Модуль 1. Взаимозаменяемость гладких
ВВЕДЕНИЕ
Методические указания предназначены для проведения практических занятий по дисциплине «Взаимозаменяемость». Они объединяют комплекс взаимосвязанных вопросов по основным темам данной дисциплины.
Объем и содержание методических указаний соответствует требованиям проекту государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению 220500.62 «Стандартизация, управление качеством и метрология».
На практических занятиях студенты закрепляют теоретические знания теории и практики взаимозаменяемости. Изучают национальные стандарты, приобретают навыки в работе со справочной литературой и чертежами.
Практические занятия проводятся с целью закрепления теоретического материала. Данными методическими указаниями предусмотрено двадцать вариантов заданий, что позволяет студентам выполнять их индивидуально по вариантам, задаваемым преподавателем.
Для выполнения практических заданий студент должен предварительно изучить теоретический материал, по теме практического занятия используя литературные источники, список которых приведен в конце настоящих методических указаний. В процессе решения заданий необходимо пользоваться справочными таблицами, приведенными в приложениях данных методических указаниях. Схемы и эскизы, которые необходимы для решения, следует вычерчивать в масштабе с применением чертежных инструментов или графических редакторов.
В методических указаниях приведены следующие сведения для выполнения задания:
цель занятия;
основные положения;
порядок проведения занятия;
содержание отчета;
контрольные вопросы.
По окончании занятия студенты должны подготовить и представить преподавателю отчет, оформленный в соответствии с настоящими методическими указаниями и с требованиями стандарта по оформлению текстовых и графических студенческих работ.
Модуль 1. Взаимозаменяемость гладких
Цилиндрических соединений
Основные понятия взаимозаменяемости.
Предельные размеры, отклонения, допуски
Цель занятия: Изучить основные понятия в области взаимозаменяемости и правила написания основных отклонений на чертежах.
Основные положения.
При рассмотрении данной темы используются следующие понятия и определения:
Номинальный размер (D, d) – размер, служащий началом отсчета отклонений, относительно которого определяются предельные размеры (рис. 1.1, а). При постановке в чертежах номинальные размеры округляются до стандартизованных нормальных размеров. При этом предпочтение отдается рядам с более крупной градацией.
Напоминаем, что параметр, обозначенный строчной буквой, относится к отверстию, а прописной – к валу.
а) б)
Рис. 1.1. Размеры и отклонения
Действительный размер (Dд, dд) – размер, полученный при измерении с допустимой погрешностью.
Предельные размеры – два размера, между которыми должен находиться или которым может быть равен действительный размер.
Наибольший (Dmax, dmax,) и наименьший (Dmin, dmin) предельные размеры – больший и меньший из двух предельных размеров.
Предельные отклонения – алгебраическая разность между предельным и номинальным размером (рис. 1.1, б).
Верхнее отклонение (Es, es) – алгебраическая разность между наибольшим предельным и номинальным размерами.
Нижнее отклонение (EI, ei) – алгебраическая разность между наименьшим предельным и номинальным размерами.
Допуск (Td, TD) – разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами или абсолютная разность между верхним и нижним отклонениями.
Для упрощения допуски можно изображать графически в виде полей допусков (рис.1.2).
Рис. 1.2. Схема расположения полей допусков
При этом ось изделия (на рис. 1.2 не показана) всегда располагается под схемой. Для этого номинальное очертание вала и втулки с отверстием (эскизы деталей), заменим нулевой линией, которая характеризует номинальный размер этих деталей (верхнюю часть номинального размера).
Порядок проведения занятия
На данном занятии каждый студент должен выполнить по семь заданий. Данные выбирают из табл. 1.1 – 1.6 по варианту, заданному преподавателем.
Задание 1
Определите допуск, наибольший и наименьший предельные размеры деталей по заданным номинальным размерам и предельным отклонениям (табл. 1.1).
Таблица 1.1
| Вариант | |||||||
| Номинальные размеры и предельные отклонения, мм |  |  | 60±0,023 |  |  | 16±0,075 |  |
Продолжение табл. 1.1
| Вариант | |||||||
| Номинальные размеры и предельные отклонения, мм |  |  |  |  |  |  |  |
Окончание табл. 1.1
| Вариант | ||||||
| Номинальные размеры и предельные отклонения, мм | 4±0,04 |  |  |  |  |  |
Задание 2
Определите верхнее и нижнее предельные отклонения вала по заданным номинальным и предельным размерам (табл. 1.2). Запишите размер так, как он должен быть указан на чертеже.
