Основы нормирования параметров точности



3.3 Расчет посадок с натягом

Посадки с натягом в основном применяют для неподвижных неразборных в процессе эксплуатации сопряженных деталей бея дополнительных крепежных средств.

Прочность соединения в таких неподвижных посадках достигается за счет упругой деформации сопряженных деталей, возникающей при технологических процессах сборки. Наиболее распространены при этом процессы запрессовки одной детали в другую, появляющиеся усилием пресса или предварительного нагрева детали с охватывающей поверхностью и ее охлаждения после сборки до нормальной температуры. Соответственно таким технологическим процессам в старых стандартах посадки называли "прессовая" и "горячая". Примерами применения посадок с натягом являются соединение осей и бандажей со ступицами колес железнодорожного транспорта, венцов со ступицами червячных колес, вкладышей подшипников с корпусными деталями.

Основные задачи расчета посадок с натягом сводятся к определению:

-- расчетного натяга и соответственно стандартной посадки конкретного соединения;

-- величины усилия запрессовки или температуры нагрева детали с охватывающей сопрягаемой поверхностью для выбора пресса и нагревательного оборудования;

-- расчетной прочности сопряжения из условия обеспечения неподвижности в процессе эксплуатации;

-- напряжений, возникающих после сборки в материалах сопрягаемых деталей.

Рассмотрим расчет посадок с натягом для типового сопряжения полого вала и втулки.

Величина натяга рассматриваемого сопряжения до сборки



.

Весьма ответственным при расчете посадок с натягом является обеспечение прочности сопрягаемых деталей, определяемое те' что напряжение в материалах деталей, появляющееся в результат запрессовки, не должно превышать допускаемых напряжений, касается максимальных напряжений, действующих на внутренне поверхности втулки и внутренней поверхности (в центре).

3.4 Расчет переходных посадок

Расчет переходных посадок выполняют реже, по сравнению с расчетом посадок с зазорами и натягами, и в основном как поверочный. Такие расчеты состоят из расчета вероятности зазоров и натягов в сопряжении, расчета наибольшего зазора по предельно допустимому эксцентриситету, расчета прочности только для тонкостенных деталей, а также усилия сборки при наибольшем натяге посадки. Основными расчетами в переходных посадках являются расчеты вероятности получения натягов и зазоров. В таких расчетах исходят из нормального закона распределения размеров деталей, а вероятности получения натягов и зазоров определяют с помощью нормированной функции Лапласа.

3.5 Применение посадок

Посадки с зазором. Большой опыт применения посадок накоплен в конструкторских подразделениях всех отраслей машиностроения. Наиболее ярко выделяется опыт обобщения эксплуатационных и технологических свойств качества изделий машиностроения в наименованиях посадок. Этот опыт в должной мере способствовал непрерывному повышению качества посадок, приближая их к оптимальным показателям. На производстве иногда используют устаревшие наименования посадок с зазором (по системе ОСТ, которая в 1977 г. была заменена ЕСДП): скольжения, движения, ходовые, легкоходовые, широкоходовые и тепловые ходовые. Посадки скольжения - минимальный зазор равен нулю, широко используются для подвижных и неподвижных соединений, основные отклонения H и h; посадки движения характеризуются малыми зазорами, используются для подвижных соединений, основные отклонения H- g, G-h; посадки ходовые наиболее распространены для умеренных скоростей вращения (50...2000 мин-1), основные отклонения H- f и F-h; посадки легкоходовые используются при скоростях вращения 2...25 тыс. мин-1 или при больших длинах соединений, основные отклонения H-е, E-h посадки широкоходовые используются при очень больших скоростях вращения (25...50 тыс. мин-1), основные отклонения H-d, D-h; посадки тепловые ходовые характеризуются большими зазорами для компенсации тепловых деформаций, основные отклонения Н-а, b, с, ABC-h. В приведенных ниже примерах представлены посадки, как правило, предпочтительного применения, встречающиеся в подвижных соединениях автомобилей и дорожно-строительных машин. Посадки , , , характеризуются наименьшим зазором, равным нулю, и применяются для неподвижных и подвижных соединений. В неподвижных соединениях посадки используются при невысоких требованиях к соосности при небольших и спокойных нагрузках; для неподвижных осей и пальцев в опорах; для центрируемых частей машин, используемых в качестве подшипников; для соединения деталей, которые должны легко передвигаться при настройках и регулировках с последующим креплением и др. Такие посадки используются для сменных шестерен в металлорежущих станках, сельскохозяйственных машинах, для предохранительных муфт на валу скребкового конвейера, посадок болтов в головках шатунов и др.

В подвижных соединениях указанные посадки применяются при невысоких требованиях к точности, например ползуны на призматических шпонках включающих механизмов; соединительные муфты на валах; поршни и поршневые золотники в цилиндрах; шпиндели клапанов в направляющих некоторых двигателей внутреннего сгорания; шатуны между буртами вкладышей шатунных головок компрессора; шестерни, зубчатые торцовые муфты и тому подобные детали на валах при медленных или периодических поступательных и вращательных движениях и др. Применяются для подвижных соединений, в которых требуется обеспечить плавность перемещений, ограничить зазор во избежание нарушения соосности, возникновения ударов при реверсивных движениях или для сохранения герметичности, например клапанные коромысла на осях в механизме распределения двигателей; клапанные шпиндели в направляющих втулках; передвижные шестерни на валах коробки передач; головка шатуна с шейкой коленчатого вала трактора.

