Размещено на http://www.allbest.ru/

Тема: Основы взаимозаменяемости и нанесение обозначений на чертежах



1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТИ

На современных машиностроительных заводах серийного и массового производства процессы изготовления деталей и их сборки в отдельные сборочные единицы и машины осуществляются в разных цехах, они независимы один от другого. Кроме того, используются стандартные крепежные детали, подшипники качения, электротехнические, резиновые, пластмассовые изделия, получаемые по кооперации от других предприятий. Несмотря на это, сборка машин и механизмов, удовлетворяющих предъявляемым требованиям, должна производиться без подгонки (доработки) деталей, что возможно лишь тогда, когда они выполняются взаимозаменяемыми. машиностроительный чертеж допуск посадка

Взаимозаменяемыми могут быть детали, сборочные единицы и изделия в целом. В первую очередь, такими должны быть те детали и сборочные единицы, от которых зависят надежность, долговечность и другие эксплуатационные показатели изделий. Это требование, естественно, распространяется и на запасные части.

Таким образом, разработка чертежей и технических условий с указанием требуемой точности размеров и других параметров детали и сборочных единиц изделия в целом, обеспечивающей их высокое качество, является первой составной частью принципа взаимозаменяемости, выполняемой в процессе конструирования изделий.

Рабочий чертеж, в котором указаны точностные требования, является исходным и директивным документом, по которому проектируют и контролируют технологические процессы, а также проверяют точность готовой продукции.



2. ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ И ТОЧНОСТЬ

Представьте себе, что во время работы какой-то машины износилась или сломалась деталь. Что делать? Изготовить ее своими силами? Это потребует много времени, да и не всегда возможно в силу целого ряда причин. Проще взять со склада запасную деталь и заменить ею вышедшую из строя. Конечно, новая деталь должна по своим размерам и форме точно соответствовать заменяемой, иначе пришлось бы потратить много времени на ее подгонку. Такая несложная замена стала возможной в современном массовом производстве машин благодаря применению принципа взаимозаменяемости.

Под взаимозаменяемостью в машиностроении понимают такой принцип конструирования, производства и эксплуатации промышленных изделий, при котором изготовленные в разное время и на разных станках одинаковые детали собирают в сборочную единицу без подгонки, подбора или дополнительной обработки.

Основным условием взаимозаменяемости является изготовление деталей с определенной точностью, в пределах заранее установленных допустимых отклонений от расчетных размеров и формы.

Что же такое точность?

Точность -- это степень приближения фактического размера к размеру, указанному на чертеже детали. Чем ближе эти размеры, тем выше достигнутая точность. Но получить высокую точность даже после самой тщательной механической обработки детали не так-то легко, а получить абсолютную, идеальную точность вообще невозможно.

Происходит это по целому ряду причин. Станок, на котором ведется обработка детали, имеет неточности, а они не могут не отразиться на точности изготовления самой детали. Режущий инструмент, изнашиваясь в процессе резания, также вызывает отклонения в размерах обрабатываемой детали. Деталь в процессе обработки несколько деформируется. Происходит ошибка в измерениях из-за неточности самого измерительного инструмента, под влиянием температуры и т. д.

Разумеется, не каждую деталь и даже не все ее части необходимо обрабатывать с одной степенью точности. Требуемая точность обработки той или иной поверхности зависит от назначения детали, ее роли в работе машины и характера соединения ее поверхности с поверхностями других деталей.

Взаимозаменяемость -- основа современного массового производства в машиностроении. Благодаря внедрению принципа взаимозаменяемости деталей наша промышленность изготовляет не только целые машины, но и большое количество запасных частей к ним. Это удешевляет и упрощает ремонт и эксплуатацию машин.

3. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РАЗМЕРАХ, ПРОСТАВЛЯЕМЫХ НА ЧЕРТЕЖАХ ДЕТАЛЕЙ И ИХ СОЕДИНЕНИЙ

Основные понятия. В соединении двух деталей, входящих одна в другую, различают охватывающую и охватываемую поверхности. Наиболее распространены в машиностроении соединения деталей с гладкими цилиндрическими и плоскими параллельными поверхностями.

У цилиндрических соединений поверхность отверстия охватывает поверхность вала. Охватывающая поверхность называется отверстием, охватываемая -- валом. Названия отверстие и вал условно применяются и к другим нецилиндрическим охватывающим и охватываемым поверхностям.

На рабочих чертежах, в первую очередь, проставляют размеры, которыми оценивают количественно геометрические параметры деталей.

Размер -- это числовое значение линейной величины (диаметра, длины, высоты и т. п.). Размеры подразделяются на номинальные, действительные и предельные.

Номинальным размером называется основной размер детали, рассчитанный с учетом ее назначения и требуемой точности.

Номинальный размер соединений -- общий (одинаковый) размер для отверстия и вала, составляющих соединение. Номинальные размеры деталей и соединений выбирают не произвольно, а по ГОСТУ 6636 -- 69 «Нормальные линейные размеры».

Номинальный размер деталей и соединения

В производстве номинальные размеры не могут быть выдержаны: действительные размеры всегда в большую или меньшую сторону отличаются от номинальных. Поэтому, помимо номинальных (расчетных), различают также действительные и предельные размеры.

