Файл: Якушев А.И. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения учебник.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 294
Скачиваний: 2
зависимости от изменения номинального значения параметра, ограничиваемого допусками.
Так, на основании исследования и систематизации опыта механической обработки цилиндрических металлических деталей размером 1—500 мм было выявлено, что погрешность А их изго товления в одинаковых технологических условиях меняется в зависимости от диаметра d деталей по следующей закономерности:
A = cj/~d. |
(16) |
Значение х изменяется в пределах 2,5—3,5; коэффициент С для шлифованных валов близок к 0,005, а для отверстий — к 0,008. При разработке стандарта на допуски было принято, что указанные значения коэффициента С и значение х = 3 соответствуют точ-
СА |
СО |
Рис. 8. Шарнирное соединение вилки с тягой:
а — узел в сборе; б — поля допусков при СА; в — поля допусков при СВ
ности обработки деталей по 2-му классу. Эту погрешность и при няли за допуск этого класса точности. Тогда, например, допуск вала по 2-му классу точности может быть определен по формуле
б = (0,005 V d) мм. |
(17) |
Для вала, например, диаметром 8 мм допуск
6 = 0,0051/8 = 0,01 мм.
Из формулы (17) видно, что допуск цилиндрических деталей
изменяется пропорционально yrd. Для определения допуска любого класса точности формула (17) преобразуется в следующую:
б = (0 ,5 i/d Cp) а = ia, |
(18) |
где dcр — среднее значение диаметра для какого-либо интервала
диаметров, мм; |
|
единиц |
допуска (для |
а — коэффициент, равный числу |
|||
валов 2-го класса точности а = |
10). |
|
|
Выражение, взятое в скобки, назвали единицей допуска ци |
|||
линдрических деталей диаметром от |
1 до 500 мм, |
т. е. |
|
г = 0,5>/7ср |
мкм. |
|
(19) |
, 55
По формуле (18) допуск кала диаметром 8 мм 2-го класса точ ности также равен 0,01 мм.
Единица допуска г, отражая влияние технологических, конст руктивных и метрологических факторов, выражает зависимость до пуска от номинального значения параметра, ограничиваемого допусками (например, от диаметра), и является мерой точности. Она позволила при разработке систем допусков определять величину допуска для широкого диапазона значений нормируе мого параметра. Единица допуска должна учитывать также функциональную роль нормируемого параметра.
Классы точности. В каждом изделии детали разного назначе ния изготовляют с различной точностью. Для нормирования уровней точности установлены классы (степени) точности изго товления деталей. Для каждого класса (степени) точности су ществует закономерно построенный ряд полей допусков, в кото ром разные по величине размеры однотипных поверхностей деталей имеют одну и ту же относительную точность, определяе мую примерно одним и тем же значением коэффициента а. Коли чество классов (степеней) точности определялось потребностью различных отраслей промышленности, перспективами повышения точности изделий, границами достижимой точности, а также функциональными и технологическими факторами и принятым значением ср — знаменателя геометрической прогрессии, по ко торой изменяется величина допуска при переходе от одного класса (степени) точности к другому. Для гладких цилиндри ческих соединений ср ^ 1,6.
Для образования необходимых классов (степеней) точности значение коэффициента а (количество единиц допуска) для од ного из классов принимают за исходное. Для более грубых клас сов точности исходное значение этого коэффициента умножают,
адля более точных классов делят на принятое значение ср. Класс точности определяет величину допуска на изготовление,
аследовательно, и соответствующие методы и средства обработки деталей машин.
Ряды допусков и интервалы диаметров. Используя единицу допуска н коэффициент а для каждого из классов точности, пост роили ряды допусков для всех размеров, охватываемых данной системой допусков. Они делятся по принятым классам точности. Допуски для цилиндрических деталей установлены для размеров до 31 500 мм с разбивкой на пять диапазонов: менее 0,01 до 0,1 мм исключительно, от 0,1 до 1 мм исключительно, от 1 до 500 мм
включительно, свыше 500 до 10 000 мм включительно и свыше
10 000 до 31 500 мм.