Посадки с натягом. В системе ОСТ посадки с натягом называются горячими, прессовыми и легкопрессовыми, что давало технологическую характеристику образования этих посадок. Для горячих посадок характерны большая величина натяга, технологически осуществляемая путем разогрева втулки или охлаждения вала до нужной температуры для выполнения сборки сопрягаемых деталей последующим охлаждением втулки или размораживанием вала. Например, горячие посадки применялись в производстве стволов артиллерийских орудий.



Глава 4. Допуски формы и расположения поверхностей

4.1 Основные понятия и определения

Являясь составной частью комплексной проблемы точности геометрических параметров деталей машин, допуски геометрических форм и расположения поверхностей этих деталей оказывают существенное влияние на формирование требуемых свойств качества, как деталей, так и машин в целом.

Основные факторы образования погрешностей (отклонений) формы и расположения поверхностей те же, что и погрешностей размеров элементов деталей. Это прежде всего точностные характеристики станка, инструмента, технологической оснастки, упругие деформации станка, инструмента, приспособлений и обрабатываемой детали, неодинаковость припусков и физико-механических свойств заготовок и др.

Указанные факторы, образуя погрешности в геометрической формe поверхностей и их взаимном расположении, неизбежно приводят к снижению заданных эксплуатационных свойств. В подписных соединениях погрешности формы приводят к увеличению износа деталей из-за повышенного удельного давления на выступах неровностей поверхностей, к нарушению плавности хода, шумообразованию, а в неподвижных соединениях искажение формы приводит к неравномерности натягов в соединениях, из-за чего снижается их прочность, герметичность и точность центрирования.

Например, уменьшение конусности, седлообразное и овальности шеек коленчатого вала двигателя одного из автомобилей с О 01 до 0,006 мм позволяет увеличить срок работы вкладышей подшипников в 2,5-4 раза. При изготовлении поршневых пальцев двигателей с допуском на диаметр 15 мкм устанавливают допустимую конусность, овальность и огранку не более 4 мкм каждая. Погрешности формы и расположения поверхностей также оказывают влияние на точность базирования деталей при изготовлении и контроле, на трудоемкость и точность сборки, повышают объем пригоночных работ.

Основные термины и определения, относящиеся к отклонениям и допускам формы и расположения поверхностей деталей машин и приборов, устанавливает ГОСТ 24642-81.

При анализе точности формы и расположения поверхностей различают:

- реальные профили, поверхности, реальное расположение поверхностей, которые образуются в результате изготовления деталей на станках;

- номинальные профили, поверхности, номинальное расположение поверхностей, заданные на чертеже.

Отклонения формы цилиндрических поверхностей можно характеризовать совокупностью гармонических составляющих в виде ряда Фурье:

,

где - постоянная составляющая отклонения; - величина амплитуды; - номер члена ряда Фурье; - полярный угол ряда Фурье; - полярный угол, характеризующий -ую гармонику; - порядковый номер гармоники полинома.

В основу нормирования отклонений формы и расположения поверхностей положен принцип прилегающих прямых, профилей, плоскостей, поверхностей, прилегающих цилиндра и окружности.

Прилегающей называется прямая, соприкасающаяся с реальным профилем и расположенная вне материала детали так, чтобы отклонение от нее наиболее удаленной точки реального профиля в пределах нормируемого участка имело минимальное значение. Это понятие относится и к прилегающему профилю, и к прилегающей плоскости.

Прилегающим цилиндром называется цилиндр минимального диаметра, описанный вокруг реальной наружной поверхности или максимального диаметра, вписанный в реальную внутреннюю поверхность. Это понятие относится также и к прилегающей окружности. Прилегающие поверхности и профили соответствуют условиям сопряжения деталей при посадках с нулевым зазором. При измерении прилегающими поверхностями служат рабочие поверхности контрольных плит, интерференционных стекол лекальных и поверочных линеек, калибров, контрольных оправок и т. п.

нормирование посадка метрологический допуск

4.2 Отклонения формы поверхностей

Отклонением формы называется отклонение формы реальной поверхности или реального профиля от формы номинальной поверхности или номинального профиля.

Количественно отклонение формы оценивается наибольшим расстоянием от точек реальной поверхности (профиля) по нормали в пределах нормируемого участка L.

ГОСТ 24643-81 предусматривает пять видов отклонений формы: от прямолинейности; от плоскостности для плоских поверхностей; от цилиндричности; от круглости; от профиля продольного сечения для цилиндрических поверхностей.

Отклонение от цилиндричности - наибольшее расстояние от точек реальной поверхности до прилегающего цилиндра в пределах нормируемого участка. Этот комплексный показатель недостаточно обеспечен производственными измерительными средствами и находит применение в основном при исследованиях.

Отклонение от круглости - наибольшее расстояние от точек реального профиля до прилегающей окружности. Этот показатель оказывает существенное влияние на эксплуатационные свойства качества деталей и используется для деталей, к которым предъявляются требования высокой точности по овальности и огранке. Причиной появления овальности является овальность самой заготовки детали, овальность опорных поверхностей шпинделя станка, упругие деформации детали (особенно тонкостенных) при закреплении в станке. Причиной появления огранки является изменение мгновенного центра вращения детали, например при бесцентровом шлифовании. Огранка может быть с четным и нечетным числом граней. Огранка с нечетным числом граней характеризуется равенством Диаметра по граням.