Таблица 1.2
| Вариант | ||||||||||
| Номинальный размер, мм | ||||||||||
| Наибольший предельный размер, dmax, мм | 4,009 | 15,980 | 5,004 | 20,056 | 30,000 | 55,025 | 199,830 | 160,02 | 6,002 | |
| Наименьший предельный размер, dmin, мм | 4,001 | 9,984 | 15,930 | 4,996 | 20,000 | 29,967 | 55,000 | 199,715 | 159,98 | 5,987 |
Окончание табл. 1.2
| Вариант | ||||||||||
| Номинальный размер, мм | ||||||||||
| Наибольший предельный размер, dmax, мм | 84,780 | 3,000 | 48,051 | 122,009 | 150,268 | 496,865 | 318,022 | 55,121 | 97,964 | |
| Наименьший предельный размер, dmin, мм | 84,560 | 2,900 | 48,026 | 121,991 | 150,228 | 496,768 | 318,004 | 6,91 | 55,102 | 97,877 |
Задание 3
Изобразите графически в масштабе схему расположения поля допуска вала по заданному номинальному размеру и предельным отклонениям.
Таблица 1.3
| Вариант | ||||||||||
| Номинальный размер, мм | ||||||||||
| Верхнее отклонение, es, мкм | +40 | +14 | +23 | -15 | +55 | +66 | +106 | +73 | -170 | |
| Нижнее отклонение, ei, мкм | +13 | -27 | -14 | +14 | -35 | +15 | +51 | +87 | +43 | -242 |
Окончание табл. 1.3
| Вариант | ||||||||||
| Номинальный размер, мм | ||||||||||
| Верхнее отклонение, es, мкм | +25 | +7 | +15 | -190 | +7 | +24 | +313 | +422 | -145 | -30 |
| Нижнее отклонение, ei, мкм | +10 | -7 | -10 | -271 | -13 | +15 | +284 | +350 | -395 | -104 |
Задание 4
Изобразите графически в масштабе схему расположения поля допуска отверстия по заданному размеру и предельным отклонениям.
Таблица 1.4
| Вариант | ||||||||||
| Номинальный размер, мм | ||||||||||
| Верхнее отклонение, es, мкм | +100 | +250 | -22 | +20 | +450 | +86 | +105 | +16 | +10 | +14 |
| Нижнее отклонение, ei, мкм | +80 | -48 | -10 | +150 | +65 | +80 | +6 | -8 | -32 |
Окончание табл. 1.4
| Вариант | ||||||||||
| Номинальный размер, мм | ||||||||||
| Верхнее отклонение, es, мкм | -20 | -8 | -10 | +20 | +830 | +530 | +260 | +160 | +240 | +490 |
| Нижнее отклонение, ei, мкм | -45 | -37 | -46 | +43 | +580 | +280 | +150 | +80 | +190 |
Задание 5
Определите годность валов по результатам измерений в соответствии с табл. 1.5. Если деталь бракованная, то установите вид брака: исправимый или неисправимый.
Таблица 1.5
| Вариант | |||||||
| Номинальные размеры с предельными отклонениями, мм |  |  |  |  |  |  |  |
| Действительный размер вала, мм | 23,98 | 74,997 | 36,17 | 314,47 | 50,150 | 18,099 |
Продолжение табл. 1.5
| Вариант | |||||||
| Номинальные размеры с предельными отклонениями, мм |  |  |  |  |  |  |  |
| Действительный размер вала, мм | 120,10 | 180,300 | 79,87 | 84,840 | 29,50 | 54,60 |
Окончание табл. 1.5
| Вариант | |||||||
| Номинальные размеры с предельными отклонениями, мм |  |  |  |  |  |  | |
| Действительный размер вала, мм | 79,50 | 65,03 | 100,032 | 160,35 | 180,044 |
Задание 6
Определите годность отверстий по результатам их измерений. Если деталь бракованная, то установите вид брака: исправимый или неисправимый.
Таблица 1.6
| Вариант | |||||||
| Номинальные размеры с предельными отклонениями, мм |  |  |  |  |  |  |  |
| Действительный размер отверстия, мм | 1,95 | 219,990 | 105,042 | 159,981 | 55,055 |
Продолжение табл. 1.6
| Вариант | |||||||
| Номинальные размеры с предельными отклонениями, мм |  |  |  |  |  |  |  |
| Действительный размер отверстия, мм | 125,18 | 6,024 | 8,048 | 17,012 | 185,355 | 123,204 |
Окончание табл. 1.6
| Вариант | |||||||
| Номинальные размеры с предельными отклонениями, мм |  |  |  |  |  |  | |
| Действительный размер отверстия, мм | 190,286 | 256,114 | 35,070 | 78,175 | 110,210 | 140,200 |
Задание 7
Выполните эскизы деталей как указано на рис. 1.3. Нанесите на эскизе размеры и предельные отклонения диаметров вала и отверстия. Номинальные размеры и предельные отклонения размеров вала возьмите из задания 3, а для отверстия – из задания 4.