Для неподвижного соединения при номинальном диаметре Ш10 мм достаточно взять вал диаметром Ш10,028 мм, а отверстие диаметром Ш 10,000 мм, то есть размер вала больше размера отверстия всего на 0,028 мм. При размерах вала Ш 9,987 мм и отверстия Ш 10,000 мм, когда вал меньше отверстия всего на 0,013 мм, при том же номинальном диаметре будет обеспечиваться легкое вращение вала в отверстии.

Размеры валов и отверстия определяют характер соответствующих соединений (посадок), однако они недостаточны для серийного и тем более массового изготовления деталей.

Предельные размеры и отклонения деталей

Практически чрезвычайно сложно изготовлять детали точно по одному размеру, например Ш10,000 или Ш 10,028 мм. Для этого необходимо назначать допустимую неточность изготовления деталей, указав на чертеже еще по одному размеру для каждой детали, например, размеры 10,018 и 9,973 мм -- для валов и размер 10,016 мм -- для отверстия. Таким образом, установленные два размера для каждой детали являются предельными. Они определяют точность изготовления детали. Чем меньше разность между предельными размерами (допуск), тем точность выше, и наоборот. Предельные размеры -- это два предельно допустимых размера, между которыми должен находиться или которым может быть равен действительный размер. Больший из двух предельных размеров называют наибольшим, а меньший -- наименьшим. Предельные размеры могут быть больше или меньше номинального и могут совпадать с номинальным размером. Для наиболее распространенных изделий общего назначения предельные размеры установлены стандартами.

Таким образом, предельные размеры определяют характер соединения деталей и их допустимую неточность изготовления.

Способы простановки предельных отклонений деталей и соединений

Предельные и действительные отклонения. Для обеспечения взаимозаменяемости на чертежах необходимо вместо номинального размера указывать по два предельных размера. Но это сильно усложняет чертежи. К тому же, непреодолимой и сложной будет задача составления таблиц предельных размеров для всех возможных номинальных размеров деталей. В связи с этим предельные размеры принято выражать посредством отклонений.

Предельное отклонение -- это алгебраическая разность между предельными и номинальными размерами. Различают верхнее и нижнее предельные отклонения.

Верхнее отклонение -- алгебраическая разность между наибольшим предельным размером и номинальным размером. В соответствии со стандартом верхнее отклонение отверстия обозначается ES, вала -- es.

Нижнее отклонение -- алгебраическая разность между наименьшим предельным размером и номинальным размером. Нижнее отклонение отверстия обозначается EI, вала -- ei.

Следовательно, номинальный размер (размер 10,000 мм) служит началом отсчета отклонений.

Отклонения могут быть положительными, отрицательными и равными нулю. В таблицах стандартов отклонения указывают в микрометрах (мкм). На чертежах у номинальных размеров отклонения принято указывать в миллиметрах.

Показаны примеры простановки отклонений на чертежах деталей и их соединений соответственно данным. Отклонение, равное нулю, не указывается. Если верхнее и нижнее отклонения равны по абсолютной величине и различны по знаку, то применяют следующую форму их записи, например: 20±0,01.

Действительное отклонение -- алгебраическая разность между действительным и номинальным размерами. Деталь считают пригодной, если действительное отклонение проверяемого размера находится между верхним и нижним отклонениями.

Допуск, поле допуска, квалитеты точности. Допуск Т (начальная буква французского слова Toierance -- допуск) -- разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами или абсолютная величина алгебраической разности между верхним и нижним отклонениями.

Стандартом ГОСТ 25346 -- 89 введено понятие допуск системы -- это стандартный допуск, установленный системой допусков и посадок. Допуски системы в ЕСДП (единая система допусков и посадок) обозначаются: IT01, IT0; IT1,…, IT17. Буквы IT обозначают «допуск ИСО» (Международная организация по стандартизации, рекомендации которой легли в основу ЕСДП). Так, IT7 обозначает допуск по 7-му квалитету ИСО.

Величина допуска не совсем полно характеризует точность обработки. Например, у вала Ш8_-0,03 мм и вала Ш64_-0,03 мм величина допуска одинаковая и равна 0,03. Но обработать вал Ш64 _-0,03 мм значительно труднее, чем вал Ш8_-0,03 мм.

В качестве единицы точности, с помощью которой можно выразить зависимость точности от диаметра d, установлена единица допуска i(I).

Чем больше единиц допуска содержится в допуске системы, тем больше допуск и, следовательно, меньше точность, и наоборот. Число единиц допуска, содержащихся в допуске системы, определяется квалитетом точности.

Под квалитетом понимается совокупность допусков, изменяющихся в зависимости от номинального размера. Квалитеты охватывают допуски сопрягаемых и несопрягаемых деталей. Для нормирования различных уровней точности размеров от 1 мм до 500 мм в системе ЕСДП установлено 19 квалитетов: 01; 0; 1; 2 ... 17.

В настоящее время допуски измерительных инструментов и устройств -- ITO1 -- IT7, допуски размеров в посадках -- IT3,.., IT13, допуски неответственных размеров и размеров в грубых соединениях -- IT14,…, IT17.

Для каждого квалитета на основе единицы допуска и числа единиц допуска закономерно построены ряды полей допусков.

Поле допуска -- поле, ограниченное верхним и нижним отклонениями. Определяется оно величиной допуска и его положением относительно номинального размера. При графическом изображении поле допуска заключено между двумя линиями, соответствующими верхнему и нижнему отклонениям относительно нулевой линии.