Отклонение профиля продольного сечения - наибольшее расстояние от точек образующих реальной поверхности, лежащих в плоскости, проходящей через ее ось, до соответствующей стороны прилегающего профиля в пределах нормируемого участка.

Частными видами отклонения профиля продольного сечения являются конусообразность, бочкообразность, седлообразность.

Конусообразность возникает из-за износа резца, несовпадения осей шпинделя и пиноли задней бабки станка, отклонения от параллельности оси центров и направляющих станины. Бочкообразность чаще всего образуется при обтачивании тонких длинных валов без люнетов в связи с упругой деформацией. Бочкообразность и седлообразность могут возникать вследствие упругой деформации опор шпинделя и пиноли задней бабки станка.

Отклонение от прямолинейности в плоскости - наибольшее расстояние от точек реального профиля до прилегающей прямой в пределах нормируемого участка.

Помимо отклонения от прямолинейности в плоскости стандартом установлены отклонение от прямолинейности оси (или линии) в пространстве и отклонение от прямолинейности оси (или линии) в заданном направлении.

Отклонение от плоскостности - наибольшее расстояние от точек реальной поверхности до прилегающей плоскости в пределах нормируемого участка.

Частными видами отклонения от плоскостности являются вогнутость и выпуклость.

4.3 Отклонения расположения поверхностей

Отклонение расположения поверхностей - отклонение реального расположения рассматриваемого элемента детали от его номинального расположения. Номинальное расположение элемента определяется номинальными линейными и угловыми размерами между ним и базами или между рассматриваемыми элементами, если базы не заданы.

Базой называется элемент детали или сборочной единицы (или выполняющее ту же функцию сочетание элементов), по отношению к которому задается допуск расположения или определяется расположение рассматриваемого нормируемого элемента.

Базой может быть поверхность (например, плоскость), ее образующая или точка (например, вершина конуса, центр сферы), ось, если базой является поверхность вращения.

При оценке отклонений расположения должны исключаться отклонения формы. Для этого реальные поверхности (или профили) заменяются прилегающими, а за оси, плоскости симметрии и центры реальных поверхностей (профилей) принимают оси, плоскости симметрии и центры прилегающих элементов.

Стандартом установлены семь видов отклонений расположения поверхностей: от параллельности; от перпендикулярности; наклона; от соосности; от симметричности; позиционное; от пересечения осей.

Отклонение от параллельности - разность наибольшего и наименьшего расстояний между плоскостями (осью и плоскостью, прямыми в плоскости, осями в пространстве и т.д.) в пределах нормируемого участка.

Отклонение от перпендикулярности - отклонение угла между плоскостями (плоскостью и осью, осями и т.д.) от прямого угла, выраженного в линейных единицах, на длине нормируемого участка.

Отклонение наклона - отклонение угла между плоскостями (осями или прямыми, плоскостью и осью и т.д.) от номинального угла, выраженного в линейных единицах, на длине нормируемого участка.

Отклонение от симметричности - наибольшее расстояние между плоскостью (осью) рассматриваемого элемента (или элементов) и плоскостью симметрии базового элемента (или общей плоскостью симметрии двух или нескольких элементов) в пределах нормируемого участка.

Отклонение от соосности - наибольшее расстояние между осью рассматриваемой поверхности вращения и осью базовой поверхности (или осью двух или нескольких поверхностей) на длине нормируемого участка.

Отклонение от пересечения осей - наименьшее расстояние между осями, номинально пересекающимися.

Позиционное отклонение - наибольшее расстояние между реальным расположением элемента (центра, оси или плоскости симметрии) и его номинальным расположением в пределах нормируемого участка.

4.4 Суммарные отклонения формы и расположения поверхностей

Название "суммарные" такие отклонения получили потому, что их влияние на эксплуатационные свойства деталей обусловлено одновременно отклонениями и формы, и расположения.

На радиальное биение оказывают влияние отклонение от круглости профиля рассматриваемого сечения и отклонение его центра относительно базовой оси, на торцовое биение влияют отклонение от плоскостности рассматриваемой поверхности и отклонение от ее перпендикулярности относительно базовой оси.

Суммарным отклонением формы и расположения называют отклонение, являющееся результатом совместного проявления отклонения формы и отклонения расположения рассматриваемой поверхности или профиля относительно заданных баз.

Стандартом установлено семь видов суммарных отклонений: радиальное биение, торцовое биение; биение в заданном направлении; полное радиальное биение; полное торцовое биение; отклонение формы заданного профиля; отклонение формы заданной поверхности.

Радиальное биение - разность наибольшего и наименьшего расстояний от точек реального профиля поверхности вращения до базовой оси в сечении плоскостью, перпендикулярной базовой оси.

Торцовое биение - разность наибольшего и наименьшего расстояний от точек реального профиля торцовой поверхности до плоскости, перпендикулярной базовой оси.

Биение в заданном направлении - разность наибольшего и наименьшего расстояний от точек реального профиля поверхности вращения в сечении рассматриваемой поверхности конусом, ос которого совпадает с базовой осью, а образующая имеет заданное направление до вершины этого конуса.

Полное радиальное биение - разность наибольшего и наименьшего расстояний от всех точек реальной поверхности в пределах нормируемого участка до базовой оси.

Полное торцовое биение - разность наибольшего и наименьшего расстояний от точек всей торцовой поверхности до плоскости перпендикулярной базовой оси.

