Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения

лекция №1 Тема: Вступительная лекция 1.1 Введение "Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения" (ВС и ТВ) является дисциплиной, в которой изучают способность любого изделия равноценно заменять другое изделие, так как они должны соответствовать требованиям чертежей, техническим требованиям или стандартам, в которых приведены марка и состояние материала изделия (заготовки, детали) форма и размеры, качество поверхностей и тому подобное. Важное место в ВС и ТВ занимает рассмотрение взаимозаменяемости гладких цилиндрических подвижных, неподвижных и смешанных соединений, резьбовых соединений, отклонений допусков формы поверхностей изделий и их взаимного расположения. "Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения» - дает студентам знания о современных прогрессивные технологии, и знакомит их с перспективами развития и совершенствования технологических методов обработки материалов и специальных средств контроля, измерения размеров и качества поверхностей изделий, что гарантирует высокое качество продукции. 1.2 Определение взаимозаменяемости Взаимозаменяемостью изделий (машин, приборов, механизмов, деталей) или других видов продукции (сырья, материалов), полуфабрикатов называют их свойство равноценно заменять при использовании каждой из множества экземпляров изделий, их частей или другой продукции другим однотипным экземпляром. Наиболее широко используют полную взаимозаменяемость, что обеспечивает возможность сборки (или замены при ремонте) любых независимо изготовленных с заданной точностью однотипных деталей в сборочные единицы, а последних - в изделия при соблюдении предъявляемых к ним технических требований по всем параметрам качества. Взаимозаменяемыми могут быть детали, сборочные единицы и изделия в целом. В первую очередь такими должны быть детали и сборочные единицы, от которых зависит надежность и другие эксплуатационные показатели изделий (это требование, естественно, распространяется и на запасные части). Полная взаимозаменяемость возможна только когда размеры, форма, механические, электрические и другие качественные и количественные характеристики деталей и сборочных единиц после изготовления находятся в заданных пределах и собраны изделия удовлетворяют техническим требованиям. При полной взаимозаменяемости упрощается процесс сборки, а также ремонт изделий, так как любая изношенная или поломанная деталь или сборочная единица может быть заменена новой (запасной). Полную взаимозаменяемость экономически целесообразно применять для деталей, изготовленных с допусками квалитетов не выше 6. Иногда для удовлетворения эксплуатационных требований необходимо изготавливать детали и сборочные единицы из экономически принятыми или технологически трудно исполняющими допусками. В этом случае для получения необходимой точности сборки применяют групповой подбор деталей (селективное сборки), регулировки положения некоторых частей изделий, прогиб и другие технологические мероприятия. Такую взаимозаменяемость называют неполной (ограниченной). Различают взаимозаменяемость внешнюю и внутреннюю. Внешняя взаимозаменяемость - это взаимозаменяемость покупных изделий по эксплуатационным показателям, а также по размерам и форме присоединительных поверхностей. Например, в электродвигателях внешнюю взаимозаменяемость обеспечивают по частоте вращения вала и мощности, а также по размерам присоединительных поверхностей, в подшипниках качения - по внешнему диаметру, диаметром внешнего кольца и внутренним диаметром внутреннего кольца и их шириной. Внутренняя взаимозаменяемость распространяется на деталь, сборочные единицы и механизмы, входящих в изделия. Например, шариковые подшипники имеют полную внешнюю взаимозаменяемость, поскольку по своему назначению и монтажными размерами взаимозаменяемы, но вместе с тем отдельные их части (внутренние и внешние кольца, шарики) не взаимозаменяемы между собой, поскольку подаются на сборку и конвейер только селективно подобранными комплектами, то есть не имеют внутренней взаимозаменяемости (отдельные части шарикового или роликового подшипников не взаимозаменяемы). Уровень взаимозаменяемости производства характеризуется коэффициентом взаимозаменяемости (Кз). Кз=Трудоемкость изготовления взаимозаменянемых деталей / общая трудоемкость и изготовления изделия Степень приближения Кз до 1 - является объективным показателем механического уровня производства. Взаимозаменяемость в металлообрабатывающей промышленности впервые в мире была осуществлена ​​в 1761 году на Тульском, а затем на Ижевском заводах при массовом изготовлении ружей. 