Схема образования поля допуска: а -- отверстия, б-- вала

Все поля допусков для отверстий и валов обозначаются буквами латинского алфавита: для отверстий -- прописными (А, В, С, D и т.д.) и для валов -- строчными (а, b, с, d и т. д.). Ряд полей допусков обозначаются двумя буквами, а буквы О, W, Q и L не используются.

Разберем теперь сущность некоторых понятий. Допустим, что для какой-нибудь детали задан основной расчетный размер 25 мм. Это номинальный размер. В результате неточностей обработки действительный размер детали может оказаться больше или меньше номинального. Однако действительный размер должен колебаться только в известных пределах. Пусть, например, наибольший предельный размер равен 25,028 мм, а наименьший предельный размер -- 24,728 мм. Значит, допуск размера, характеризующий требуемую точность обработки детали, равен 25,028-24,728 = 0,300 мм.

Как уже указывалось, на чертежах обозначают не предельные размеры, а номинальный размер и допускаемые отклонения -- верхнее и нижнее. Для рассматриваемой детали верхнее предельное отклонение будет равно: 25,028-- 25 = 0,028 мм; нижнее предельное отклонение: 24,728 -- 25 = 0,272 мм.

Размер детали, проставляемый на чертеже, -- 25^+0,028_-0,272. Верхнее предельное отклонение размера пишется над нижним. Значения отклонений записываются более мелким шрифтом, чем номинальный размер. Знаки «плюс» и «минус» показывают, какое действие нужно произвести, чтобы подсчитать наибольший и наименьший предельные размеры.

Если нижнее и верхнее предельные отклонения равны, как указано выше, то в этом случае размер шрифта у номинального размера и у равных абсолютных величин отклонений одинаковый. Если одно из отклонений равно нулю, то его совсем не указывают. В этом случае плюсовое отклонение наносят на место верхнего, а минусовое -- на место нижнего предельного отклонения.

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ И ОБОЗНАЧЕНИЕ ПОСАДОК

Любая операция сборки деталей заключается в необходимости соединить или, как говорят, «посадить», одну деталь на другую -- отсюда и условно принятое в технике выражение посадка для обозначения характера соединения деталей. Одни соединения допускают определенную свободу движения деталей относительно друг друга; другие, наоборот, обеспечивают неподвижность соединенных деталей. Так, например, рабочий шкив ременной передачи должен быть плотно (неподвижно) насажен на вал, а холостой шкив может свободно вращаться на неподвижной оси.

Применение тех или иных посадок соответствует замыслу конструктора при проектировании машины.

Таким образом, под словом посадка понимается не конструкция самого соединения, а степень подвижности собранных деталей относительно друг друга. Сборку двух деталей можно осуществить с зазором (одна деталь свободно входит в другую) или с натягом (для соединения таких деталей необходимо применить усилие).

Зазором называется разность размеров отверстия D и вала d, если размер отверстия больше размера вала. Зазор обеспечивает свободу относительного перемещения деталей. Чем больше зазор, тем больше свобода движений в соединении.

Натягом называется разность размеров вала и отверстия до сборки, если размер вала больше размера отверстия.

Посадки разделяют на три группы:

1. Посадки с зазором (подвижные посадки). Для этих посадок диаметр отверстия больше диаметра вала, благодаря этому детали в собранном состоянии обладают свободой взаимного перемещения.

При конструировании машин подвижные посадки выбирают по условиям, в которых будет работать проектируемое соединение. При этом определяется такой зазор, при котором коэффициент трения минимален. Подвижные посадки разделяются между собой установленной величиной зазора. Каждая следующая посадка характеризуется относительно меньшим зазором по сравнению с предыдущей.

2. Посадки с натягом (неподвижные посадки). Для этих посадок диаметр отверстия меньше диаметра вала, что обеспечивает соединение с натягом. Посадки этой группы характеризуются неразъемностью соединений. Такие соединения осуществляются под прессом, при нагреве охватывающей детали (отверстия) или охлаждения охватываемой (вала).



Таблица 1.

Неподвижные посадки применяют в том случае, когда возникает необходимость исключить возможность относительного перемещения соединенных деталей или передавать крутящий момент без дополнительных средств крепления (шпонки, винты установочные, штифты и т.п.).

3. Переходные посадки. Переходными эти посадки названы потому, что до сборки вала и отверстия нельзя сказать, что будет в соединении -- зазор или натяг. Это означает, что в переходных посадках диаметр отверстия может быть меньше, больше или равен диаметру вала.

Группа переходных посадок предназначается для соединений, которые подвергаются разборке и сборке под легкими ударами деревянного или свинцового молотка.

Система ИСО содержит 27 обозначений полей допусков для отверстия, столько же -- для валов. Путем сочетания разноименных полей допусков можно получить свыше 700 различных посадок, в которых отверстие и вал будут обозначаться не только одинаковыми, но и разными буквами. Однако одновременное применение всех возможных полей допусков неэкономично, так как это затруднило бы унификацию изделий, размерных инструментов и калибров. Для практического применения рекомендуется ограниченное число предпочтительных посадок (27 посадок в интервалах размеров от 1 до 500 мм).