Отклонение формы заданного профиля - наибольшее отклонение точек реального профиля от номинального профиля, определяемое по нормали к номинальному профилю в пределах нормируемого участка.

Отклонение формы заданной поверхности - наибольшее отклонение точек реальной поверхности от номинальной, определяемое по нормали к номинальной поверхности в пределах нормируемого участка.

4.5 Нормирование отклонений формы и расположения поверхностей и обозначение их допусков на чертежах

Нормирование отклонений формы и расположения поверхностей заключается в ограничении их допусками.

Допуском формы называется наибольшее допустимое значение отклонения формы.

Допуском расположения называется предел, ограничивающий допускаемое значение отклонения расположения.

Нормирование погрешностей формы и расположения поверхностей производится односторонним отклонением, существенно, положительной величиной.

Допуск для всех отклонений формы и расположения поверхностей обозначается буквой Т.

Стандартом ГОСТ 2.308-79 для каждого вида допусков формы и расположения поверхностей установлены условные обозначения (графический символ) (табл.) для записи их на рабочих чертежах деталей.

Условное обозначение допусков формы и расположения поверхностей

Группа	Допуск	Знак
Допуски формы	Прямолинейности
	Плоскости
	Круглости
	Профиля продольного сечения
	Цилиндричности
Допуски расположения поверхностей	Параллельности
	Перпендикулярности
	Наклона
	Соосности
	Симметричности
	Позиционный
	Пересечения осей
Суммарные допуски формы и расположения поверхностей	Радиального и торцового биения; биения в заданном направлении
	Полного радиального и полного торцового биения
	Формы заданного профиля
	Формы заданной поверхности

Числовое значение допуска формы и расположения определяется степенью точности в зависимости от номинального размера. Под номинальным размером понимается номинальная длина нормируемого участка, или номинальная длина большей стороны поверхности, или номинальный больший диаметр торцовой поверхности, если нормируемый участок не задан.

ГОСТ 24643-81 устанавливает 16 степеней точности.

Ряды допусков с 1-й по 16-ю степень точности построены по геометрической прогрессии соответственно ряду Ra5 со знаменателем профессии 1,6. Стандартом предусмотрена возможность развивать ряды допусков в сторону более точных степеней (0; 01; 02 и т.д.), а также и более грубых (17; 18 и т.д.).

Следует отметить введение в справочное приложение стандарта новых параметров для отклонения формы в виде статистических характеристик, а именно среднего арифметического и среднего квадратического отклонения. Кроме того, введен параметр NN, определяющий число точек пересечения реального профиля со средним профилем в пределах нормируемого участка или на периметре.

Наряду с понятиями допуска формы и допуска расположения установлено понятие поля допуска.

Поле допуска формы -- область в пространстве или на плоскости, внутри которой должны находиться все точки реального рассматриваемого элемента в пределах нормируемого участка.

Поле допуска расположения -- область в пространстве или заданной плоскости, внутри которой должен находиться прилегающий элемент или ось, центр, плоскость симметрии в пределах нормируемого участка. Ширина или диаметр поля допуска определяются значением допуска, а расположение относительно баз определяется номинальным расположением рассматриваемого элемента.

Для допусков формы и расположения, которые являются составной частью допуска размера на основе истолкования предельных размеров по ГОСТ 24642-81 в зависимости от соотношения между допусками размеров и допусками формы и расположения поверхностей, установлены в процентном отношении относительные геометрические точности формы и расположения поверхностей.

Установлено три уровня относительной геометрической точности формы и расположения:

А -- нормальная относительная геометрическая точность величиной 60 %;

В -- повышенная относительная геометрическая точность величиной 40%;

С -- высокая относительная геометрическая точность величиной 25 %.

Следует иметь в виду, что для цилиндрических поверхностей, когда допуски формы задают по радиусу, оценки нормированных уровней относительной геометрической точности А, В, С должны быть сокращены вдвое до значений соответственно 30; 20 и 12,5 %.

Степени точности для допусков формы и расположения поверхностей в каждом конкретном случае определяют с учетом рекомендаций ГОСТ 24643-81, по квалитету и принятому уровню относительной геометрической точности.

Если на рабочем чертеже детали не указаны требования точности к отклонениям формы и расположения, то подразумевается, что эти ограничения (допуски формы и расположения) могут быть в пределах поля допуска размера (ГОСТ 25069-81). В тех случаях, когда допуски формы и расположения меньше, чем допуск размера, требования к допускам формы и расположения должны быть указаны в соответствии с ГОСТ 2.308-79 и ГОСТ 24643-81 одним из двух способов: или условными обозначениями на чертеже, или текстом в технических условиях. Применение условных обозначений является более предпочтительным. При условном обозначении знак, числовое значение допуска в миллиметрах и, если нужно, буквенное обозначение базы в указанной последовательности вписывают в рамку, разделенную соответственно на два или три поля. Рамку соединяют с элементом, к которому относится допуск, прямой или ломаной линией, заканчивающейся стрелкой.

Базу обозначают равносторонним заштрихованным треугольником, который соединяют с рамкой допуска соединительной линией. При необходимости базу обозначают в специальной рамке прописной буквой, и эту же букву вписывают в третье поле рамки. Если базой является ось или плоскость симметрии, то треугольник располагают в конце размерной линии соответствующего размера элемента. Если базой является поверхность или прямая (линия) этой поверхности, то треугольник должен располагаться на достаточном расстоянии от конца размерной линии (стрелки).

