Сопряжения деталей. Допуски и посадки

Тема 7. Сопряжения деталей. Допуски и посадки Тема7. Сопряжения деталей. Допуски и посадки Принципы построения единой системы допусков и посадок.Шероховатость поверхностей. Отклонения и допуски формы. Отклонения и допуски расположения. Особенности конструкций деталей при различных способах изготовления. Механически обрабатываемые и литые детали. Корпусные детали. 7.1 ЕДИНАЯ СИСТЕМА ДОПУСКОВ И ПОСАДОК Взаимозаменяемость-возможность замены однотипных деталей без их доработки и подгонки. Взаимозаменяемыми могут быть детали, сборочные единицы, узлы, изделия в целом. Взаимозаменяемость различают полную и ограниченную. Для ограниченной взаимозаменяемости применяют разбиение на размерные или иные группы. Взаимозаменяемость обеспечивается единой стандартной системой допусков и посадок (ЕСДП). ЕСДП определяет допуски размеров гладких элементов и посадки при их соединении. Основные нормы взаимозаменяемости (ОНВ) определяют допуски и посадки соединений (резьбовых, конических, шпоночных, шлицевых) и зубчатых передач и колёс. Основные определения по ГОСТ 25346-82. Сопрягаемые- две или несколько подвижно или неподвижно соединённых деталей. В сопрягаемых деталях различают наружные (охватываемые) и внутренние (охватывающие) поверхности. Первую называют вал, обозначают (d), вторую- отверстие, (D). Указанные поверхности могут быть как цилиндрическими, так и плоскими. Номинальный размер (D, d, L, l), общий для вала и отверстия, от которого отсчитывают отклонения. Номинальный размер устанавливают из конструктивных соображений. Размеры деталей устанавливаются (округляются в большую сторону) в соответствии с ГОСТ 6636-69 «Основные нормы взаимозаменяемости. Нормальные линейные размеры» для снижения номенклатуры режущего инструмента. Предусмотрено четыре ряда нормальных размеров- Ra5, Ra10, Ra20, Ra40. В (ГОСТ8032-84) и представляют десятичные ряды геометрических прогрессий со знаменателями: - для Ra5 - ; - для Ra10 - ; - для Ra20 - ; - для Ra40 - . Таблица 7.1 В табл. 7.1 приведены нормальные линейные размеры в диапазоне 1–380 мм. При выборе размеров предпочтительнее ряды, стоящие выше. (Ряд Ra5 предпочтительнее, чем Ra10). Заметим, что иногда размеры, установленные в ГОСТах на конкретные детали, могут отличаться от нормальных рядов. Действительный размер, - установленный прямым измерением с допускаемой погрешностью. Предельные размеры – наибольший (Dmax, dmax) и наименьший – (Dmin, dmin). Верхнее предельное отклонение – алгебраическая разность между наибольшим и номинальным размерами. ES (es)= Dmax (dmax) –D (d). Нижнее предельное отклонение – алгебраическая разность между наименьшим и номинальным размерами. EI (ei)= Dmin (dmin) – D(d). Отклонения могут быть положительными, отрицательными и равными 0. Пример записи отклонений дан на рис. 7.1. Рис.7.1 Пример обозначения допусков и посадок Рис. 7.2 Пример посадок с зазором, натягом и переходной в системе отверстия Допуск Т- интервал между наибольшим и наименьшим предельными размерами или разность между верхним и нижним предельными отклонениями: Т= ES ( es ) – EI ( ei ) Допуск принимает только положительные значения. Поле допуска- графическое изображение допуска на схеме, см. рис. 7.2. Посадка-характер соединения, определяемый величиной зазоров или натягов между соединяемыми поверхностями. Различают посадки с зазором, с натягом и переходные, рис. 7.2. Посадка с зазором – при которой между поверхностями образуется гарантированный зазор, т.