Рис. 1.3. Эскизы вала и отверстия
Содержание отчета
Отчет должен содержать:
1. Название темы и цель работы.
2. Выполненные задания 1-6 и оформленные в табл.1.7.
Таблица 1.7
| Задание №1 | |
| Допуск Т, мкм | |
| Наибольший предельный размер dmax, мм | |
| Наименьший предельный размер dmin, мм | |
| Задание №2 | |
| Верхнее предельное отклонение es, мкм | |
| Нижнее предельное отклонение ei, мкм | |
| Номинальный размер с предельными отклонениями | |
| Задание №3 | |
| Схема расположения поля допуска вала | |
| Задание №4 | |
| Схема расположения поля допуска отверстия | |
| Задание №5 | |
| Годность валов | |
| Вид брака | |
| Задание №6 | |
| Годность отверстий | |
| Вид брака |
3. Эскизы вала и отверстия.
1.3. Контрольные вопросы
1. Что такое «допуск»?
2. При каких условиях действительный размер детали будет годен?
3. В каких единицах измерения записываются предельные отклонения на чертежах?
4. Какому размеру соответствует нулевая линия на схеме расположения полей допусков?
5. Можно ли исправить брак, если действительный размер отверстия больше максимального предельного размера?
6. Как определить вид брака?
Анализ номинальных размеров
Цель занятия: ознакомиться с рядами предпочтительных чисел. Научиться выбирать стандартные значения номинальных размеров.
Основные положения.
Номинальный размер- это размер, относительно которого определяются предельные размеры и который служит также началом отсчета отклонений.
Номинальные линейные размеры деталей, их элементов и соединений должны назначаться из числа стандартных по ГОСТ 6636. При этом полученное расчетом или иным путем исходное значение размера, ели оно отличается от стандартного, следует округлять до ближайшего большего стандартного размера.
Стандарт на нормальные линейные размеры построен на основе рядов предпочтительных чисел.
Предпочтительными числами называются числа, которые рекомендуется выбирать преимущественно перед всеми другими при назначении величин параметров для вновь создаваемых изделий.
Значения нормальных линейных размеров по их рядам приведены в прил. А.
Порядок проведения занятия
Задание 1
По заданному расчетному размеру (табл. 2.1) выберите ближайшие большие стандартные значения номинальных размеров из всех рядов номинальных размеров (прил. А).
Таблица 2.1
| Вариант | ||||||||||
| Номинальный размер, мм |
Окончание табл. 2.1
| Вариант | ||||||||||
| Номинальный размер, мм |
Задание 2
При расчетах были получены размеры d1, d2, d3 (табл. 2.2). Определите стандартное значение номинальных размеров. Определите ряд предпочтения для каждого размера.
Таблица 2.2
| Вариант | ||||||||||
| d1 | 3,52 | 8,82 | 3,15 | 6,81 | 3,93 | 5,54 | 7,82 | 9,71 | ||
| d2 | 13,5 | 15,17 | 27,87 | 48,9 | 19,37 | 56,15 | 72,4 | 35,5 | 17,36 | |
| d3 | 47,95 | 118,9 | 102,8 |
Окончание табл. 2.2
| Вариант | ||||||||||
| d1 | 4,98 | 6,21 | 7,76 | 2,72 | 4,31 | 9,65 | 3,34 | 2,45 | 5,86 | 6,17 |
| d2 | 89,4 | 32,73 | 49,74 | 25,02 | 50,12 | 64,78 | 23,52 | 74,15 | 61,37 | 12,3 |
| d3 | 144,8 |
Задание 3
На рис. 2.1 изображен эскиз узла. Определите номинальные размеры d1, d2, d3 пользуясь рядами предпочтительных чисел, если известен внутренний диаметр подшипника качения d (табл. 2.3).
Рис. 2.1. Эскиз узла
Таблица 2.3
| Вариант | ||||||||||
| Внутренний диаметр подшипника d, мм |
Окончание табл. 2.3
| Вариант | ||||||||||
| Внутренний диаметр подшипника d, мм |
Задание 4
Изобразите эскиз вала (рис. 2.1), проставьте выбранные в задании 3 номинальные размеры.