Суммарные допуски формы и расположения поверхностей, для которых не установлены отдельные символы, обозначают знаками составных допусков: сначала знак допуска расположения и затем знак допуска формы.

Различают независимые и зависимые допуски формы и расположения поверхностей.

Независимый допуск расположения (формы) - допуск, числовое значение которого постоянно для всей совокупности деталей, изготовляемых по данному чертежу, и не зависит от действительного размера нормируемого или базового элемента. Такие допуски назначают при нормировании требований к расположению посадочных мест под подшипник качения, к соосности направляющих и рабочих поверхностей, к колебанию межосевых расстояний в корпусах редуктора. Независимые допуски применяют, когда сопрягаемые поверхности деталей центрируются посадками с натягом или переходными, при необходимости обеспечить надежное функционирование посадок: отсутствие биения, балансировку, равномерность радиального зазора, плотность и герметичность.

Зависимый допуск расположения (формы) -- допуск, числовое значение которого переменно для различных деталей, изготовленных по данному чертежу, и зависит от действительных размеров нормируемого или базового элемента. На чертежах зависимый допуск задают своим минимальным постоянным значением, которое допускается превышать на величину, соответствующую допускаемому отклонению действительных размеров элементов деталей от проходного предела (от наибольшего предельного размера вала или от наименьшего предельного размера отверстия).

Зависимые допуски расположения назначают преимущественно на межосевые расстояния крепежных отверстий, соосность участков ступенчатых отверстий, на симметричность расположения шпоночных пазов и т.д. Полное значение зависимого допуска расположения определяется суммой

,



Для зависимых допусков расположения поверхностей возможно назначение их нулевых значений. Это значит, что отклонения расположения допустимы только за счет использования части допуска на размеры элемента.

При обозначении зависимого допуска расположения (формы) добавляется знак (М).

-- допуск плоскостности составляет 0,07 мм и относится к любому участку поверхности, имеющему площадь 310x210 мм²;

-- допуск прямолинейности 0,02 мм и относится к любому участку поверхности длиной 100 мм;

-- допуск симметричности размера, указанного стрелкой, составляет 0,1 мм от половины ширины поля допуска (Т/2) относительно оси отверстия В;

-- допуск соосности отверстия, представленный в радиусном выражении, составляет 0,05 мм относительно базовой оси А;

-- допуск полного радиального биения цилиндрической поверхности относительно поверхностей А и Б составляет 0,1 мм;

-- зависимый допуск соосности шейки вала связан только с действительным размером нормируемого элемента, указанного стрелкой;

-- зависимый допуск соосности шейки вала связан только с действительным размером базового элемента.

Возможен также вариант, когда зависимый допуск соосности будет получен исходя из действительных размеров базового и нормируемого элементов.



Глава 5. Шероховатость и волнистость поверхностей

5.1 Основные понятия и определения

Шероховатость и волнистость являются характеристиками качества поверхности, оказывающими большое влияние на многие эксплуатационные свойства деталей машин. Шероховатость поверхности представляет собой совокупность неровностей, образующих рельеф реальных поверхностей с относительно малыми шагами.

Рассматриваемые микронеровности образуются в процессе механической обработки путем копирования формы режущих инструментов, пластической деформации поверхностного слоя деталей под воздействием обрабатывающего инструмента, трения его о деталь, вибраций и т.д.

Шероховатость поверхностей деталей оказывает существенное влияние на износостойкость, усталостную прочность, герметичность и другие эксплуатационные свойства.

Для отделения шероховатости поверхности от других неровностей с относительно большими шагами (отклонения формы и волнистости) ее рассматривают в пределах ограниченного участка, длина которого называется базовой длиной l. Базовая длина l нормируется в зависимости от параметров шероховатости в пределах ряда: 0,01; 0,03; 0,08; 0,25; 0,8; 2,5; 8; 25, т.е. чем больше микронеровности, тем больше базовая длина.

Линия, на которой выделяется совокупность поверхностных неровностей, называется базовой линией.

Базовая линия - это линия заданной геометрической формы, проведенная определенным образом относительно профиля и служащая для оценки геометрических параметров поверхностных неровностей. Вид этой линии зависит от вида поверхности элемента детали. Таким образом, базовая линия поверхности элемента детали имеет форму линии номинального профиля и расположена эквидистантно этому профилю.

В качестве базовой линии при оценке поверхностных неровностей используется средняя линия, которая является базой для отсчета отклонения профиля.

Такая система отсчета в международной практике носит название системы "М".

Средняя линия профиля m- это базовая линия, имеющая форму номинального профиля и проведенная так, что в пределах базовой длины среднее квадратическое отклонение профиля от этой линии минимально. Среднюю линию можно проводить так, чтобы площади, ограниченные профилем и средней линией над ней и под ней , были одинаковы на базовой длине.

5.2 Параметры шероховатости

Поверхностные неровности относятся к геометрическим параметрам и представляют собой сложную периодическую структуру. Поскольку профиль содержит большой объем случайных значений неровностей, то для большинства нормируемых параметров принимают усредненные значения.

Число геометрических параметров для оценки шероховатости поверхности достигает более 40 наименований.

Все основные определения, параметры шероховатости и их числовые значения приведены в ГОСТ 2789-73 и ГОСТ 25142-82.

