Краткие теоретические сведения. На современных заводах детали, как правило, изготавливаются независимо друг от друга
На современных заводах детали, как правило, изготавливаются независимо друг от друга. Изготовленные по заданным размерам и форме детали собираются без дополнительной обработки. Также без всякой дополнительной обработки или подготовки ведется сборка машин и приборов из отдельных агрегатов и узлов, каждый из которых может быть поставлен на любое одноименное изделие. Эти детали, узлы и агрегаты взаимозаменяемы.
Взаимозаменяемость определяется как принцип конструирования, изготовления и эксплуатации изделий, обеспечивающих возможность беспригоночной сборки (или замене при ремонте) независимо от изготовленных с заданной точностью деталей и узлов при соблюдении технических требований, предъявляемых к данному изделию, а также экономически и технически оптимальных показателей его работы.
Для осуществления взаимозаменяемости необходимо соблюдать следующие условия и требования:
1) правильное и рациональное конструирование изделий;
2) правильная разработка и оформление чертежей;
3) разработка рациональной, экономически обоснованной технологии производства;
4) соблюдение технологического процесса при изготовлении деталей и сборки машин, приборов;
5) необходимая точность измерения;
6) применение и соблюдение стандартов;
7) обеспечение единства мер.
Применение принципов взаимозаменяемости в течение всего жизненного цикла изделий позволяет существенно снизить материальные затраты с одновременным выполнением оптимальных технико-экономических показателей.
Взаимозаменяемость может быть полная и неполная (ограниченная), функциональная, внутренняя, внешняя.
Полная взаимозаменяемость обеспечивается тогда, когда размеры выполнены с точностью, позволяющей проводить сборку машин, прибора или замены деталей при ремонте без какой-либо дополнительной обработки, подбора или регулирования.
Полная взаимозаменяемость предусматривает идентичность не только по геометрическим параметрам, но и по физико-механическим. Например, электродвигатели одного типа обладают полной взаимозаменяемостью не только по габаритам и присоединительным размерам, но и эксплуатационным показателям; напряжению питания, частоте вращения, мощности и т.д.
Неполная (ограниченная) взаимозаменяемость применяется в тех случаях, когда технология производства деталей не может обеспечивать заданную точность сборки. Эта взаимозаменяемость предполагает дополнительные технологические или конструктивные приемы.
Размер - это основная характеристика деталей, соединений и изделий в целом. По назначению размеры подразделяются:
- размеры на величину и форму деталей;
- координирующие размеры;
- габаритные размеры;
- сборочные размеры;
- монтажные размеры;
- технологические размеры.
Для изготовления деталей на чертежах наносят следующие виды размеров: внутренние (охватывающие) размеры - это диаметр отверстия, ширина паза, канавки и наружные (охватываемые) размеры - это диаметр вала, ширина выступа или буртика, габаритные размеры и т.д.
Термины «отверстие» и «вал» условно применимы и к другим наружным и внутренним поверхностям или элементам, не обязательно цилиндрическим (например, паз - «отверстие», шпонка - «вал», рис.2.1).
Номинальный размер – размер, служащий началом отсчета отклонений, относительно которого определяются предельные размеры. При постановке в чертежах номинальные размеры округляются до стандартизованных нормальных размеров. При этом предпочтение отдается рядам с более крупной градацией.
Действительный размер – размер, полученный при измерении с допустимой погрешностью.
Рис.2.1. Размеры отверстия и вала
Предельные размеры – два размера, между которыми должен находиться или которым может быть равен действительный размер.
Наибольший и наименьший предельные размеры – больший и меньший из двух предельных размеров.
Предельное отклонение – алгебраическая разность между предельным и номинальным размером.
Верхнее отклонение – алгебраическая разность между наибольшим предельным и номинальным размерами, обозначается es – для вала и ES – для отверстия.
Нижнее отклонение – алгебраическая разность между наименьшим предельным и номинальным размерами, обозначается ei – для вала, EI – для отверстия.
Допуск – разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами или абсолютная разность между верхним и нижним отклонениями.
Зазор – разность размеров отверстия и вала, если размер отверстия больше размера вала.
Наибольший зазор – разность между наибольшим предельным размером отверстия (Dmax) и наименьшим предельным размером вала (dmax):
S max = D max – d max .
Наименьший зазор – разность между наименьшим предельным размером отверстия (D min) и наибольшим предельным размером вала (d max):
S min = D min – d max .