Содержание отчета
Отчет должен содержать:
1. Название темы и цель работы.
2. Выполненные задания 1-3 и оформленные в табл.2.4.
Таблица 2.4
| Задание №1 | |
| Значение номинального размера, мм | Ряд R5: |
| Ряд R10: | |
| Ряд R20: | |
| Ряд R40: | |
| Задание №2 | |
| Значение стандартного номинального размера d1, мм | |
| Номер ряда | |
| Значение стандартного номинального размера d2, мм | |
| Номер ряда | |
| Значение стандартного номинального размера d3, мм | |
| Номер ряда | |
| Задание №3 | |
| Номинальный размер d1, мм | |
| Номинальный размер d2, мм | |
| Номинальный размер d3, мм |
3. Эскиз вала.
2.3. Контрольные вопросы
1. Дайте определение «номинальный размер».
2. Почему значение номинальных размеров необходимо округлять до стандартных значений по ГОСТ 6636?
3. Сколько рядов предпочтительных чисел установлено стандартом?
4. Как определяется знаменатель рядов предпочтительных
5. Числа какого ряда R5 или R20 будут более предпочтительны?
Основные положения.
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):
Smax= Dmax–dmax
Наименьший зазор – разность между наименьшим предельным размером отверстия (Dmin) и наибольшим предельным размером вала (dmax):
Smin= Dmin–dmax
Натяг - разность размеров вала и отверстия до сборки, если размер вала больше отверстия.
Наибольший натяг – разность между наибольшим предельным размером вала (dmax) и наименьшим предельным размером отверстия (Dmin):
Nmax= dmax–Dmin
Наименьший натяг – разность между наименьшим предельным размером вала (dmin) и наибольшим предельным размером отверстия (Dmax):
Nmin= dmin–Dmax
Посадка – характер сопряжения, определяемый величиной возникающих в нем зазоров или натягов. 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.
Порядок проведения занятия
Задание 1
Изобразите графически в масштабе схему расположения полей допусков посадки и определите возможные наибольший и наименьший зазоры или натяги в сопряжении по заданным номинальным размерам и предельным отклонениям отверстия и вала (табл. 3.1).
Таблица 3.1
| Номинальные размеры и предельные отклонения, мм: | Вариант | ||||||
| отверстия |  |  |  |  |  |  | 45±0,008 |
| вала |  |  |  | 110±0,027 |   |  |  |
Продолжение табл. 3.1
| Номинальные размеры и предельные отклонения, мм: | Вариант | ||||||
| отверстия |  |  |  |  |  |  |  |
| вала |  |  |  | 32±0,008 |  |  |  |
Окончание табл. 3.1
| Номинальные размеры и предельные отклонения, мм: | Вариант | ||||||
| отверстия |  |  |  |  |  |  | |
| Вала |  |  |  |  |  | 100±0,011 |
Задание 2
Определите допуск посадки по данным задания 1.
Задание 3
Изобразите графически в масштабе схему расположения поля допуска основного отверстия по заданному номинальному диаметру отверстия и допуску (табл. 3.2).
Таблица 3.2
| Вариант | ||||||||||
| Номинальные диаметры D, мм | ||||||||||
| Допуск TD, мкм |
Окончание табл.3.2
| Вариант | ||||||||||
| Номинальные диаметры D, мм | ||||||||||
| Допуск TD, мкм |
Задание 4
Изобразите графически в масштабе схему расположения поля допуска основного вала по заданному номинальному диаметру вала и допуску (табл. 3.3).
Таблица 3.3
| Вариант | ||||||||||
| Номинальные диаметры d, мм | ||||||||||
| Допуск Td, мкм |
Окончание табл. 3.3
| Вариант | ||||||||||
| Номинальные диаметры d, мм | ||||||||||
| Допуск Td, мкм |
Содержание отчета
Отчет должен содержать:
1. Название темы и цель работы.
2. Выполненные задания 1-4 и оформленные в табл.3.4.
Таблица 3.4
| Задание №1 | |
| Схема расположения полей допусков посадки | |
| Smax, мкм | |
| Smin, мкм | |
| Nmax, мкм | |
| Nmin, мкм | |
| Задание №2 | |
| Допуск посадки DT | |
| Задание №3 | |
| Схема расположения поля допуска основного отверстия | |
| Задание №4 | |
| Схема расположения поля допуска основного вала |
3.3 Контрольные вопросы
1. Дайте определение «посадка».