Однако для практического нормирования в большинстве стран мира, как и в России, используют шесть параметров, которые делят на три группы:

-- высотные:

Ra -- среднее арифметическое отклонение профиля;

Rz -- высота неровностей профиля по десяти точкам;

Rmax-- наибольшая высота профиля;

-- шаговые:

Sm -- средний шаг неровностей профиля;

S -- средний шаг местных выступов профиля;

-- параметр формы:

-- относительная опорная длина профиля.

Рассмотрим кратко эти нормируемые параметры.

Среднее арифметическое отклонение профиля Ra -- среднее арифметическое абсолютных значений отклонений профиля от средней линии в пределах базовой длины:

, или .

где - базовая длина; - число выбранных точек профиля на базовой длине; - отклонение профиля (расстояние между точкой профиля и базовой линией).

Числовые значения параметров Ra, Rz, Rmax, Sm, S определены стандартом ГОСТ 2789-73, причем для всех трех высотных параметров выделены предпочтительные значения, которыми и следует в первую очередь пользоваться. Эти числовые значения параметров шероховатости проставляют на чертежах.

Значения уровня сечения профиля р отсчитывают от линии выступов и выбирают из ряда: 5; 10; 15; 20; 25; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90 % Rmax.

Числовые значения t выбирают из ряда: 10; 15; 20; 25; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90 %.

Из всех перечисленных параметров шероховатости наиболее часто применяют параметры Ra и Rz. Параметр Ra является предпочтительным, так как его определяют по значительно большему числу точек профиля, чем Rz. Использование параметра Rz в качестве контрольного в значительной степени определяется способами измерения рассматриваемых параметров. Значения Ra преимущественно измеряют с помощью приборов, снабженных датчиками с алмазной иглой. Определение Ra на грубых поверхностях связано с опасностью поломки алмазной иглы, а на очень гладких - с низкой достоверностью результатов из-за того, что радиус конца иглы не может фиксировать очень малые неровности. Поэтому Rz рекомендуется использовать при значениях высоты неровностей 320... 10 и 0,1 ...0,025 мкм, в остальных случаях -- Ra.

Требования к шероховатости поверхности деталей и выбор параметров для ее оценки устанавливаются исходя из функционального назначения поверхности для обеспечения заданного качества поверхности.

Для неответственных деталей можно не указывать параметры шероховатости, в таком случае она не подлежит контролю.

Некоторые специальные технологические методы окончательной обработки позволяют получить на поверхностях регулярный заранее заданный микрорельеф из канавок или лунок определенной формы. ГОСТ 24773-81 устанавливает характеристики таких параметров.

5.3 Обозначение шероховатости поверхности на чертежах

2.309-73 устанавливает обозначения и правила нанесения шероховатости поверхности на чертежах изделий.

Базовую длину для параметров Ra, Rz и Rmax не указывают, если их числовые значения соответствуют значениям базовой длины.

Знаки шероховатости располагаются по линии контура детали на выносных линиях.

В обозначении шероховатости применяют три знака:

-- способ обработки для получения шероховатости конструктор не устанавливает;

-- шероховатость поверхности должна быть получена удалением слоя

материала (точением, фрезерованием, шлифованием, травлением и т.п.);

-- шероховатость поверхности должна быть получена без снятия слоя материала (ковкой, штамповкой, литьем и т.п.)

В тех случаях, когда ко всем поверхностям детали устанавливаются одинаковые требования к шероховатости, эти требования указываются в правом верхнем углу чертежа детали.

Если поверхности детали по шероховатости нормируются в разной степени, то в правый верхний угол выносится наиболее часто повторяющееся требование: знак шероховатости и параметр шероховатости изображают увеличенным в 1,5 - 2 раза, а за ним в скобках помещают знак \/, который указывает на наличие поверхностей с иными показателями шероховатости, нанесенными непосредственно на изображение детали. Размеры и толщина линий знака в обозначении шероховатости должны быть приблизительно в 1,5 раза больше, чем в обозначениях, нанесенных на изображении.

Если среди обрабатываемых поверхностей по данному чертежу имеются поверхности без нормирования шероховатости, то выносить обозначения в угол чертежа не допускается.

Допускается применять упрощенное обозначение с разъяснением его в технических требованиях в случае неудобства размещения на поле чертежа.

5.4 Волнистость поверхности

Волнистость занимает промежуточное положение между отклонениями формы и шероховатостью поверхности. Возникновение волнистости связано с динамическими процессами, вызываемыми потерей устойчивости системы станок-приспособление-инструмент-деталь и выражающимися в возникновении вибраций.

Согласно рекомендации СЭВ РС3951-73 волнистость поверхности - это совокупность периодически повторяющихся неровностей, у которых расстояния между смежными возвышенностями или впадинами превышают базовую длину для имеющейся шероховатости поверхности.

Волнистость оценивают на длине участка , которая должна быть больше или равна пятикратному значению шага самой большой волны.

Установлено три нормируемых параметра волнистости: , и . Все они оцениваются от средней линии (определение аналогично определению средней линии профиля шероховатости).

Высота волнистости - среднее арифметическое значение пяти высот волн в пределах длины :

.

Наибольшая высота волнистости - самая высокая волна из пяти рассматриваемых в пределах длины .

Средний шаг волнистости - среднее арифметическое значение длин отрезков средней линии, отсекаемых однотипными точками пересечения профиля волнистости со средней линией в пределах длины :

.