Натяг – разность размеров вала и отверстия до сборки, если размер вала больше размера отверстия.
Наибольший натяг – разность между наибольшим предельным размером вала (d max) и наименьшим предельным размером отверстия (D min):
N max = d max – D min .
Наименьший натяг – разность между наименьшим предельным размером вала (d min) и наибольшим предельным размером отверстия (D max):
N min = d min – D max .
Посадка – сопряжения, создающиеся в результате соединения отверстия и вала с одинаковыми номинальными размерами. Различают три группы посадок: с зазором, или подвижная; с натягом, или неподвижная; переходная.
Применяются системы посадок: система вала и система отверстия. В системе отверстия зазоры и натяги получают соединением различных валов с основным отверстием. Основным отверстием является отверстие, основное отклонение которого равно нулю, т.е. наименьший предельный размер совпадает с номинальным, а поле допуска располагается «в тело».
В системе вала зазоры и натяги получают соединением различных отверстий с основным валом. Основным валом является вал, основное (верхнее) отклонение которого равно нулю, т.е. наибольший предельный размер совпадает с номинальным, а поле допуска располагается «в тело».
Допуск посадки – суммарный допуск входящих в соединение отверстия и вала.
Практические задания
2.2.1. Определить допуск, наибольший и наименьший предельные размеры деталей по заданным номинальным размерам и предельным отклонениям.
| Вариант | Номинальные размеры и предельные отклонения | |
| +0.02 2,5 | -0,007 -0,032 | |
| 4 + 0,004 | 10-0,2 | |
| +0,016 +0,010 | -0,4 -0,6 | |
| -0,08 | +0,145 +0,100 | |
| +0,030 +0,004 | -0.017 |
2.2.2. Определить верхнее и нижнее предельные отклонения вала по заданным номинальным и предельным размерам. Записать размер так, как он должен быть указан на чертеже.
| Размер | Вариант | ||||
| Номинальный, мм | |||||
| Наибольший предельный, мм | 4,009 | 15,980 | 5,004 | 20,056 | |
| Наименьший предельный, мм | 4,001 | 9,984 | 15,930 | 4,996 | 20,000 |
2.2.3. Изобразить графически в масштабе поле допуска вала по заданному номинальному размеру и предельным отклонениям.
| Размеры и отклонения | Вариант | ||||
| Номинальный, мм | |||||
| Верхнее отклонение es, мм | +40 | +14 | +23 | -15 | |
| Нижнее отклонение ei, мм | +13 | -27 | -14 | +14 | -35 |
2.2.4. Изобразить графически в масштабе поле допуска отверстия по заданному размеру и предельным отклонениям.
| Размеры и отклонения | Вариант | ||||
| Номинальный, мм | |||||
| Верхнее отклонение ES, мкм | +100 | +250 | -22 | +20 | +450 |
| Нижнее отклонение EI, мкм | +80 | -48 | -10 | +150 |
2.2.5. Определить годность валов по результатам измерений, установить вид брака: неисправимый или исправимый.
| Размеры и отклонения | Вариант | ||||
| Номинальные размеры и предельные отклонения, мм | -0,14 | -0,011 -0,030 | +0,11 +0,06 | -0,46 | -0,34 -1,00 |
| Действительные размеры, мм | 23,98 | 74,997 | 36,17 | 314,47 |
2.2.6. Нанести на эскизе (рис. 2.4) размеры и предельные отклонения диаметров и отверстий. Номинальные размеры и предельные отклонения размеров валов взять из задания 2.2.3, а для отверстий – из задания 2.2.4.
Рис. 2.4.
2.2.7. Изобразить графически в масштабе схемы и определить возможные наибольший и наименьший зазор и натяг в сопряжениях по номинальным размерам и предельным отклонениям.
| Номинальный размер и предельные отклонения, мм | Вариант | ||||
| Отверстие | +0.03 | +0.05 | +0.06 | +0.035 | +0.035 |
| Вал | -0,03 | +0,115 | -0,04 -0,12 | 110+0,012 | +0.035 |
2.2.8. Изобразить графически в масштабе поле допуска основного отверстия по заданному номинальному диаметру и допуску.
| Вариант | Номинальный диаметр, мм | Допуск, мкм |
2.2.9. Изобразить графически в масштабе поле допуска основного вала по заданному номинальному диаметру и допуску.
| Вариант | Номинальный диаметр, мм | Допуск, мкм |