Точность размеров гладких элементов деталей. Основные понятия и определения

ЛЕКЦИЯ №2 ТоЧность размеров гладких элементов деталей. Основные понЯтиЯ И определениЯ план лекции 2.1 Типы размеров (вал, отверстие, остальной; действительный размер, номинальный размер, предельные размеры) 2.2 Отклонения 2.3 Допуск. Поле допуска 2.1 Типы размеров Любое изделие собирают из отдельных деталей, узлов, агрегатов и т.д. Две детали подвижно или неподвижно соединенные называются сопряженными, причем одна из них является отверстием (любой внутренний элемент детали), другая - валом (любой наружный элемент детали). Понятие отверстие и вал относятся не только к цилиндрическим деталям, но и к плоским (рис.12). Рисунок 12 - Соединение двух деталей: а) гладкое цилиндрическое; б) плоское Поверхности элементов детали принято подразделять на: - наружные (охватываемые) - валы - d; - внутренние (охватывающие) - отверстия - D; - не относящиеся ни к наружным, ни к внутренним (ни к валам, ни к отверстиям) – остальные (рис. 13). Рисунок 13 – Типы размеров При составлении чертежа детали конструктор устанавливает, исходя из условий работы, ее размер (диаметр, длину), под которыми понимается числовое значение линейной величины в выбранных единицах измерения. В машиностроении в качестве единиц измерения размеров приняты миллиметры. Причем на чертежах и в другой технической документации размерность "мм" не указывается. На чертежах конструктор проставляет номинальный размер, определяемый из функционального назначения детали, т.е. исходя из расчета на жесткость, прочность, объем, из конструктивных и технологических соображений. Номинальный размер N - служит началом отсчета отклонений, относительно него определяются предельные размеры. Номинальный размер указывается на чертежах над размерными линиями (рис.14). Конструкторам при проектировании запрещается произвольно выбирать числовые значения номинальных размеров. Эти размеры должны соответствовать стандарту ГОСТ 6636-69. Данный стандарт устанавливает величины нормальных линейных размеров от 0,001 мм до 20 000 мм. Стандарт предусматривает 4 ряда значений номинальных размеров, каждый из которых представляет собой геометрическую прогрессию со знаменателем , определяемым из таблицы 1. Рисунок 14 - Указание номинальных размеров на конструкторских чертежах Величины нормальных линейных размеров Таблица 1 Наименование ряда Пятый Ra5 Десятый Ra10 Двадцатый Ra20 Сороковой Ra40  Значения Номинальных размеров 10,16,25 10,12,16, 20,25 10,11,12, 14,16,18 10;10,5;11; 11,5;12 Стандартизация номинальных размеров позволяет сократить ассортимент используемой на предприятии технологической оснастки и прежде всего режущего инструмента (разверток, протяжек, зенкеров,...) и калибров для контроля деталей. При пользовании рядами номинальных размеров следует пятому ряду предпочитать - десятый, десятому - двадцатый, двадцатому - сороковой, т.е. рядами с большим знаменателем прогрессии. Наибольшее распространение получили ряды Ra10 и Ra20. Ряд Ra5 может привести к излишнему увеличению массы и габаритов изделий, но его использование позволит сократить количество типоразмеров изделий технологической оснастки. При использовании 40 ряда - наоборот. При обработке деталей невозможно получить абсолютно точно заданный номинальный размер в результате влияния погрешностей при измерении и многочисленных факторов, вызывающих отклонение размеров деталей и ее геометрической формы при обработке. Размер, полученный при измерении с допустимой погрешностью, называется действительным. У годной детали действительный размер не должен выходить за определенные значения, устанавливаемые конструктором, который учитывая погрешность обработки, задает два предельно допустимых размера: наибольший и наименьший. Их обозначают Dmax- наибольший предельный размер отверстия; Dmin - наименьший предельный размер отверстия и соответственно dmax - наибольший предельный размер вала; dmin - наименьший предельный размер вала. Предельные размеры устанавливают границы годности размера, при этом условия годности размера имеют вид: Dmin  D  Dmax dmin  d  dmax ПРИМЕР: на чертеже детали было указано dmax = 29,98; dmin = 29,90 Ориентируясь на эти данные осуществили настройку станка и обработали деталь - валик. Его измерение рычажной скобой дало результат d = 29,86. Установить годность вала. 1.Условие годности dmin  d  dmax 2.Производим сравнение действительного размера с предельными 3. Вывод: вал не годен, брак не исправимый, т.