е. поле допуска отверстия расположено выше поля допуска вала. Посадка с зазором характеризуется наибольшим Smax и наименьшим Smin зазорами. Smax= Dmax – dmin = ES– ei. Smin = D min – d max = EI – es К посадкам с зазором относятся также посадки с Smin = 0. Посадка с натягом – при котором гарантирован натяг, а поле допуска вала находится выше поля допуска отверстия. Наибольший и наименьший натяг определяют по формулам: Nmax = dmax – Dmin = es – EI Nmin = dmin – Dmax = ei – ES Переходная посадка, при которой в соединении возможен как зазор так и натяг, а полядопусков отверстия и вала перекрываются полностью или частично. Bottom of Form 1 7.2 КВАЛИТЕТЫ Малые значения допусков увеличивают затраты на производство, а большие – снижают долговечность, надёжность, технико-экономические показатели. Для назначения оптимальных допусков разработана система квалитетов. Квалитет– система допусков с постоянной относительной точностью. Квалитеты обозначаются 0,1; 0; 1; 2...17, всего19 квалитетов. Самая высокая точность –0,1, самая низкая – 17. Квалитеты 0,1; 0; 1 предназначены для концевых мер длины и используются в метрологии. Квалитеты 2; 3; 4 – для калибров , 5 и 6 –для высокоточных деталей (подшипники, шейки валов, высокоточные танки). Наиболее распространены квалитеты 7 и 8- для ответственных соединений в энергетическом и общем машиностроении, станкостроении, авиационной промышленности и др. В сельскохозяйственном, подъёмно-транспортном и текстильном оборудовании пользуются 9 квалитетом. Литьё, штамповки, свободные допуски на размеры деталей назначают по квалитетам 10 – 12. Для деталей общего машиностроения применяют квалитеты 13– 17. Для каждого квалитета установлен допуск, который обозначается IТ с указанием № квалитета, например – IT7 – допуск 7-го квалитета. Весь ряд линейных размеров 1 – 10000 мм разбит на 26 интервалов (1 – 3, 3 – 6, 6– 10 и т. д.). Для каждого интервала установлена единица допуска i: , где Dc – среднее геометрическое крайних размеров интервала. Допуск любого квалитета ITq= аi, Где q-номер квалитета, а – коэффициент, см. табл. 7.3. Таблица 7.3 Таблица 7.4 Положение поля допуска по отношению к нулевой линии определяется отклонением. Основным отклонением называется ближайшее к нулевой линии. В ЕСДП установлено 28 основных отклонений, которые обозначаются буквами латинского алфавита, прописными (а...zс) отклонения валов и строчными (А...ZС)– для отверстий. Каждая буква означает ряд основных отклонений, определяемых интервалом номинальных размеров. Существует два основных отклонения, значения которых равны нулю – H для отверстия и h для вала, см. рис. 7.4. Отклонения от А до H применяют для посадок с зазором, от J до N, - для переходных посадок, от Р до Z для посадок с натягом. Для назначения поля допуска, т.е. определения верхнего и нижнего предельного отклонения необходимо к выбранному отклонению добавить квалитет, например, H7(отверстие) или j6 (вал). Низким квалитетом, например 1 7.3 ОБОЗНАЧЕНИЯ ДОПУСКА НА ЧЕРТЕЖЕ Существует три способа записи допуска в чертежах: -буквенно-цифровое, например 25H7, 25j6 и т.п.; - цифровое значение в мм, например 25+0,041+0,026 -комбинированное, например 25H7(+0,041+0,026). Предельные отклонения указываются для всех без исключения размеров в чертеже, в т.ч. для несопрягаемых и неответственных. Если предельное отклонение не указано, оно оговаривается в общих технических требованиях, например "Неуказанные предельные отклонения размеров: Н12, h 12, ±IT12/2 или ±t2/2." t – класс точности: t1 -точный, t2 –средний, t3 – грубый, t4- очень грубый. Посадки указывают на чертежах сочетанием полей допусков отверстия и вала одним из способов: 25 H7/g6 или 25 H7 -g6. На первом месте записывают отклонение для отверстия, на втором– для вала. Наиболее употребителен первый способ. Параметры шероховатости поверхностей ГОСТ 2789-73 устанавливает требования к шероховатости поверхности и содержит параметров и базовых длин, а также способ задания требований шероховатости поверхностей в технических и нормативно-технических документах. Стандартом предусматривается 6 параметров, которыми может пользоваться конструктор при установлении требований к шероховатости поверхности в зависимости от ее функционального назначения. Эти параметры дают возможность характеризовать практически все показатели качества изделий,зависящие от шероховатости поверхности и обеспечить значения выбранных параметров соответственно технологическим процессам. Различают следующие параметры шероховатости (рис. 7.3) , высотные: Ra - среднее арифметическое