НОРМИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ ГЛАДКИХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

Предисловие

Учебное пособие, переработанное и дополненное, посвящается светлой памяти Артемия Николаевича Спасского, кандидата технических наук, доцента кафедры «Технология машиностроения», длительное время читавшего лекции по дисциплинам «Технология машиностроения» и «Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения».

Первая рукописная редакция справочно-методического пособия была составлена доцентом А.Н. Спасским и ассистентом Т.М. Ионовой при участии старшего преподавателя С.Ф. Магницкой. Пособие имело все необходимые данные для выполнения курсовой работы по «Взаимозаменяемости, стандартизации и техническим измерениям» и пользовалось большим спросом у студентов.

В 1992 г. оно было переиздано под общей редакцией профессора Л.А. Болдина в виде светокопий. Так как пособие не потеряло актуальности и получило признание многих поколений студентов, преподавателями кафедры принято решение издать его в новой редакции с учетом требований действующих стандартов, дополнив поясняющими текстами из теории.

Первое издание, подготовленное коллективом авторов кафедры, вышло в 2001году. Первая глава составлена Т.Н. Гребневой и С.Ф. Магницкой. Вторая разработана В.Н. Кайновой и Г.И. Лебедевым, так как нормирование требований к точности формы и расположения поверхностей особенно актуально в настоящее время. Третья и четвертая главы составлены С.Ф. Магницкой, пятая глава −Т.Н. Гребневой, шестая глава − В. Н. Кайновой и Т.Н. Гребневой.

Во втором издании переработаны все шесть глав с учетом изменений в области стандартизации и добавлены новые главы −7 и 8, которые рассматривают вопросы, решаемые в курсовой работе.

Глава седьмая подготовлена В.Н. Кайновой и Г.И. Лебедевым, а восьмая глава − С.Ф. Магницкой и И.Н. Фроловой.

Авторы приносят глубокую благодарность за ценные предложения и замечания по улучшению содержания учебного пособия всем преподавателям кафедры «Технология машиностроения» НГТУ и лично профессору, кандидату технических наук, Л.А. Болдину, кандидату технических наук, доценту А.А.Симонову, кандидату технических наук, доценту И.Н.Фроловой, а также рецензентам: зав. кафедрой «Технология металлов и машиноремонта» доктору технических наук, профессору А.С. Курникову, главному технологу, кандидату технических наук, доценту АО НАЗ «Сокол» П.М. Королеву.

Все замечания и предложения, которые будут с признательностью восприняты коллективом авторов, могут быть направлены по адресу:

603950, г.Н. Новгород, ул. Минина, д. 24; НГТУ, корпус 2, кафедра «Технологии машиностроения».

ВВЕДЕНИЕ

Конструкторская документация является основным видом документов, которые используются для проектирования технологических процессов обработки и сборки, контрольно-измерительных операций, а также при выполнении работ по сертификации. При разработке конструкторской документации необходимо соблюдать требования действующих стандартов. Точность существенно влияет на качество изделий, на трудоемкость их изготовления, а, следовательно, и на себестоимость.

Студенты большинства конструкторских специальностей выполняют курсовую работу, в которой осваивают нормирование точности основных соединений, применяемых в различных отраслях машиностроения. Цель данного учебного пособия − помочь студентам в решении указанных задач. Пособие состоит из восьми глав, в которых приводятся сведения из теории, а также справочные таблицы из стандартов. Номенклатура рассматриваемых параметров ограничена предлагаемыми вариантами заданий к курсовой работе.

Первая глава содержит материалы по выбору и расчету допусков и посадок, методы расчета размерных цепей и требования к точности угловых размеров.

Вторая глава дополнена новыми требованиями к шероховатости поверхностей, а также даны рекомендации, позволяющие нормировать точность формы и расположения поверхностей деталей машин.

Третья глава содержит сведения по призматическим шпонкам и прямобочным шлицам. Даны примеры выполнения рабочих чертежей со шпоночными и шлицевыми соединениями.

В четвертой главе приводится структура обозначения подшипников, а также требования к точности подшипников, посадочных поверхностей вала и корпуса под установку подшипника. Дан пример выполнения части сборочного чертежа с посадками подшипника на валу и в корпусе и примеры рабочих чертежей посадочных мест под подшипник вала и корпуса с указанием требований по точности размеров, формы и расположения.

Существенно переработаны главы пятая и шестая: пятая глава дополнена требованиями к точности резьбы с натягами и по переходным посадкам; в шестой главе обращено внимание на выбор степеней точности зубчатых передач и видов сопряжений и контрольного комплекса.

Седьмая глава определяет факторы, влияющие на выбор средств и методов измерений, приведены рекомендации по выбору средств измерений в зависимости от контролируемых параметров и точности универсальных средств.

Восьмая глава содержит необходимые сведения для проектирования гладких калибров для контроля валов и отверстий.

Во все главы внесены изменения и дополнения согласно вновь изданным нормативным документам.

ГЛАВА 1. НОРМИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ ЛИНЕЙНЫХ
И УГЛОВЫХ РАЗМЕРОВ

НОРМИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ ГЛАДКИХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

1.1.1. Основные понятия и термины

Качество изделий машиностроения зависит от геометрической точности деталей, входящих в них.

Точность есть понятие совокупное, и может быть оценена точностью размеров элементов детали, точностью формы поверхностей и их взаимным расположением, волнистостью и шероховатостью. Нормирование точности размеров осуществляется стандартами Единой системы допусков и посадок (ЕСДП) через систему ГОСТов (Государственных стандартов) [1,4,6,12].

