочий завершает длительный цикл создания изделия, и от его умения и знаний в конечном счете зависит качество вы пускаемых машин и приборов.
Развитие промышленности приводит к постоянному повыше нию требований к уровню взаимозаменяемости, точности, техни ческого контроля, увеличению информативности и насыщенности чер тежей и другой документации. Поэтому особенно важной при со временной тенденции к оживлению промышленного производства становится задача подготовки и повышения квалификации рабо чих, особенно молодых, по допускам, посадкам и техническим из мерениям.
Именно этой цели отвечает данная книга, основное содержание которой согласовано с программой учебной дисциплины «Допуски и посадки», изучаемой при подготовке рабочих и повышении ква лификации на высшие разряды.
Справочник состоит из двух глав. В первой главе рассмотрены общие принципы взаимозаменяемости, основные понятия о допус ках и посадках для гладких цилиндрических соединений, отклоне ния и допуски формы и расположения поверхностей, шерохова тость поверхностей, допуски резьбовых, шпоночных и шлицевых деталей, допуски углов и конусов, допуски зубчатых и червячных колес и червяков, приведены начальные сведения о размерных це пях и методах их решения. Во второй главе даны понятия о выбо ре измерительных средств, рассмотрены плоскопараллельные кон цевые меры длины, калибры для цилиндрических деталей, универ сальные измерительные средства, приведены сведения о средствах измерения отклонений формы, расположения и шероховатости по верхностей, а также резьбовых, шпоночных, шлицевых деталей и зубчатых колес.
Справочник не предназначен для систематического чтения, однако некоторые проблемы здесь рассмотрены довольно подроб но (см., например, пп. 1.1-1.4 и др.), и эти параграфы могут быть использованы не только для получения справки, но и для изучения вопроса. С целью облегчения пользования справоч ным материалом книга снабжена достаточным количеством числовых примеров, иллюстрирована подробными рисунками; в каждой таблице даны варианты использования тех или иных данных. Кроме того, для удобства пользования справочником
все справочные таблицы с числовыми данными расположены
в |
конце каждого параграфа, |
поэтому читателю, знакомому |
с |
теорией, нет необходимости |
обращаться к основному текс |
ту, и он может пользоваться только справочными таблицами. Ограниченность объема издания потребовала некоторого огра
ничения числовых данных: допуски цилиндрических деталей даны до размеров 500 мм, резьбовых, шлицевых деталей — от 5 мм до 90 мм, зубчатых колес — при значениях модуля от 1 мм до т = = 6,3 мм.
Г л а в а 1
ДОПУСКИ ИЗДЕЛИЙ
1.1.ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ В МАШИНОСТРОЕНИИ
Вмашиностроении при сборке машин и агрегатов используют ся детали и сборочные единицы собственного производства, а так же изделия (крепежные детали, корпуса, шарикоподшипники, рези нотехнические изделия и др.), поставляемые специализированны ми предприятиями в порядке кооперации. При этом сборка деталей
всборочные единицы и сборочных единиц в машину производится без дополнительной механической обработки, т. е. без пригонки одной детали к другой.
Такая экономичная технология изготовления машин возможна благодаря применению принципа взаимозаменяемости. Сборка при использовании принципа взаимозаменяемости становится дешев ле, поддается механизации и автоматизации (на сборке могут при меняться роботы). Кроме того, взаимозаменяемость обеспечивает надежную и экономичную эксплуатацию любой машины благода ря быстрой и простой замене пришедшей в негодность детали ана логичной запасной деталью.
Взаимозаменяемостью называется принцип конструирования, производства и эксплуатации изделий, обеспечивающий возмож ность сборки машин или замены деталей при ремонте другими такими же экземплярами без пригонки при условии выполнения технических требований и достижения изделием заданных экс плуатационных показателей.
Детали и изделия будут взаимозаменяемы, если их размеры, форма поверхности, отклонения в расположении поверхностей, свойства материала и другие количественные характеристики будут нахо диться в заданных пределах, в пределах допусков. Такие детали и изделия приобретают некоторое свойство, благодаря которому их легко монтировать и заменять, обеспечивая качественную рабо ту машины.
В настоящее время все производства работают с использовани ем принципа взаимозаменяемости. Без этого принципа невозмож но осуществить специализацию и кооперацию, которые являются важнейшими средствами технического прогресса.
Различают полную (100%-ную) взаимозаменяемость и непол ную или ограниченную взаимозаменяемость.