2. Дайте определение «зазор».
3. Какими параметрами характеризуется переходная посадка?
4. Как располагаются в посадке с натягом поля допусков отверстия и вала относительно друг друга?
5. Как определить допуск посадки?
6. Как записывается посадка на чертежах?
Основные принципы
Цель занятия: Изучить основные принципы построения Единой системы допусков и посадок. Ознакомиться с основными допусками и посадками гладких цилиндрических соединений.
Основные положения.
Единой системой допусков и посадок называется совокупность рядов допусков и посадок, закономерно построенных на основе опыта, теоретических и экспериментальных исследований и оформленных в виде стандартов.
Единая система допусков и посадок основана на основных принципах:
1) Температурный режим. Допуски и предельные отклонения в таблицах стандартов установлены для нормальной температуры, равной +200С.
2) Квалитеты точности. Предусмотрено 19 квалитетов точности: 01; 0; 1; 2, ……, 17. 01 – самый точный квалитет, а 17 – самый грубый. Квалитет для заданного размера определяет величину допуска.
3) Интервалы номинальных размеров, принятые в ЕСДП для определения допусков и предельных отклонений.
4) Единица допуска. Для построения системы допусков устанавливают единицу допуска i, которая зависит только от номинального размера и наряду с квалитетом определяет величину допуска:
Т = а×i, (4.1)
где T – допуск размера, мкм;
a – количество единиц допуска (коэффициент точности), характеризующее изменение допуска в зависимости от уровня точности;
i – единица допуска, выражающая зависимость допуска от номинального размера, мкм.
5) Основное отклонение - одно из двух отклонений (верхнее или нижнее), используемое для определения положения поля допуска относительно нулевой линии. В системе ЕСДП таким отклонением является отклонение, ближайшее к нулевой линии.
Основное отклонение обозначается буквой латинского алфавита -прописной для отверстий (от А до Z) и строчной - для валов (от а до z).
6) Образование поля допуска. Поле допуска образуется сочетанием основного отклонения (характеристика расположения) и квалитета (характеристика допуска). Соответственно условное обозначение поля допуска состоит из буквы основного отклонения и номера квалитета.
7) Системы образования посадок. Предусмотрены посадки в системе отверстия (СА) и в системе вала (СВ).
Предельные отклонения, неуказанные непосредственно после номинальных размеров, а оговоренные общей записью в технических требованиях чертежа, называются неуказанными предельными отклонениями. Неуказанными могут быть только предельные отклонения относительно низкой точности.
Порядок проведения занятия
Задание 1
Определите квалитет, по которому назначен допуск на изготовление вала. Таблица допусков приведена в прил. Б.
Таблица 4.1
| Варианты | ||||||||||
| Номинальный диаметр вала d, мм | ||||||||||
| Допуск Td, мкм |
Окончание табл. 4.1
| Варианты | ||||||||||
| Номинальный диаметр вала d, мм | ||||||||||
| Допуск Td, мкм |
Задание 2
Определите квалитет, по которому назначен допуск на изготовление отверстия.
Таблица 4.2
| Варианты | ||||||||||
| Номинальный диаметр отверстия D, мм | ||||||||||
| ДопускTD, мкм |
Окончание табл. 4.2
| Варианты | ||||||||||
| Номинальный диаметр отверстия D, мм | ||||||||||
| Допуск TD, мкм |
Задание 3
Поясните каждый параметр записи, приведенной в табл. 4.3 (номинальный размер, квалитет, обозначение основного отклонения). По таблицам стандартов (прил. Б) найдите предельные отклонения и определите значение допуска.
Таблица 4.3
| Варианты | ||||||||||
| Номинальный размер и поле допуска | 40h7 | 120H7 | 80f7 | 130H6 | 50e9 | 70D8 | 120e6 | 10Js9 | 36p5 | 45S8 |
Окончание табл. 4.3
| Варианты | ||||||||||
| Номинальный размер и поле допуска | 20z9 | 60X8 | 125n6 | 70K15 | 35m8 | 135G6 | 80t9 | 25F10 | 75H14 | 85js7 |
Задание 4
Изобразите графически в масштабе схему расположения поля допуска и эскиз детали (вал или отверстие) с номинальным размером с предельными отклонениями для задания 3.
Задание 5
Запишите посадку, по заданным параметрам.
Таблица 4.5
| Варианты | ||||||||||
| Номинальный размер | ||||||||||
Основн Наши рекомендации |