1.3 Виды и категории стандартов Стандарт - документ, содержащий правила для общего и многоразового применения, общие принципы или характеристики, касающиеся деятельности или ее результатов, с целью достижения оптимальной степени упорядоченности в определенной области, разработанный в установленном порядке на основе консенсуса. Международная стандартизация - стандарты, утвержденные соответствующим и региональным органами стандартизации. Национальные стандарты - государственные стандарты Украины, введенные центральным органом исполнительной власти в сфере стандартизации и доступные для широкого круга пользователей. Системой допусков и посадок называются закономерно построенная совокупность допусков и посадок. Исторические справки: 1919-1929 - использовали стандарт (всего 4 класса точности); 1935г. - ИСО (международный стандарт) 1977г. - ЕСДП СЭВ - единая система допусков и посадок стран экономической взаимопомощи (общий диапазон номинальных размеров, охваченных системой - 40000 мм). Государственная система стандартизации (ДСС) в Украине регламентирована в основных стандартах: ДСТУ 1.0-93 ДСС. Основные положения; ДСТУ 1.2-93 ДСС. Порядок разработки государственных (национальных) стандартов; ДСТУ 1.3-93 ДСС. Порядок разработки, построения, изложения, оформления, согласования, утверждения, обозначения и регистрации Тb и тому подобное. лекция №2 Тема: Понятие о размерах, их отклонения и допуски 2.1 Определение размеров, их отклонений РАЗМЕР - числовое значение линейной величины в выбранных единицах измерения. Реальный размер - это размер, установленный измерением с допустимой погрешностью. Предельный размер - два предельно допустимых размеры, между которыми должен находиться или которым может быть равен действительный размер (наибольшие и наименьшие предельные размеры). Они определены требованиями обеспечения взаимозаменяемости изделий. Номинальный размер, по которому определяются предельные размеры и который служит началом отсчета отклонений (D - отверстия, d - вала) и принятый при проектировании. РАСЧЕТНЫЙ РАЗМЕР - это размер, который получают, например, из условия прочности, то есть: где Предельные отклонения - алгебраическая разность между предельным и номинальным размерами (их два - верхнее и нижнее). Измерить размер - значит сравнить его с величиной, принятой за единицу. Для линейных размеров единицей измерения является МЕТР. В новой системе единиц СИ 1 метр выраженный в длинах световых волн атома криптона, то есть связан с естественной величиной. Теперь 1 м = 1650 763,73 длин волн в вакууме излучения, соответствующего оранжевой линии спектра криптона - 86. В новом стандарте длина 1 м воспроизводится сейчас с погрешностью 0,002 мкм (а был +, - 0.1 мкм), что меньше погрешности старого искусственного эталона метра в 50 раз. В системе допусков и посадок широко применяются доли метра: 1 мм, 1 мкм (1 мм = 1000 мкм). Далее все линейные размеры и предельные отклонения линейных размеров на чертежах, схемах, в расчетах и ​​задачах будем давать мм, без обозначения единицы измерения. Нулевой линии - линия, соответствующая номинальному размеру. 2.2 Понятие о допусках Допуск - разность между наибольшим и наименьшим предельным размерам или алгебраическая разность между верхним и нижним отклонениями. ПОЛЕ допуска - поле, ограниченное верхним и нижним отклонениями, оно является следствием ошибок, полученных при изготовлении и в результате контроля детали. В соединении двух деталей, входящих одна в другую, различают отверстие I и вал II. "Отверстие" и "вал" - термины, применяемые для обозначения соответственно внутренних и внешних элементов деталей не только цилиндрических, но и плоских с параллельными плоскостями. ВАЛ - d - термин, условно применяется для обозначения внешних элементов деталей. ОТВЕРСТИЕ - D - термин, условно применяется для обозначения внутренних элементов деталей. ПРИМЕР: Вал Ø 16 или КВАЛИТЕТ - совокупность допусков, соответствующих одинаковой