Размер – числовое значение линейной величины (диаметр, длина и т.п.) в выбранных единицах измерения. Под размером элемента в цилиндрических соединениях понимается диаметр, в плоских – расстояние между параллельными плоскостями по нормали к ним. Числовые значения размеров в машиностроении задаются в миллиметрах (мм).

Различают размеры:

· номинальный – размер, относительно которого определяются предельные размеры и который служит началом отсчета отклонений (нулевая линия), назначается из числа стандартных по ГОСТ 6636.

· предельные (наибольший и наименьший) – два предельно допустимых размера, между которыми должен находиться или которым может быть равен действительный размер годной детали;

· действительный – размер, установленный измерением с допускаемой погрешностью.

В соединении элементов двух деталей один из них является внутренним (охватывающим), другой – наружным (охватываемым). В ЕСДП всякий наружный элемент называется валом, всякий внутренний элемент – отверстием. Термины «отверстие» и «вал» применяются и к несопрягаемым элементам.

Допуск Т – разность между наибольшими и наименьшими предельными размерами или алгебраическая разность между верхним и нижним отклонениями.

Стандартный допуск IT – любой из допусков, устанавливаемый системой ЕСДП.

Квалитет – совокупность допусков, соответствующих одинаковой степени точности для всех номинальных размеров.

Отклонением размера называется алгебраическая разность между размером (действительным, предельным) и номинальным размером.

Основное отклонение (рис. 1.1) – одно из двух предельных отклонений размера (верхнее или нижнее), определяющее положение поля допуска относи-

тельно нулевой линии (номинального размера). В данной системе ЕСДП основным отклонением является ближайшее к нулевой линии.

Поле допуска – поле, ограниченное наибольшим и наименьшим предельными размерами и определяемое величиной допуска и его положением относительно номинального размера (рис. 1.1).

Принятые обозначения:

D (d) – номинальный размер отверстия (вала);

D_max(d_max), D_min (d_min), D(d)_e, D_m(d_m ) – размеры отверстия (вала), наибольший (максимальный), наименьший (минимальный), действительный, средний.

Е S (es) – верхнее отклонение отверстия (вала);

EI (ei) – нижнее отклонение отверстия (вала);

S , S_max, S_min,S_m – зазоры, наибольший (максимальный), наименьший (минимальный), средний соответственно;

N, N_max, N_min, N_m – натяги, наибольший (максимальный), наименьший (минимальный), средний соответственно;

TD, Td, TS, TN, TSN - допуски отверстия, вала, зазора, натяга, зазора-натяга (в переходной посадке) соответственно;

IT1, IT2, IT3…….. ITn ……. IT18. – допуски по квалитетам обозначаются сочетанием букв IT с порядковым номером квалитета.

При обработке каждая деталь приобретает свой действительный размер и может быть оценена как годная, если он находится в интервале предельных размеров, или забракована, если действительный размер вышел за эти границы. Условие годности деталей может быть выражено следующим неравенством:

D_max(d_max) ³ D(d)_e³ D_min (d_min).

Допускявляется мерой точности размера. Чем меньше допуск, тем меньше допустимое колебание действительных размеров, тем выше точность детали и, как следствие, увеличивается трудоемкость обработки и ее себестоимость:

TD = D_max – D_min = | ES – EI | – для отверстия;

Td = d_max – d_min = | es – ei | – для вала.

Отклонения могут быть действительными или предельными, а предельные – верхним ES(es) и нижним EI (ei):

для отверстия ES = D_max – D ; EI = D_min – D ; для вала es = d_max – d ; ei = d_min – d ..

Отклонения могут принимать значения:

• положительные (со знаком плюс), если D_max (d_max), D_min (d_min) > D (d),

• отрицательные (со знаком минус), если D_max (d_max ), D_min (d_min) < D (d)

• равные нулю, если D_max (d_max) = D (d) или D_min (d_min) = D (d).

На рис. 1.1 изображены схемы расположения полей допусков отверстия и вала, а также указаны предельные размеры отверстия и вала, определяемые верхним и нижним отклонениями относительно номинального размера (нулевой линии).

Посадка - это соединение двух деталей, в результате чего образуется зазор или натяг. Разность размеров отверстия и вала до сборки определяет характер соединения деталей. Различают посадки с зазором, посадки с натягом и переходные посадки.

Зазор − разность между размером отверстия и вала до сборки S = D – d, если размер отверстия больше размера вала D > d. Зазор характеризует большую или меньшую свободу относительного перемещения деталей в соединении. Посадки c зазором применяются в подвижных соединениях, в которых детали в процессе работы перемещаются в продольном (осевом) направлении или вращаются относительно друг друга.

Натяг − разность размеров вала и отверстия до сборки N = d – D, если действительный размер вала больше действительного размера отверстия d > D . Натяг характеризует степень сопротивления взаимному смещению деталей в соединении. Посадки с натягом предназначены для получения неразъемных соединений, в которых неподвижность деталей обеспечивается за счет сил трения на контактных поверхностях. Посадки с натягом преимущественно выполняются тепловым способом (нагрев втулки или охлаждение вала), а при малых натягах используется силовой способ ( сборка под прессом).

В переходных посадках может получиться или зазор или натяг в зависимости от действительных размеров отверстия и вал. Они обеспечивают точное центрирование (соосность) втулки относительно вала, применяются для неподвижных (вдоль оси) соединений с дополнительным креплением.