Глава 6. Решение типовых задач

Задача №1

Отверстие номинального диаметра 10мм имеет предельные размеры 10,012 и 9,99 мм. Определите EI, мкм.

Решение:

мкм

Ответ:=мкм

Задача №2

Чему равен наибольший предельный размер вала, если известен наибольший диаметр 8мм с нижним отклонением -0,01 мм, если на его обработку конструктор назначил допуск в 15мкм?

Решение:

Ответ: мкм

Задача №3

Определите номинальный размер вала, если известен наибольший диаметр вала 2,26 мм, допуск вала 0,06 мм и нижнее отклонение вала -0,2 мм.

Решение:



мм

Ответ: мм

Задача №4

Отверстие в ступице зубчатого колеса имеет номинальный размер 10 мм. При расточке действительные размеры отверстия требуется выдержать от 10,005 до 10,02 мм. Чему равен допуск на росточку отверстия, мкм.

Решение:

мм = мкм

Ответ: мкм

Задача №5

Вал номинального размера 24 мм имеет предельные размеры 23,98 и 23,967 мм. Определите, мкм.

Решение:

Ответ:

Задача №6

Вал, предельные размеры которого =15,95 мм и =15,923 мм, вращается в подшипнике скольжения. Номинальный размер соединения 16 мм. Предельные размеры отверстия =16,018 мм и =16 мм. Определите наибольший и наименьший зазор, мкм.

Решение:

Ответ: ;

Задача №7

Определите нижнее отклонение, мкм, вала диаметром 6 мм, если допуск вала 30 мкм и наибольший предельный размер 5,98 мм.

Решение:

Ответ:

Задача №8

Вал номинального диаметра 8 мм имеет предельные размеры 8,019 и 8,01 мм. Определите , мкм.

Решение:

Ответ:

Задача №9

Отверстие номинального диаметра 18 мм имеет предельные размеры 18,01 и 17,992 мм. Определите ES, мкм.

Решение:

Ответ:

Задача № 10

Отверстие номинального диаметра 20 мм имеет допуск 0,021 мм и верхнее отклонение, равное нулю. Определите нижнее отклонение отверстия.



Ответ:

Задача №11

Чему равен допуск, мкм, на размере 30 со значком -0,023 и со степенем +0,010.

Решение:

Ответ:



Заключение

Таким образом, основы нормирования параметров точности - является одной из важнейших инженерных дисциплин, основной задачей, которой является установление границ на допустимые отклонения реальных метрологических характеристик средств измерений от их номинальных значений и когда размеры, форма, механические, электрические и другие характеристики деталей и сборочных единиц удовлетворяют техническим требованиям.

Знания, умения и навыки, полученные в результате изучения этой работы, помогут пользоваться государственными стандартами при нормировании точности геометрических параметров типовых деталей и сборочных единиц; правильно обозначать их на рабочих чертежах.



Список использованной литературы

1.Актуальные проблемы метрологии в радиоэлектронике / под ред. В. К. Коробова. -- М. : Изд-во стандартов, 1985. -- 128 с.

2.Амиров Д.Д. Квалиметрия и сертификация продукции / Д.Д.Амиров. -- М.: Изд-во стандартов, 1996. -- 132 с.

3.Анухин В. И. Допуски и посадки : учеб. пособие / В. И. Анухин. -- 3-е изд. - СПб.: Питер, 2004. -- 207 с.

4.Аронов И. 3., Теркель А. Д., Рыбакова А. М. Еще раз о презумции соот¬ветствия, или взаимосвязь между техническими регламентами и стандар¬тами // Стандарты и качество. -- 2007. -- № 7. -- С. 40 -- 42.

5.Аристов А. И. Статистические методы контроля качества и надежности промышленной продукции // Надежность и контроль качества изделий. № 2. -- М.: Знание, 1988. - С. 3-58.

6.Аристов А. И. Статистические методы контроля качества и надежности промышленной продукции // Надежность и контроль качества изделий. № 5(11). - М.: Знание, 1990. - С. 48-97.

7.Артемьев Б. Г. Справочное пособие для работников метрологических служб / Б.Г.Артемьев, С.М.Голубев. -- М. : Изд-во стандартов, 1986. -- Т. 1,2.- 263 с.

8.Болдин Д. А. Основы взаимозаменяемости и стандартизации в маши¬ностроении / J1. А. Болдин. -- М. : Машиностроение, 1984. -- 272 с.

9.Бурдун Г.Д. Основы метрологии / Г.Д.Бурдун, Б.Н.Марков. -- М.: Изд-во стандартов, 1975. -- 335 с.

10.Бурдун Г.Д. Линейные и угловые измерения / Г. Д. Бурдун, Б. Н. Марков. -- М.: Изд-во стандартов, 1977. -- 512 с.

11.Ганевский Г.М. Допуски, посадки и технические измерения в маши¬ностроении / Г. М. Ганевский, И. И. Гольдин. -- М.: Высш. шк., 2000. -- 288 с.

12.Годлевский В.Е. Система менеджмента качества: учеб.пособие / В. Е. Годлевский, Г. Н. Изюменко, В.Я.Кокотов. -- Самара: Самарский научный центр РАН. -- 2001. -- 132 с.

13.Колтик Е.Д. Государственный первичный эталон единицы ЭДС и переход на новый размер вольта // Измерительная техника. -- 1990. -- № II.-С. 6-7.

