в условиях массового производства распределение случайных погрешностей, возникающих при обработке деталей, достаточно хорошо оппсь]васт1,я законом нормального распределения Гаусса. Кроме того, в зависим(1сти от принятого технологического проиесса, объема производства и других обстоятельств случайные погрешно<тн могут распределяться по законам ра(:!(10вероятностному (рнс. 3.2, б), треугольника (рис. 3.2, б). Максвелла (рнс. 3.2, г) и др. Центр группирования случайных погрешностей может совпадать с координатой среднего размера X (ем. рнс. 3.2, а) или смещаться относительно ее (см. рнс. 3.2, г)
Нельзя полностью устранить влияние причин, вызывающих погрешности обработки и измерения, можно лишь уменьшить погрешность, применяя более совершенные технологические процессы обработки Точнос1Ъ10 размера (любого параметра) называют степень приближения действительного размера к заданному, т. е. точность размера определяется погрешностью: с уменьшением погрешности точность увеличивается, и наоборот.
Допустим, для коробок передач (см. рис. 3.1) изготовлена партия шпонок, которые должны иметь ширину fc = 6 мм. При измерении оказалось, -по действительная ширина первой шпонки fc, = 5,97 ым. второй Ь. ~ 5,995 мм. Тогда погрешность изготовления первой Ш1;сн-ки Afcj = fc - fc = 5,97 - 6 = -0.03 мм. а второй Ьz = fc - - fc = 5,995 - 6 = -0,005 мм. Так как Afc2< Дйд, тс вторая шпснка изготовлена точнее первой.
На практике взаимозаменяемость обеспечивается ограничением погрешностей. С уменьшением погрешностей действительные значения параметров, в частности размеров, приближаются к заданным. Прн небольших погрешностях действительные размеры так мало отличаются от заданных, что их погрешности не ухудшают работоспособности изделий.
Погрешность размера (любого параметра), при которой сохраняется работоспособность изделий, называют допустимой погрешностью или допуском Т размера. В стандартах допуски установлены по условию Г > V.
Взаимозаменяемость обеспечивается комплексом расчетных, конструктивных и технологических мер.
Расчеты деталей по всем качес-1венным показателям должны быть согласованы с требованиями, предъявляе-
мыми к конечному изделию. Важное значение имеют химические, физические и механические свойства материалов, стабильность размеров и формы заготовок и полуфабрикатов.
Прн конструировании необходимо широко применять общетехннческие нормы и стандарты, а также унифи1шро-ванные и стандартные детали, сборочные единицы и комплектующие изделия; обеспечивать технологичность кон-струкций; согласовывать точность деталей с условиями работы конечной продукции
К технологически\1 мерам относятся правильно раз-работаьшая и строги соблюдаемая технология; сштвет-ствне технологическому процессу сорудования, при-сиособлеиий, режущего и мерительного инструмента; проверка изделий по всем параметрам - размерам, твердости, износостойкости, химическому составу. Кроме того, точность, которую способны обеспечить станки, приспособления, режущий и измерительный инструмент, должна несколько превышать точность, установленную для вы-п ускаемой п роду кии и.
Ремонт машин и приборов, основанный на принципах взаимозаменяемости, должен производиться путем замены деталей и сборочных единиц, пришедших в негодность, новыми из числа запасных. В связи с этим прн проектировании и изготовлении машин и приборов определяют номенклатуру и расход запасных частей и предусматривают их выпуск.
Эффективность взаимозаменяемости объясняется соответствием ее прнниипов современным условиям производства. Полная взаихюзаменяемость требует высокой точности изготовления деталей. Однако она настолько упрощает процесс сборки, что все операции сводятся к простому соединению деталей и сборочных единиц и поддаются точному нормйрованню. Это облегчает автоматизацию технологических процессов и позволяет производить поточную сборку на конвейерах рабочими невысокой квалификации.
Взаимозаменяемость способствует внедрению в производство специальных станков, приспособлений, режущего и измерительного инструмента, что обеспечивает снижение стоимости и повышение качества продукции. Развитие взаимозаменяемости стимулирует широкую стандартизацию различной продукции массового потребления - полуфабрикатов, сортового проката, крепежных
изделий, электродвигателей, редукторов, приборов н пр. Это, в свою очередь, способствует развитию специализации и кооперирования предприятий. Взаимозаменяемость упрощает и ускоряет ремонт. Принципы взаимозаменяемости используются и дают экономический эффект в sac-совом, серийном и даже в единичном производствах, так как во всех машинах и приборах широко применяются стандартные материалы, полуфабрикаты, детали и ко.«-плектующие изделия.