При полной взаимозаменяемости все сборочные единицы и де тали могут быть собраны в изделия без дополнительной обработ ки, подбора или регулировки. Сборочные единицы или машины, у которых некоторые сопрягаемые детали требуют подборки
или применения компенсаторов (или некоторой дополнительной обработки), называются изделиями с ограниченной взаимозаменяе мостью. Например, подшипники качения по присоединительным размерам обладают полной взаимозаменяемостью, их можно без подбора заменить аналогичными. Шарик или ролик в подшипни ке просто заменить нельзя, так как в зависимости от размеров при обработке они собираются с соответствующими кольцами (так называемая селективная сборка). Поэтому шарики и кольца под шипников ограниченно взаимозаменяемы.
Неполная взаимозаменяемость позволяет увеличить допуски на изготовление деталей и используется в тех случаях, когда пол ную взаимозаменяемость обеспечить технологически невозможно или экономически нецелесообразно.
Беспригоночная сборка деталей зависит от геометрических па раметров (размеров, отклонений и т. д.), и поэтому говорят о взаи мозаменяемости по геометрическим параметрам. Однако на каче ственную работу сложной машины влияет и ряд других факторов, поэтому взаимозаменяемость распространяется также на механи ческие, физико-химические, электрические, магнитные, оптические и другие функциональные параметры.
Взаимозаменяемость, при которой обеспечиваются оптимальные эксплуатационные показатели изделий за счет установления допу стимых отклонений функциональных параметров, называют функ циональной.
Для обеспечения функциональной взаимозаменяемости уста навливают связи (зависимости) эксплуатационных показателей изделия и функциональных параметров. Затем, используя полу ченные значения, находят допустимые изменения (требуемую точ ность) параметров, исходя из возможных изменений эксплуата ционных показателей в течение определенного времени работы машины.
Обеспечение взаимозаменяемости не требует изготовления деталей с наивысшей точностью. Точность должна быть опти мальной с учетом требований производства и эксплуатации. П.о- вышение точности изготовления деталей оказывает большое вли яние на трудоемкость изготовления, удорожает технологию про изводства, снижает производительность труда и часто требует применения специального оборудования. Зависимость между стоимостью изготовления и точностью выражается кривой гипер болического типа, т. е. при определенных условиях небольшое из
менение точности приводит к значительному увеличению стои мости.
Изготовить детали абсолютно одинаковыми невозможно, да в этом и нет необходимости. Детали, изготовленные по одному чертежу, имеют различные размеры и формы. Такое колебание
(изменение) размеров и иных параметров деталей характеризует точность изготовления.
Границы колебаний размеров детали устанавливаются допуска ми (предельными отклонениями), которые, в свою очередь, ограни чивают следующие виды погрешностей изготовления деталей:
погрешности размеров (нестабильность размеров); погрешности формы поверхностей (овальность, конусность
и другие отклонения от правильной формы); погрешности взаимного расположения поверхностей (отклоне
ния от соосности ступеней вала, отклонение от перпендикулярнос ти торца к отверстию и т. д.);
волнистость поверхностей (волны с относительно большими шагами); шероховатость поверхностей (совокупность микронеров ностей с малыми шагами).
Указанные погрешности при изготовлении деталей возникают из-за неточностей металлообрабатывающих станков, нестабильно сти размеров и формы заготовок, погрешностей приспособлений
ирежущих инструментов, неточности измерений и других фак торов.
Взависимости от характера проявления погрешности могут быть систематическими (постоянные или изменяющиеся по из вестным зависимостям) и случайными (непостоянные по величине
инаправлению). Взятые в совокупности случайные погрешности подчиняются определенным законам распределения по частоте появления того или иного значения погрешности, поэтому при описании таких погрешностей используют зависимости теории
вероятностей.
Действие случайных погрешностей приводит к колебанию (рас сеянию) размеров деталей при изготовлении, действие системати ческих погрешностей — к перемещению (сдвигу) зоны рассеяния.
Соответствие отклонений и погрешностей, появляющихся при обработке, заданным на чертеже допускам устанавливают с помощью различных измерительных средств.
1.2. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О ДОПУСКАХ И ПОСАДКАХ *
Поверхности деталей для машин и агрегатов имеют различную форму: цилиндрическую, коническую, плоскую и т. д. Две детали, одна из которых входит в другую, образуют соединение. На рис. 1 представлены виды соединений: а — гладкое цилиндрическое; б — плоское; в — коническое. Соприкосновение деталей в соеди нении происходит по поверхностям, называемым сопрягаемыми; другие поверхности будут несопрягаемые.
Одна из сопрягаемых поверхностей является охватывающей (внешней по отношению к другой), вторая — охватываемой (внут-
* Основные положения, термины и определения, относящиеся к допускам и по садкам, даны в ГОСТ 25346-89 «Единая система допусков и посадок. Общие поло жения, ряды допусков и основных отклонений».