к. d = 29,86  dmin = 29,90 Предельные размеры на чертеже задаются в миллиметрах в виде отклонений от номинального размера. Отклонения имеют определенный знак, показывающий на сколько предельный размер больше или меньше номинального. Отклонения могут быть больше 0, меньше 0 и равны 0. 2.2 Отклонения Действительное отклонение - это алгебраическая разность между действительным и номинальным размерами: E = D - N ПРИМЕР: N = 30; D = 30,05; Е = ? E = D - N = 30,05 -30 = +0,05 Предельное отклонение - это разность между предельным и номинальным размерами. Их два: верхнее ES - для отверстия (es - для вала) и нижнее EI - для отверстия (ei - для вала). Верхнее отклонение - это разность между наибольшим предельным и номинальным размерами ES(es) = Dmax(dmax) - N. Откуда Dmax(dmax) = N + ES(es) Нижнее отклонение - это разность между наименьшим предельным и номинальным размерами EI(ei) = Dmin(dmin) - N. Откуда Dmin(dmin) = N + EI(ei) Числовые значения предельных размеров установлены ГОСТ 25347-82, и содержатся в таблицах полей допусков. Они служат исходной информацией для расчета предельных размеров. ПРИМЕР: Найти предельные размеры детали если N = 20мм, es = - 40 мкм, ei = - 61 мкм 1. Определяем предельные размеры dmax = N + es = 20 + (- 0,04) = 19,96 мм dmin = N + ei = 20 + (- 0,061) = 19,939 мм Для представления о возможном соотношении размеров применяется метод графического изображения отклонений, величины которых принято откладывать только с одной стороны рассматриваемого размера - положительные отклонения - вверх относительно номинального размера, а отрицательные - соответственно вниз (рис.15). Рисунок 15 – Графическое изображение отклонений 2.3 Допуск. Поле допуска Пространство, ограниченное линиями верхнего и нижнего отклонений, называется полем допуска. Поле допуска - это размерное поле, в котором должен находиться действительный размер годной детали. Более распространено упрощенное изображение полей допусков, при котором схемы отверстия и вала не изображаются, а проводятся только контуры предельных отклонений относительно нулевой линии, соответствующей номинальному размеру (рис.16). Рисунок 16 - Упрощенное изображение полей допусков: а) отверстия; б) вала При этом верхняя граница поля допуска соответствует наибольшему предельному размеру, нижняя - наименьшему. Разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами или алгебраическая разность между предельными отклонениями называется допуском и обозначается T. Т = D(d)max - D(d)min = ES(es) - EI(ei) Допуск - величина всегда положительная, знак "+" перед числовым значением не указывается. Допуск - это мера точности изготовления детали. Допуск показывает как бы разрешенную погрешность обработки, заранее предусмотренную и отраженную в чертеже детали. Чем меньше допуск, тем сложнее и дороже будет процесс обработки. Большие допуски желательны для производственников, т.к. при этом не требуется точного оборудования и высокой квалификации рабочего, но ухудшается качество сборки изделий и их работа. Конструктор же стремится к более точному выполнению размеров. При этом он назначает маленькие допуски, что значительно отражается на стоимости обработки деталей. ПРИМЕР: На чертеже первого вала было указано d = 30 мм es = - 0,02 мм ei = - 0,10 мм На чертеже второго вала было указано d = 30 мм ei = - 0,08 мм es = + 0,08 мм Установить, для обработки какого вала потребуется более точный станок. Для этого необходимо установить меру точности изготовления для каждой детали. Td1 = es1 - ei1 = - 0,02 - (- 0,10) = 0,08 Td2 = es2 - ei2 = + 0,08 - (- 0,08) = 0,16 Первый вал в два раза точнее второго, для его обработки потребуется более точный шлифовальный станок, а для обработки второго достаточно токарного. Нельзя путать понятия допуск и поле допуска. Допуск характеризуется лишь величиной, а поле допуска характеризуется шириной и положением относительно нулевой линии. Условное обознаЧение предельных отклонений на Чертежах. Предельные отклонения на чертежах указываются в миллиметрах (без указания размерности) согласно схеме Отклонения записываются более мелким шрифтом выше и ниже номинала и имеют знак. Отклонения равные нулю не указываются, но место для них оставляется. Одинаковые по абсолютой величине отклонения записываются только один раз (ES = +0,12; EI = - 0,12) Рабочие (технологические) размеры. На чертежах технологической оснастки разрешается указывать более удобные для рабочего размеры. Рабочий размер состоит из предельного размера, соответствующего максимальному количеству материалла детали (наибольшему предельному для вала и наименьшему предельному для отверстия) и допуска, откладываемого «в тело» детали. Пример: 20