В табл. 1, приводится обозначение полей допусков по группам. Сопоставляя каждую пару одинаковых по значению букв и читая эти ряды слева направо, можно получить 11 посадок с последовательно уменьшающимися зазорами до нулевого, далее 4 переходные посадки и 12 посадок с увеличивающимся натягом. Указанные поля допусков определенным образом сгруппированы по квалитетам.

Поле допуска в ЕСДП образуется сочетанием основного отклонения (характеристика расположения) и квалитета (характеристика допуска). Соответственно условное обозначение поля допуска состоит из буквы основного отклонения и числа -- номера квалитета, например: поля допусков валов: h6; d10; s7; поля допусков отверстий: Н6, D10, S7.

Посадка образуется сочетанием полей допусков отверстия и вала. Условное обозначение посадки выполняется в виде дроби или в одну строку, причем в числителе или на первом месте указывается обозначение поля допуска отверстия, а в знаменателе или на втором месте -- вала, например: Н8/f7; Н8-f7.

5. СХЕМАТИЧЕСКОЕ ГРАФИЧЕСКОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ ПОЛЕЙ ДОПУСКОВ

В технической документации широкое распространение нашло условное схематическое графическое изображение полей допусков деталей. Обусловлено это многими причинами. При обычных масштабах, в которых выполняют чертежи деталей или сборочных единиц, трудно показать зрительно различимыми допуски и отклонения, так как они очень малы. Достаточно сказать, что во многих случаях допуски и отклонения не вышли бы за пределы толщины линии карандаша. Вместе с тем в практической работе конструктора часто возникает необходимость в наглядном изображении полей допусков и отклонений соединяемых деталей. С этой целью изображения допусков и отклонений даются в виде заштрихованных прямоугольников, выполненных в значительно большем масштабе по сравнению с масштабами самого чертежа. Каждый такой прямоугольник имитирует собой поле допуска отверстия и поле допуска вала.

Указанное изображение строят следующим образом. Вначале проводят нулевую линию, которая соответствует номинальному размеру и служит началом отсчета отклонений размеров.

При горизонтальном расположении нулевой линии положительные отклонения откладывают вверх от нее, а отрицательные -- вниз. Далее отмечают величины верхнего и нижнего отклонений отверстия и вала, и от них проводят горизонтальные линии произвольной длины, которые соединяют вертикальными прямыми. Полученное в виде прямоугольника поле допуска заштриховывают (поле допуска отверстия и поле допуска вала, как и смежные детали, заштриховываются в разные стороны). Подобная схема дает возможность непосредственно определить величину зазоров, предельных размеров, допусков; натягов.

Наглядные изображения трех групп посадок и соответствующие им схематические изображения расположения полей допусков.

Покажем на примере как строятся графические изображения полей допусков. Проводим горизонтальную, нулевую линию, перпендикулярную к ней -- вертикальную, а на ней -- шкалу. Выбираем масштаб: одно деление соответствует отклонению 10 мкм. Строим поле допуска отверстия: например, проводим одну горизонтальную линию на уровне + 30 мкм (верхнее отклонение) от оси; нижнее отклонение равно нулю; следовательно, вторая горизонтальная линия совпадает с нулевой. Соединяем эти линии, получаем поле допуска. Наносим наибольший D_max и наименьший D_min предельные размеры и обозначаем допуск отверстия -- TD.

Аналогично строим поле допуска вала, проводя горизонтальные линии на уровне 30 мкм (верхнее отклонение) и 60 мкм (нижнее отклонение). Отмечаем наибольший зазор S_max (он равен расстоянию от верхнего отклонения отверстия до нижнего отклонения вала), наименьший зазор S_min (расстояние от нижнего отклонения отверстия до верхнего отклонения вала) и обозначаем допуск вала -- Td. Из схемы видно, что S_max = 90 мкм, S_min = 30 мкм. Таким образом, допуск зазора Т = S_max -- S_min = 90 -- 30 мкм = 60 мкм.

6. СИСТЕМА ДОПУСКОВ И ПОСАДОК

Системой допусков и посадок называется закономерно построенная совокупность стандартизованных допусков и предельных отклонений размеров деталей, а также посадок, образованных отверстиями и валами, имеющими стандартные предельные отклонения.

Стандартом предусматривается возможность использования двух систем допусков и посадок: системы отверстия и системы вала.

В системе отверстия предельные размеры отверстия для всех посадок одного класса постоянны, а различные посадки достигаются за счет изменения предельных размеров вала.

В системе вала, наоборот, предельные размеры вала одинаковы для всех посадок заданного класса, а различные посадки создаются за счет изменения предельных размеров отверстия.

Выбор системы Отверстия или системы вала для образования той или иной посадки определяется конструктивными, технологическими и экономическими требованиями. В связи с тем, что точные отверстия обрабатывают дорогостоящим режущим инструментом и изготавливать их сложнее, система отверстия на наших заводах принята как основная. (Система вала применяется только в необходимых случаях.)

Во всех посадках системы отверстия нижнее отклонение отверстия Ei = 0, то есть нижняя граница поля допуска отверстия, называемого основным отверстием и обозначаемого буквой Н, всегда совпадает с нулевой линией.

Во всех посадках вала верхнее отклонение вала es = 0, то есть верхняя граница поля допуска вала, называемого основным валом и обозначаемого буквой h, всегда совпадает с нулевой линией.



7. ВЫБОР И НАЗНАЧЕНИЕ ДОПУСКОВ И ПОСАДОК

В конструкторской практике применяются в основном следующие методы выбора допусков и посадок.