Для построения рядов допусков каждый из пяти диапазонов, в свою очередь, разделен на несколько интервалов и величины допусков приняты одинаковыми для ряда смежных размеров, объединенных в один интервал. Это сделано потому, что назна чать допуск для каждого номинального размера нецелесообразно,
56 |
7 |
так как таблицы допусков в этом случае получились бы весьма громоздкими, а сами допуски для смежных размеров отличались бы одни от другого па незначительную величину. Например,
весь диапазон диаметров от |
1 |
до 500 мм разбит на 12 интервалов |
(от 1 до 3, св. 3 до (3 мм и т. |
д.) |
для всех посадок, кроме прессовых |
(17—22 интервала) и теплоходовой (20 интервалов) посадок. Увеличение числа интервалов для прессовых н теплоходовой по садок объясняется повышенной чувствительностью прессовых посадок к колебаниям величин натягов, а теплоходовой — к ко лебаниям величин зазоров.
Допуски для всех размеров интервала подсчитаны примерно по среднему арифметическому значению размеров данного интервала:
tfcp= - ?»ailf,± -rf» |
(20) |
Практически в стандартах из-за необходимости округления допуски для большинства интервалов приняты несколько мень шими ио сравнению с допусками, подсчитанными для средних диаметров.
Диаметры по интервалам распределены таким образом, чтобы допуски, подсчитанные по крайним значениям в каждом интер вале, отличались от допусков, подсчитанных по среднеарифме тическому значению диаметра в том же интервале, не более чем на 5—8%.
Нормальная температура. Допуски и отклонения указаны в таблицах стандартов для деталей, размеры которых определены при нормальной температуре, которая по ГОСТ 9249 — 59 равна -г 20° С. Такая температура принята как близкая к температуре рабочих помещений машино- и приборостроительных заводов.
Градуировка и аттестация всех линейных и угловых мер и измерительных приборов, а также точные измерения должны производиться при нормальной температуре. Отступления от от этой температуры не должны превышать допустимых значений.
В производстве принято соблюдать следующие условия нор мального температурного режима:
температура детали и измерительного средства в момент контроля должна быть одинаковой, что может быть достигнуто при совместной выдержке детали и измерительного средства в одних условиях (например, на чугунной плите);
желательно, чтобы коэффициенты линейного расширения ма териала детали и измерительного средства по возможности были также примерно одинаковыми.
Следует указать, что погрешность измерения возникает также и от местного нагрева. Например, под действием тепла руки контролера в течение 15 мин размер скобы для проверки валов диаметром 175 мм изменяется на 8 мкм, а скобы для проверки валов диаметром 280 aim — на 11 мкм. Это свидетельствует о необходимости применять тепловую изоляцию (например, термо
изолирующие накладки и ручки у скоб а штихмасов) или термо изолирующие перчатки.
В отдельных случаях погрешность измерения, вызванная отклонением от нормальной температуры н разностью коэффи циентов линейного расширения материалов детали и измеритель ного средства, может быть учтена введением поправки, равной погрешности, взятой с обратным знаком. Величина температурной погрешности АI приближенно определяется по формуле
|
А/ |
I (ajAtx— a2At2), |
(21) |
|||
|
l — измеряемый размер; |
|
ма |
|||
|
аг и а2 — коэффициенты линейного расширения |
|||||
Аtj_ = |
териалов детали и измерительного средства; |
|||||
tx — 20° — разность |
между |
температурой детали |
Д |
|||
At2 = |
и нормальной температурой; |
измеритель- |
||||
t.z — 20° — разность |
между |
температурой |
||||
|
. ного средства t2и нормальной температурой. |
|||||
Пример. В цехе температура воздуха, а следовательно, и температура |
||||||
штангенциркуля, которым |
производится измерение, равна |
25° С; деталь |
||||
диаметром 500 мм после обработки имеет температуру 40° С. Для стали, из
которой сделана |
деталь, |
at = |
13,5 |
• 10-6; для стали, из которой сделана |
штанга штангенциркуля, а3 = |
10,5 •10-6. Поправка на температурную погреш |
|||
ность измерения |
может |
составить |
А1 = — 500 -10-6 (13,5 •20—10,5 ■5) == |
|
= —0,109 мм. Для алюминиевых детален (at == 24-10-6) при том же измери тельном инструменте AZ = = —500-10-0 (24-20—1 0 ,5 - 5 )= —0,214 мм.