степени точности для всех номинальных размеров (характеризует точность). Основное ВАЛ - вал, верхнее отклонение которого равно нулю. Основное ОТВЕРСТИЕ - отверстие, нижнее отклонение которого равно нулю. 2.3 Поля допусков отверстий и валов в ЕСДП и их обозначения на чертеже Для размеров от 1 до 3150 мм ГОСТ 25347-89 рекомендует большое количество различных полей допусков, которые делятся на: 1) дополнительные поля допусков (36 для валов) 2) дополнительные поля допусков (32 для отверстий) Чтобы уменьшить количество типоразмеров изготовленных деталей и упростить производство, в полях допусков 1-го и 2-го строк выделены для лучшего применения 16 полей допусков для валов и 10 для отверстий: d6, h6, js6, n6, p6, r6, s6, f7 , h7, h8, h9, d11, h11, H7, IS7, K7, N7, P7, F8, H8, F9, h11. Лучшие поля допусков согласованы с рекомендациями ИСО, на эти поля в основном ориентируются организации по производству специализированного инструмента и калибров. Учитывая погрешности обработки, конструктор указывает в чертежах не один, а два предельно допустимых размеры, больший из которых называется наибольшим предельным размером и сказывается dmax, Dmax, а меньше - наименьшим предельным размером dmin, Dmin. Поэтому разница между: dmax - dmin = Dmax - Dmin = TD, называется допуском Т. Допуск на обработку в чертежах показывается в виде двух отклонений от номинального размера. Отклонение обозначаются буквами латинского алфавита: прописными - для отверстия, строчными - для вала. Верхним отклонением ЕS (es) - ekart - отклонение Super - S Inter - i называется разность между наибольшим предельным размером и номинальным: ЕS = Dmax - D es = dmax - d Нижним отклонением EI (es) называется разность между наименьшим предельным размером и номинальным: ЕI = Dmin - D ei = dmin - d Когда предельный размер> номинального, на чертеже проставляется «+», наоборот - проставляется "-", а когда =, то отклонение равно нулю и на чертеже знак не сказывается. ПРИМЕР построения полей допусков: а) эскиз отверстия б) схема отверстия в) поле допуска отверстия Наибольший предельный размер равен алгебраической сумме номинального размера и верхнего отклонения: Dmax = D + ES; dmax = D + es; Dmax = 55 + 0,005 = 55,005; dmax = 55 + (-0,03) = 54,970 Наименьший предельный размер равен алгебраической cуми номинального размера и нижнего отклонения: Dmin = D + EI dmin = d + ei Dmin = 55 + 0,020 = 55,020 dmin = 55 + (- 0.06) = 54.940 Величину допуска Т можно определить как алгебраическую величину алгебраической разницы между верхним и нижним отклонениями: TD = ES - EI Td = es - ei TD = 0,05 - 0,02 = 0,03 Td = - 0,03 - (-0,06) = 0,03 Рабочий должен знать, какой самый большой и малейший размеры могут быть допущены при обработке, чтобы продукт не был забракован. Иными словами, ему нужно указать 2 предельных размеры, между которыми должен находиться действительный размер. Допуск указывает на то неточности изготовления, в рамках которой будут находиться все пригодные истинные размеры. ПРИМЕР:Допустим, нужно изготовить вал. Потому что выполнить этот размер точно не возможно, на чертеже указывается, что dmax = 30,020 мм, dmin = 29,990 мм, все действительные Размер, не выходящие за пределы, будут пригодны, то есть с точностью до 0,010 мм: 30,030 Брак 30,020 30,010 dmax= 30,020 30,000 dmin= 29,990 29,990 Тd = 0,030 29,980 Брак Итак, условие пригодности детали сведется к тому, что: ГОСТ 2.307-68 ЕСКД предусматривает 3 способа нанесения предельных отклонений линейных размеров в рабочих чертежах: 1) условными обозначениями полей допусков и посадок 18Н6, 60f6, 16r7 и т.д. 2) числовыми величинами предельных отклонений: 3) условными обозначениями полей и справа в скобках числовыми величинами предельных отклонений: . Последний способ предпочтительнее, так как, если отверстие в системе вала, и отверстие и вал имеют номинальный размер, не соответствует ГОСТ 6636-69, то они должны иметь обозначения допусков только с допуском 60 r6; 60F 7 возможныследующие варианты: ГОСТ 25347-89 содержит также рациональные соединения полей допусков и квалитетов для отверстия и вала. Вопросы по лекции 1. Что такое взаимозаменяемость и как ее обеспечивают? 2. Какие Вы знаете условные обозначения полей допусков размеров? Дать развернутый, полный на него ответ. Обязательно привести пример.