Метод подобия. Он заключается в том, что конструктор отыскивает в однотипных или других машинах, ранее сконструированных и оправдавших себя в эксплуатации, случаи применения составных частей (сборочных единиц), подобных проектируемой, и по аналогии назначает допуски и посадки.

Расчетный метод. Этот метод требует согласования квалитетов, допусков и посадок при проектировании машин и других изделий с расчетными величинами.

При выборе и назначении допусков и посадок конструктор всегда исходит из того, что изготовление деталей по квалитету, соответствующему большей точности, то есть с малым допуском, связано с повышением себестоимости из-за больших трудовых и материальных затрат на оборудование, приспособления, инструмент и контроль. Но при этом обеспечиваются высокая точность сопряжений, высокие эксплуатационные показатели изделия в целом.

Изготовление деталей по квалитетам с расширенными допусками проще, не требует точного оборудования и отделочных технологических процессов, однако точность сопряжений и, следовательно, долговечность машин снижены.

Таким образом, перед конструкторами всегда стоит задача -- рационально, на основе технико-экономических расчетов, разрешать противоречия между эксплуатационными требованиями и технологическими возможностями, исходя в первую очередь из выполнения эксплуатационных требований.

В учебной практике, видимо, проще пользоваться методом подобия. Вместе с тем при необходимости уточнений следует уметь обращаться к справочным таблицам стандартных величин допусков и предельных отклонений.

Приведем пример. Предположим, что в период выполняемой вами курсовой работы возникла необходимость уточнить характер соединения двух деталей и назначить для каждой рациональный допуск. Вначале, пользуясь табл. 1, следует установить, какая из трех групп посадок необходима для выполнения данным соединением рабочей функции. При этом надо учитывать, что каждое последующее буквенное обозначение основного отклонения зазора и натяга означает соответственно уменьшение зазора и увеличение натяга. Теперь обратимся к ГОСТУ 25347 -- 82. По содержащейся в нем таблице 17 «Рекомендуемые посадки в системе отверстия при номинальных размерах от 1 до 500 мм» выбираем для данного сочленения двух деталей посадку, например, Н7/k6. Выдержка из указанной таблицы стандарта приведена в табл. 2.

Таблица 2.

Из этой таблицы видно, что допуски для отверстий рекомендуется брать на квалитет больше, так как отверстие труднее обработать и измерить. Как уже указывалось, с увеличением квалитета величина допуска становится больше.

Далее, пользуясь этим же стандартом, обращаемся к таблице полей допусков 7-го квалитета. Предположим, что необходимо сочленить вал с отверстием Ш36 мм. По таблице определяем величину предельных отклонений для отверстия с полем допуска Н7. В интервале размеров от 30 до 40 мм устанавливаем следующие значения предельных отклонений: ⁺²⁵₀ мкм. Для вала с полем допуска k6 по 6-му квалитету значение предельных отклонений равно: ^+0,003_-0,013 мм. Теперь на эскизе или чертеже детали с отверстием пишем: Ш36⁺²⁵ мм; на эскизе или чертеже вала -- Ш36^+0,003_-0,013 мм. При необходимости подсчитать величину допуска можно пользоваться рекомендациями, указанными выше. Выдержка из стандарта приведена в табл. 3.

Таблица 3.

Предельные отклонения размеров сопрягаемых элементов наносят тремя способами:

1) в числителе -- условное обозначение поля допуска отверстия, в знаменателе -- условное обозначение поля допуска вала

2) в числителе -- числовые значения предельных отклонений отверстия, в знаменателе -- числовые значения предельных отклонений вала

3) в числителе -- условное обозначение поля допуска отверстия с указанием справа в скобках числовых значений предельных отклонений отверстия, в знаменателе -- условное обозначение поля допуска вала с указанием справа, в скобках, числовых значений предельных отклонений вала

Первый способ рекомендуется применять, когда предельные отклонения в сборке даются как справочные.

8. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОСТАНОВКЕ РАЗМЕРОВ НА ЧЕРТЕЖАХ

Рационально выбранные изображения и правильно заданные размеры детали облегчают ее изготовление. Тем самым повышается производительность труда и уменьшается вероятность брака.

Простановка размеров на рабочем чертеже детали тесно связана с технологией изготовления детали и условиями ее работы. При нанесении размеров важно правильно сгруппировать их так, чтобы нужный размер было легко отыскать, а также проверить, не нанесен ли он дважды и все ли необходимые размеры поставлены, какие размеры не требуются для изготовления детали и т.п.

Количество размеров на рабочем чертеже должно быть таким, чтобы деталь можно было бы изготовить без применения каких-либо масштабных соотношений, взятых с чертежа. Лишние и дублированные размеры будут помехой в работе с чертежом, поэтому количество размеров на рабочем чертеже должно быть минимальным, но достаточным для изготовления и контроля изделия.

При простановке размеров на эскизах и чертежах детали, чтобы не пропустить какой-нибудь из размеров, необходимо эту деталь мысленно расчленить на простые геометрические элементы, образующие ее, и задать размеры каждого такого элемента.

Общие правила нанесения размеров и предельных отклонений на чертежах и других технических документах на изделия всех отраслей промышленности и строительства установлены ГОСТом 2.307 -- 68. Они не зависят от технологии изготовления деталей и устанавливают технику нанесения размеров с точки зрения рационального оформления чертежей: как следует на чертеже расположить размерные и выносные линии, размерные числа и т.п. Эти же правила содержат указания о достаточности размеров на чертежах геометрических тел.