отклонение профиля; Rz - высота неровностей профиля по 10 точкам; Rmax- наибольшая высота профиля; шаговые: S - средний шаг неровностей профиля по вершинам; Sm - средний шаг неровностей профиля по средней линии; Высотно-шаговый: tp– относительная опорная длина профиля. Рис. 7.3 Знаки и правила обозначения шероховатости поверхностей Шероховатость обозначают на чертеже знаками, установленными ГОСТ 2.309-73 (рис. 7.4). Рис. 7.4 Высота чисел, указывающих величину шероховатости, должна совпадать с высотой всех других размерных чисел на данном чертеже. Напомним,что геометрические размеры детали и размеры, определяющие шероховатость ее поверхностей - равнозначимы. Поэтому для обеих групп размеров используется один и тот же номер шрифта. Согласно ГОСТ 2789-73, кроме параметра шероховатости конструктор имеет возможность указать на чертеже ряд дополнительных сведений в соответствии со схемой (рис. 7.5, вверху слева). На рисунке также приведен пример обозначения шероховатости, содержащий дополнительные сведения о том единственном способе обработки, с помощью которого можно обеспечить указанную чистоту поверхности (слово "полировать"). Рис. 7.5 Правила обозначения шероховатости 1. Знак шероховатости, показанный на рис. 7.4 может занимать в плоскости чертежа любое повернутое положение, но зеркально поворачивать этот знак не допускается (рис. 7.5). Если поверхность расположена в заштрихованной зоне, то обозначение шероховатости наносят на полке линии-выноски. 2. На изображении изделия обозначение шероховатости следует располагать на выносных линиях, причем по возможности ближе к размерным линиям. 3. Повторять какой-либо размер детали или параметр шероховатости не допускается. Обозначение шероховатости любой поверхности может быть нанесено только один раз, независимо от числа изображений. 4. При выполнении чертежа детали с одинаковой шероховатостью всех без исключения поверхностей обозначение шероховатости помещают в правом верхнем углу чертежа и на изображение детали знаки шероховатости не наносят (рис. 7.6). 5. Если часть поверхностей изделия имеет одинаковую шероховатость, то параметр одинаковой шероховатости можно поместить в правом верхнем углу, дополнив его знаком (рис. 7.6 б), заключенным в скобки 6. Для деталей, изготовленных литьем, ковкой, штамповкой и другими аналогичными способами формообразования (то есть без механического удаления слоя материала), целесообразно в правом верхнем углу проставить шероховатость необработанных поверхностей, используя для этого знак (рис. 7.5) с указанием численного значения параметра шероховатости. Рис. 7.6 7. Если деталь изготавливается из сортового материала определенного профиля и размера,то на чертеже детали проставляют только параметры шероховатости обрабатываемых участков. 8. Если шероховатость поверхностей, образующих замкнутый контур, должна быть одинаковой, то обозначение шероховатости наносят один раз. 9. Обозначение шероховатости рабочих поверхностей зубьев зубчатых колес, эвольвентных шлицев и т.п., если на чертеже не приведен их профиль, условно наносят на линии делительной поверхности. 10. Обозначение шероховатости поверхности профиля резьбы наносят условно на выносной линии для указания размера резьбы или на размерной линии. 11. Для упрощения чтения чертежа допускается величину шероховатости некоторых поверхностей указывать в технических требованиях в виде текста. 12. Для отметки границы участков одного элемента, имеющих различную шероховатость поверхностей,применяют сплошную тонкую линию с нанесением соответствующего размера и указанием шероховатости поверхности для каждого участка. Выбор параметров шероховатости поверхности В учебном процессе при нормировании шероховатости рекомендуется применять высотные параметры Raи Rz. На рис. 7.7 приведены значения этих параметров для некоторых наиболее часто встречающихся видов обработки. Рис. 7.7 Ниже представлены образцы представления допусков формы и расположения поверхностей, а также обозначения шероховатостей: Bottom of Form 1