14.Курочкин Ф.Е. Государственный эталон единицы электрического сопротивления и новое представление ома на основе квантового эффекта Холла// Измерительная техника. -- 1990. -- № 12. -- С. 3--4.

15.Катков А. С. Государственный первичный эталон единицы постоянного электрического тока -- ампера // Измерительная техника. -- 1995. -- № 1.-С. 3-4.

16.Допуски и посадки : справочник : в 2 ч. / под ред. В.Д. Мягкова. -- J1.: Машиностроение, 1978. -- I 032 с.

17.Техническое регулирование. Теория и практика / под ред. В. Г. Версана. - М.: ОАО «ВНИИС», 2005. - 315 с.

17.Егорова Л. Г. Переход к ИСО 9000 версии 2000 -- это и просто и сложно // Сертификация. -- 2000. -- № 3. -- С. 27 -- 33.

18.Казаков А.Я., Мостепаненко В. М., Эйдес М. И. Перспективы децентрализации системы обеспечения единства измерений и квантовая метрология // Измерительная техника. -- 1992. -- № 11. -- С. 3 -- 5.

19.Камке Д. Физические основы единиц измерений / Д. Камке, К. Крамер. - М.: Мир, 1980. -- 198 с.

20.Каперин Т.А. Основы расчета размерных цепей / Т. А. Каперин. -- М. : Изд-во МГАУ им. В. П.Горячкина, 1994. -- 241 с.

21.Карпов Л. И. Инженерные методы оценки и контроля качества в серийном производстве/Л. И. Карпов, В.Г.Литвинов, В.А.Яворовский. -- М.: Изд-во стандартов, 1984. -- 216 с.

22.Карпов Л. И. Теория и практика расчета размерных цепей / Л. И. Карпов, А. Г.Саломатин. -- М.: Изд-во МАДИ, 1984. -- 77 с.

23.Карпов Л. И. Основы взаимозаменяемости : учеб.пособие. Ч. 1 / Л. И. Карпов, Т. М. Раковщик. -- М.: Изд-во МАДИ, 1998. -- 94 с.

24.Карпов Л. И. Основы взаимозаменяемости : учеб.пособие. Ч. 2 / Л.И.Карпов, Т. М. Раковщик, В.А.Борисов, С.М.Зотова. -- М.: Изд-во МАДИ, 1995. - 122 с.

25.Машиностроение: энциклопедия. Т. 1-5. Стандартизация и сертификация в машиностроении. -- М.: Машиностроение, 2000. -- 656 с.

26.Международная практическая температурная шкала 1968 г. (МПТШ-68). - М. : Изд-во стандартов, 1976. - 48 с.

27.Методические материалы. Требования к системам менеджмента качества в автомобилестроении: ИСО/ТУ 16949--2002, требования к поставщикам продукции GM -- АВТОВАЗ. -- Самара, 2002. -- 68 с.

28.Походун А. И. Новая международная практическая шкала и проблемы повышения точности измерения температуры // Измерительная техника. - 1992. -№ 5. -С. 31-33.

29.Пугачёв С. В. Необходима координация работ! // Стандарты и качество. - 2007. - № 7. - С. 34- 37.

30.Самаркин В. М. Уроки победы // Стандарты и качество. -- 1985. -- №5.-С. 4-11.

31.Самков В. М., Колесникова Л. П. О некоторых вопросах технического регулирования в нефтегазовом машиностроении // Надежность и сертификация оборудования для нефти и газа. -- 2003. -- № 2. -- С. 13--19.

32.Саприцкий В. И. Метрологическое обеспечение световых измерений / В. И.Саприцкий. -- М.: ВНИИФТРИ,- 1986,- 126 с.

33.Сергеев А. Г. Метрологическое обеспечение автомобильного транспорта / А. Г. Сергеев. -- М.: Транспорт, 1988,-- 198 с.

34.Сергеев А. Г. Метрология: учеб.пособие для вузов / А.Г.Сергеев, В. Г. Крохин. -- М.: Логос, 2001. -- 408 с.

35.Сергеев А. Г. Метрологическое обеспечение эксплуатации технических систем / А. Г.Сергеев. -- М.: Изд-во МГОУ: АО «Росвузнаука», 1994. -- 127 с.

36.Сергеев А. Г. Метрология, стандартизация, сертификация / А. Г. Сергеев, М. В.Латышев, В. В.Терегеря. -- М.: Логос, 2001. -- 536 с.

37.Тарбеев Д. В. Эталоны России // Измерительная техника. -- 1995. -- № 6. - С. 67-69.

38.Теркель А.Л. Новое в стандартах ЕСКД // Стандарты и качество. -- 2007.-№ 1.-С. 41-45.

39.Техническое регулирование. Теория и практика / под ред. В. Г. Версана. - М.: ОАО «ВНИИС», 2005. - 315 с.

40.Шишкин И. Ф. Основы метрологии, стандартизации и контроля качества / И.Ф. Шишкин. -- М.: Изд-во стандартов. -- 1988. -- 319 с.

41.Шостьин И. А. Очерки истории русской метрологии / И.А. Шостьин. -- М. : Изд-во стандартов, 1975. -- 272 с.

42.Якушев А. И. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения / А.И.Якушев, Л.И.Воронцов, Н.М.Федотов. -- М.: Машиностроение, 1987.-- 352 с.

Размещено на Allbest.ru