С общими правилами нанесения размеров на чертежах вы уже познакомились. Теперь следует усвоить некоторые специальные правила и приемы простановки размеров, обусловленные производственными требованиями.

9. КЛАССИФИКАЦИЯ РАЗМЕРОВ

Для облегчения чтения размеров, указываемых на рабочих чертежах деталей, их можно разбить с точки зрения определения величины и увязки элементов детали между собой на следующие группы.

а) Размеры габаритные -- наибольшие размеры детали по длине, ширине и высоте. В основном эти размеры используются при выборе заготовки детали, подсчете ее массы, контроле размеров в случае установки детали в какое-либо устройство, механизм и т.д., а также при решении вопросов, связанных с транспортировкой, упаковкой и хранением детали.

б) Размеры конструктивные -- к этой группе можно отнести, например, следующие размеры: внутренний диаметр подшипника скольжения (его вкладышей), наружный диаметр поршня, проходной диаметр клапана, вентиля, крана, число зубьев и модуль зубчатого колеса и т.п.

в) Размеры координирующие -- эти размеры показывают взаимное расположение основных частей детали и помогают контролировать ориентирование детали относительно других в устройстве. Таким размером, например, у кронштейна, является расстояние от его основания до оси поддерживаемого им вала, у шатуна -- расстояние между осями крайних рабочих отверстий и т.д.

Классификация размеров на промере кронштейна

г) Размеры установочные и присоединительные -- указывают положение детали в изделии. К ним относятся расстояния между осями валов, расстояния между осями отверстий под болты и шпильки (так называемые межцентровые размеры), размеры элементов фланцевых, шпоночных и других соединений, диаметры резьбовых и проходных отверстий для деталей крепления и т. д.

д) Размеры технологические -- к ним относятся размеры технологических элементов детали (проточек для выхода инструмента, фасок и т.д.), которые назначают согласно данным соответствующих стандартов; размеры шпоночных пазов и зубьев, нарезаемых в теле вала, которые должны быть равны диаметрам соответствующих фрез; размеры некоторых элементов литых, штампованных и пластмассовых деталей.

е) Размеры, определяющие форму детали, -- различают линейные, угловые, скругления, гибочные, вытяжные и другие размеры, характеризующие форму элементов детали.

10. ПОНЯТИЕ О БАЗАХ И БАЗОВЫХ ПОВЕРХНОСТЯХ

Целесообразно принять следующий порядок простановки размеров: вначале на чертеже проставить габаритные размеры, определяющие наружные контуры детали, затем -- все размеры, координирующие положение элементов детали между собой (отверстий, пазов, выступов и пр.), и только после этого нанести остальные размеры.

Простановку размеров необходимо начинать не от произвольно выбранной поверхности детали, а от поверхности, координирующей положение детали, в работе или в процессе ее механического изготовления. Эта поверхность часто называется базовой.

База (ГОСТ 21495 -- 76 «Базирование и базы в машиностроении»)-- это вполне определенные поверхности, линии и точки, выбор которых связывает простановку размеров с технологическим процессом изготовления детали.

В большинстве случаев линейные размеры наносят от боковых обработанных поверхностей (плоскостей, торцов). Так, на чертеже угольника база для нанесения размеров -- его боковая плоскость. На чертеже развертки шаблона для изготовления сектора базой служит осевая линия. И, наконец, на многих деталях типа круглого фланца база -- центральная точка; от нее ведется отсчет размеров диаметров фланца, центрального отверстия и межцентровых расстояний.

11. ПОНЯТИЕ О РАЗМЕРНЫХ ЦЕПЯХ

На каждую деталь наносят поэлементные размеры, находящиеся во взаимосвязи друг с другом и образующие так называемую размерную цепь.

Под размерной цепью понимается совокупность взаимосвязанных размеров, образующих замкнутый контур, относящихся к одной или нескольким деталям и координирующих относительное положение поверхностей или осей этих деталей.

В качестве примера приведен валик размерная цепь которого состоит из четырех звеньев -- двух составляющих Б и В, одного исходного А и одного компенсирующего Х. Из схемы размерной цепи видно, что номинальная величина компенсирующего звена Х = А -- (Б + В), то есть равна алгебраической разности номинальных размеров исходного звена и суммы составляющих звеньев.

Такое нанесение размеров диктуется следующим обстоятельством: при выполнении детали только по размерам составляющих звеньев погрешности рабочего и измерительного инструмента приводят к ошибке габаритного размера, которая тем больше, чем больше звеньев в размерной цепи.

Поэтому на чертежах деталей сложной формы размеры необходимо наносить по принципу составления нескольких размерных цепей с наименьшим количеством составляющих и обязательным свободным компенсирующим звеном в каждой цепи.

Для облегчения контроля за установленными размерами, а также во избежание повторения размеров их следует наносить последовательно переходя от суммарных размеров к суммируемым. Так, для габаритного (суммарного) размера А составляющие (суммируемые Б и В) образуют размерную цепь со свободным компенсирующим звеном. В свою очередь, каждый из этих размеров (Б и В) является суммарным для других и т.д.