При полном выравнивании температуры, если она не равна нормальной, также неизбежны ошибки из-за разности коэффи циентов лилейного расширения детали и измерительного средства. В этом случае (т. е. при Atx — At2 — At) величина погрешности определяется по формуле
A l^ lA t(a x—a2). |
(22) |
Если температуры воздуха в цехе, детали и измерительного средства выравнены и равны 20° С, то температурная погреш ность измерения отсутствует при любой разности коэффициента линейного расширения, так как при AZX= A12 = 0 и А1 — 0.
Формулы (21) и (22) являются приближенными, так как из-за сложности конфигурации деталей изменение их размеров при перепаде температуры не подчиняется линейному закону. По этому для устранения температурных погрешностей необходимо соблюдать нормальный температурный режим в помещениях измерительных лабораторий, инструментальных, механических и сборочных цехов, вводя в них кондиционирование воздуха.
Установление предельных контуров деталей. Действительная форма деталей отличается от заданной. Погрешности формы, а для сложных деталей и отклонения в расположении их поверх ностей могут нарушить взаимозаменяемость. Для обеспечения взаимозаменяемости необходимо установить наименьший и наи
58
больший предельные контуры, за которые не должен выходить действительный контур годных деталей даже при наличии по грешностей формы и расположения. Эти контуры обычно опре деляются полями допусков на размеры, при установлении ко торых учитывают взаимосвязь между отклонениями отдельных элементов профиля.
Наибольший и наименьший предельные контуры соответст вуют наибольшим и наименьшим предельным размерам детали. Соблюдение йредельных контуров наиболее строго проверяется при комплексном контроле деталей предельными калибрами. Понятие о предельных контурах широко используется при рас смотрении вопросов взаимозаменяемости резьбовых и шлицевых соединений.
Для обеспечения взаимозаменяемости по расположению по верхностей иногда устанавливают опорный контур (внешний контур положения — контур максимума металла) детали слож ного профиля, который ограничивает наибольшее допустимое смещение координируемых поверхностей и служит номинальным контуром при расчете комплексных калибров.
При разработке систем допусков и посадок руководствуются принципом предпочтительности.
§ 13. П Р И Н Ц И П ВЫ БОРА ДОПУСКОВ
Из изложенного следует, что ряды допусков и классы точности в стандартах построены по технологическому принципу с учетом возможностей оборудования. Выбирать же допуски и классы точ ности при проектировании нужно так, чтобы добиться удовлетво рения эксплуатационно-конструктивных требований, предъяв ляемых к детали, узлу и машине в целом.
Для повышения надежности, долговечности и точности машин в ряде случаев появляется необходимость максимального прибли жения размеров деталей к их расчетным величинам. Такие конструк тивные требования ограничиваются технологическими возмож ностями, а зачастую и возможностями технических измерений, к тому же оци связаны в большинстве случаев с увеличением трудоемкости и стоимости изготовления и контроля деталей. Обработка деталей по более точному классу требует больших трудовых и материальных затрат на оборудование, приспособле ния, инструмент и контроль. По мере уменьшения величины до пуска увеличивается вероятность появления брака (рис. 9, а) [1]. Особенно большой процент брака может быть при малых допусках. На участке в — г кривой А брак может быть настолько велик, что обработка деталей данным методом становится неэкономичной. В таких случаях переходят на другой технологический процесс, дающий большую точность (кривая Й), но, как правило, связан ный с применением более точного оборудования, что повышает себестоимость изготовления деталей (рис. 9, б). Относительная