ОхВатыВаемые поверхности
ОхбатыВающие поверхности
Рис. 1
ренней). Охватывающую поверхность (цилиндрическую у круг лых и две плоскости у плоских деталей) называют отверстием, охватываемую — валом (рис. 2). Эти поверхности характеризуются размером — диаметром у цилиндрических деталей или расстоя нием между плоскостями у плоских деталей. Термины «отверстие» и «вал» могут относиться также и к несопрягаемым поверхнос тям.
Детали соединений в изделии могут быть подвижны относи тельно друг друга (например, вал вращается во втулке или шток перемещается поступательно в направляющих) или неподвижны (например, шпонка в шпоночном пазу вала или втулка подшип ника скольжения в корпусе). При этом в зависимости от условий эксплуатации предусматривают различные степени подвижности деталей (например, свободное или плотное вращение) или степени прочности неподвижных соединений (сборка или разборка деталей осуществляется с различными усилиями). Такой характер соеди нения зависит от соотношения размеров охватывающих и охва тываемых поверхностей. Таким образом, разность между разме-
(бала)
Рис. 2
Рис. 3
рами отверстия и вала определяет характер соединения или по садку, т. е. большие или меньшие степени подвижности или проч ности соединения.
Если размер отверстия D больше размера вала d, то разность между ними, характеризующая степень подвижности деталей, на зывается зазором и обозначается S (рис. 3), т. е.
S = D - d . |
(1) |
Если до сборки размер вала d больше размера отверстия D, то разность между ними, характеризующая степень прочности со единения деталей после сборки, называется натягом и обознача ется N (рис. 4), т. е.
N = d - D . |
(2) |
При сборке (например, запрессовкой) таких деталей размер от верстия несколько увеличивается, а размер вала уменьшается, так что размеры соединяемых поверхностей оказываются одина ковыми. Вследствие деформации поверхности деталей прижи маются с определенным усилием, которое препятствует относитель ному смещению и обеспечивает неподвижность и прочность соеди нения.
Если при расчете S (1) получится отрицательная величина, то это означает, что размер вала больше размера отверстия (d > £>), т. е. в соединении получается не зазор, а натяг. Аналогично, отри цательное значение N при расчете (2) указывает на наличие в со единении зазора. Таким образом, зазор при необходимости можно представить как отрицательный натяг (S = -N ), а натяг — как отрицательный зазор (N = -S).
Размеры деталей на чертежах и в таблицах записывают в виде отклонений от их номинальных значений.
Номинальным размером называется указываемый на чертеже нормальный линейный размер по стандарту. Для получения номи нального размера деталь рассчитывают на прочность (жесткость, устойчивость и т. п.) и полученный размер с учетом конструктив ных и технологических факторов округляют до стандартного зна чения по ГОСТ 6636-69.
Стандартные номинальные размеры (диаметры, высоты, длины, глубины и т. д.), построенные на базе так называемых предпочти тельных чисел, сгруппированы в четыре ряда, обозначаемых Ra5, RalO, Ra20, Ra40. Каждый ряд чисел охватывает диапазон от 0,001 до 20 000 мм, в котором числа увеличиваются по геометри ческой прогрессии со своим знаменателем: ф = л/10 = 1,6 (ряд Ra5);
= 1,25 (RalO); 2tyl0 = 1,12 (Ra20); 4tyl0 = 1,06 (Ra40). Геометрическая прогрессия обеспечивает постоянную ошибку
округления в любом диапазоне размеров. Для изготовления дета лей применяют различные заготовки, режущие инструменты (свер ла, зенкеры, развертки, протяжки, фрезы), калибры (гладкие пробки, скобы), технологические приспособления, размеры которых согла сованы со стандартными номинальными значениями. Таким обра зом, применение стандартных размеров приводит к сокращению типоразмеров изделий, заготовок, инструментов, оснастки и удешев лению их производства. По этой же причине при выборе номи нальных размеров отдают предпочтение рядам с более крупной градацией чисел: ряд Ra5 предпочитают ряду RalO, ряд RalO — ряду Ra20 и т. д.
Всоединениях с посадкой номинальные размеры отверстия Х>н
ивала dmодинаковы, т. е. DH= du = dHQ.
Стандартные значения не распространяются на межопераци онные размеры деталей, которые получаются после промежуточ ных технологических операций (например, если вал подвергается черновому точению, затем чистовому точению и, наконец, шли фованию, то после чернового и чистового точения размеры мо гут не соответствовать стандартным номинальным значениям); на размеры, зависящие от других установленных размеров (на пример, номинальный размер малого основания конуса зависит от принятого диаметра большого основания, конусности и длины конуса); на стандартные размеры некоторых резьб и подшипников качения.