Принцип составления нескольких размерных цепей на деталях многоступенчатой формы

12. ГРУППИРОВАНИЕ РАЗМЕРОВ НА ЧЕРТЕЖАХ

Размеры удобнее наносить справа от изображения (вида) и снизу от него. При таком расположении размеров облегчается чтение чертежей. Кроме того, чертежные инструменты при проведении размерных линий не закрывают изображения детали.

Размеры каждого элемента детали надо группировать так, чтобы они были нанесены в первую очередь на том изображении, которое наиболее полно отражает форму данного элемента.

Для наружной и внутренней формы детали размеры наносят отдельными цепочками, которые лучше располагать по разные стороны от проекции детали. Это условие помогает отыскать нужный размер и проверить его.



13. ШЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТЕЙ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ И ЕЕ ОБОЗНАЧЕНИЕ НА ЧЕРТЕЖАХ

Общие сведения. На любой обработанной поверхности при сильном увеличении хорошо заметны следы режущих кромок инструментов и зерен шлифованных кругов в виде близко расположенных друг к другу впадин и гребешков. Совокупность всех микронеровностей, образующих рельеф поверхности детали, называется шероховатостью.

Шероховатость поверхности играет большую роль в работе сопряженных деталей. Она влияет на трение и износ трущихся поверхностей, нагрев деталей, долговечность работы изделия и т.п.

Две сопряженные детали должны плотно прилегать друг к другу по всей поверхности. Однако оставшиеся после обработки шероховатости мешают этому. Соприкосновение деталей происходит по вершинам выступов микронеровностей, образующим так называемую контактную поверхность. Контактная поверхность обычно всегда меньше реальной, то есть общей поверхности детали. Даже после тонкой шлифовки соединяемых деталей контактная поверхность в 2 -- 3 раза меньше номинальной. При обычной же чистовой обработке резцом действительная площадь касания составляет менее 20% реальной.

В зависимости от назначения и условий работы деталей машин допускают различную шероховатость их поверхности. И на одной и той же детали шероховатости ее различных поверхностей могут очень сильно отличаться друг от друга.

Почему же нельзя все поверхности деталей делать с минимально возможной шероховатостью? Объясняется это тем, что такая обработка поверхности требует значительных затрат труда. Правильное назначение конструктором шероховатости поверхности, соответствующей условиям работы детали, имеет огромное значение в машиностроении.

В качестве критериев шероховатости поверхности установлено несколько параметров. Рассмотрим из них два основных: среднее арифметическое отклонение профиля Ra и высоту неровностей Rz.

Среднее арифметическое отклонение профиля Rа определяется как среднее значение расстояний отдельных точек профиля у₁, у₂,... y_n до средней линии гребешков ОХ

Rа =(у₁+у₂+...+y_n)/n.

Высоту неровностей профиля по десяти точкам Rz определяют как среднее значение между пятью высшими точками выступов и пятью низшими точками впадин профиля (перпендикуляры Н₁, Н₂, Н₃, ..., Н₁₀ из высших точек выступов и низших и параллельно средней линии ОХ):

Rz =[(Н₁ + Н₃ + … + Н₉) -- (Н₂ + Н + ... + Н₁₀)]/5

ГОСТ 2789 -- 73 устанавливает предельные значения Rа и Rz, обозначаемые на чертежах числовой величиной шероховатости в микрометрах.

Пять высших точек выступов и пять низших точек впадин берут в пределах базовой длины l -- длины участка поверхности, принятого для измерения шероховатости.

Обозначения шероховатостей поверхностей деталей машин и правила нанесения их на чертежах установлены ГОСТом 2.309 -- 73.

На чертеже наносят обозначение шероховатости всех обрабатываемых поверхностей изделия, независимо от методов их образования, кроме тех, шероховатость которых не обусловлена требованиями конструкции.

Высота знака h должна быть приблизительно равна применяемой на чертеже высоте цифр размерных чисел. Высота Н = (1,5 ... 3)h. Толщина линий знаков должна быть приблизительно равна половине толщины сплошной основной линии, применяемой на чертеже.

Знаки шероховатости поверхности

Если поверхность образуется удалением слоя материала, например, точением, фрезерованием, сверлением, шлифованием, полированием, травлением и т.п..

В обозначении шероховатости поверхности, которая должна быть образована без удаления слоя материала, например литьем, ковкой, штамповкой, прокатом и т. п., используют знак, изображенный на рис. 5.28, г. Этот же знак используют для поверхности, не обрабатываемой по данному чертежу, то есть не подвергаемой дополнительной обработке.

Значение параметра шероховатости по ГОСТУ 2789 -- 73 указывают в обозначении шероховатости: для параметра Rа -- без символа, например, 0,5; для параметра Rz -- после соответствующего символа, например, Rz 32.

Обозначения шероховатости на изображении изделия располагают на линиях контура, выносных линиях по возможности ближе к размерной линии или на полках линий-выносок.

Если шероховатость всех поверхностей детали одинакова, то ее обозначение помещают в правом верхнем углу чертежа и на изображениях не наносят. Размеры и толщина линий знака в обозначении шероховатости, вынесенном в правый верхний угол чертежа, должны быть приблизительно в 1,5 раза больше, чем в обозначениях, нанесенных на изображении.

При указании одинаковой шероховатости для части поверхностей детали в правом верхнем углу чертежа помещают обозначение одинаковой шероховатости и условное обозначение (v). Это означает, что все поверхности, на изображении которых нет обозначения шероховатости или знака ^_v должны иметь шероховатость, указанную перед обозначением (v).

Знак v, взятый в скобки, должен быть по размерам таким же, как знаки, нанесенные на изображении.

Если часть поверхностей сохраняется в состоянии поставки, то есть не обрабатывается, в правом верхнем углу чертежа перед обозначением (v) помещают знак v. Размеры и толщина линий его должны быть приблизительно в 1,5 раза больше, чем в знаках, нанесенных на изображении.

Обозначения шероховатости одной и той же поверхности наносят один раз, независимо от числа изображений.

Выбор шероховатости для поверхностей деталей. Характер и величина шероховатости поверхности детали зависят от вида ее механической обработки. При выполнении чертежей деталей в процессе деталирования сборочного чертежа и при выполнении эскизов деталей с натуры приходится решать вопросы, связанные с назначением (выбором) шероховатости поверхностей.

В любом соединении есть соприкасающиеся поверхности двух или нескольких деталей. По тому, насколько плотно или свободно это касание, можно судить о подвижности деталей, входящих в соединение. Характер соединения позволяет назначить шероховатость поверхностей детали.

По назначению и взаимодействию поверхности деталей разделяют на две основные группы:

а) сопрягаемые поверхности -- поверхности соприкосновения и взаимодействия двух или нескольких деталей в соединении;

б) свободные поверхности -- такие, которые с поверхностями других деталей не взаимодействуют.

Количество сопрягаемых поверхностей определяет степень подвижности или плотности сборки деталей. Количество свободных поверхностей определяет степень простоты изготовления деталей.

Назначение числовых значений параметров шероховатости сопрягаемых поверхностей зависит от необходимой точности соединений, от требований к внешнему виду и эксплуатационных свойств (уменьшение трения, удобство и безопасность обслуживания машины и пр.).

Прямой связи между точностью изготовления и шероховатостью не существует, так как всегда можно предъявить высокие требования к шероховатости поверхности при весьма неточном изготовлении ее. Однако, чем меньше поле допуска, тем более высокие требования предъявляются к шероховатости поверхности. Это позволяет ориентировочно выбирать минимально необходимую шероховатость поверхности детали в зависимости от допуска с помощью диаграммы.

Диаграмма определения шероховатости поверхности детали в зависимости от допуска

Наибольший диаметр ступенчатого валика, приведенного на том же чертеже в качестве примера, обозначен Ш52_-0,019. По таблице полей допусков валов ГОСТ 25347 -- 82 (см. табл. 3) в колонке h определяем предельные отклонения для вала Ш52. Они составляют 19 мкм. Следовательно, допуск равен 19 мкм. Теперь, пользуясь диаграммой, находим параметр шероховатости поверхности.

Как видно из диаграммы, допуску 19 мкм должна соответствовать шероховатость поверхности параметра Ra в диапазоне 0,63... 1,25 мкм. (Заштрихованное между двумя кривыми линиями поле ограничивает пределы достигаемой шероховатости поверхности при одной и той же точности изготовления.)

Аналогично можно установить шероховатости и для размера Ш 30_-0,013.

14. УКАЗАНИЯ НА ЧЕРТЕЖАХ ДОПУСКОВ ФОРМЫ И РАСПОЛОЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Как уже было сказано, форма машиностроительных деталей чаще всего представляет собой сочетание простых геометрических поверхностей. Однако вследствие целого ряда причин заданная на чертеже строгая геометрическая форма деталей в процессе их механической обработки не выдерживается. Встречающиеся виды отклонений поверхности детали после обработки от формы, заданной на чертеже, показаны на примере ступенчатого валика. Эти отклонения искажают характер сопряжения деталей при сборке и ухудшают качество работы машины, механизма в целом.

Все это заставило ограничить величины возможных отклонений формы и расположения поверхностей допусками, предусмотренными ГОСТом 24643 -- 81. На чертежах такие допуски обозначают согласно ГОСТУ 2.308 -- 79.

Допуски можно указывать на чертеже условным обозначением или текстом в технических требованиях. Последнее рекомендуется в тех случаях, когда условные обозначения слишком затемняют чертеж или не определяют полностью технических требований к детали. В текстовой записи указывается краткое наименование заданного допуска буквенное обозначение или наименование элемента (например, поверхности), для которого задается допуск формы и его величина в миллиметрах. Если отклонение относится к расположению поверхностей, то отмечаются еще и базы, относительно которых задан допуск (базами могут быть линия, общая ось или плоскость симметрии и т. д.).

Чтобы знаки обозначения допусков формы и расположения поверхностей не смешивались с другими, на чертеже их помещают в прямоугольных рамках, которые соединяют прямой или ломаной линией, заканчивающейся стрелкой, с контурной линией поверхности, или с размерной линией элемента, или с осью симметрии (если отклонение относится к общей оси). Прямоугольные рамки подразделяются на две или три части: в первую помещают знак допуска, во вторую -- числовое значение допуска в миллиметрах, в третью -- буквенное обозначение базовой или другой поверхности, к которой относится допуск. В этом случае базовая поверхность отмечается зачерненным треугольником, который примыкает основанием к ее проекции и сопровождается выносной линией с квадратной рамкой, в которую вписывается прописная русская буква.

Размещено на Allbest.ru

...