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ и ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПО ДОПУСКАМ И ПОСАДКАМ
§ 4.1. Поверхности, размеры, отклонения и допуски
СТ СЭВ 145-75 устанавливает основные определения допусков и посадок для элементов деталей и их соединений, имеющих гладкие цилиндрические или плоские параллельные поверхности. Примерами таких элементов деталей и их соединений могут служить цилиндрические поверхности диаметром 22 мм валов 14 (см. рис. 3.1), отверстий в ступицах колес 16 и 18 и соединения перечисленных деталей между собой; параллельные плоскости, определяющие размеры поперечных сеченни шпонок 19 и пазов для них, а также соединения шпонок по ширине Ь = - 6 мм с пазами вала 14 и колес. Терминология, применяющаяся для допусков и посадок других типовых соединений, основана на терминологии, установленной стандартом СТ СЭВ 145-75 для гладких цилиндрических соединений.
Поверхности деталей бывают цилиндрические, плоские, конические, эвольвентные, сложные (шлицевые, винтовые) н др. Кроме того, гюверхности бывают сопрягаемые и не-сопрягаемые. Сопрягаемые это поверхности, по которым детали соединяются в сборочные единицы, а сборочные единицьг в механи.змы. Иесопрягаемые или свободные - это конструктивно необходи.мые поверхности, не предна-вначеиные для соединения с поверхностями других де1а-
лен. Так, па рис. 3.1 сопрягаемыми поверхностями являются иилнндрические поверхности диаметром 22 мм вала 14 и колес, шлицевые поверхности вала / и блока шестерен 5, эвольвентные рабочие поверхности зубьев зубчатых колес; песопрягаемымн - торцовые поверхности венцов колес 16 и 18, поверхности их дисков, наружная поверхность бурта диаметром 25 мм вала 14.
Внутренние цилиндрические поверхности, а также внутренние поверхности с параллельны.ми плоскостями (отверстия в ступицах, шпоночные пазы и пр.) являются охватываюшими. Их условно называют отверстиями. Диаметры отверсгпй обозначают D. Наружные поверхности (цилиндрическая поверхность диаметром 22 мм вала 14, боковые грани шиопок) являются охватываемыми. Их условно называют валами и обозначают d.
Размеры выражают числовые значения линейных величин (диаметров, длин и т. д.) и делятся на номинальные, действительные и предельные. В мапшно- и приборострое НИИ все размеры в технической документации задают и указывают в мнлли.метрах.
Номинальный размер (обозначают D) - размер, относительно которого определяют предельные размеры и отсчитывают отклонения Номинальные размеры являются основными размера51н деталей или их соединений. Их назначают в результате расчетов деталей на прочность, жесткость, износостойкость н по другим критериям работоспособности, или исходя из конструктивных, технологических и эксплуатаЕШОнных соображений. Сопрягаемые поверх-HOCTii имеют общий поминальный размер. Значения номи-нальн1,[х размеров округляют обычно в большую сторону (ГОСТ 663G-G9 илн СТ СЭВ 514-77).
Допус-жм. из расчета на иречпость псшучсио, что диаметр вала 14 под KOjjfccCM 16 ранен 20,6 мм. Округ.чяя ьычислеиное значение по ряду RalD (ГОСТ 6636-69 итп СТ СЭВ 514-77), ]рини.«аеы номинальный дна.метр вала в pacieiHOM сечении D = 22 лш. Этот размер НБЛиется xaKjtc номинальным диаметром отверстия в ступице колеса 1в II соелинения этих детелей. Диаметры остальных поверхностей вала намечаем ьоиструктиыю с учетом требований прочности, технологичности конструкции и сборки вала с друпши деталями.
Действительный размер (D,., d,.) - размер, установленный измерением с допустимой погрешностью. Погрешность измерения, а следовательно, и выбор измерительных средств необходи.мо согласовывать с точностью, которая требуется для данного размера. Это объясняется тем,
в
«к
12 к n-t п X
Рис. 4.1
что измерения высокой точности, с малыми погрешностя.ми, выполняются сложными приборами, обходятся дорого и не всегда технически целесообразны. Например, поверхность буртика диаметром 25 мм вала 14 может быть обработана и измерена со значительно меньшей точностью, чем сопрягаемые поверхности диаметром 22 мм того же вала.
Предельные размеры - два предельно допустимых размера, между которыми должен находиться нлн которым может быть равен действительный размер. Больший из двух предельных размеров называют наибольшим предельным размером {D„,„, </„„), а меньший - наименьшим предельным размером (D„„„, d„,„).
Предельные размеры позволяют оценивать точность обработки деталей.
Допустим, производится обточка двух партии штифтов (по п штифтов в кажлой) по размеру D = 20 м.м (рис. 4.1, с). В результате влияния случайных факторов действительные размеры отличаются ог заданного значения На рис. 4.1, б показан разброс действительных размеров в первой нартни. По оси абсцисс отложены номера штифюв в
порядке пз.\хре11нй 1, 2..... к, « - 1, и, а по оси ординат -
действительные значения диаметров (f,. d.,.....dn- Действительные
размеры колсб.1ются в пределах от некоторого наименьшего размера Й2 до нанбольшего rf-i. Разность этпх размеров 6i = d„ i - d определяет разброс действительных размеров или погрешность обработки детало!! в первой партии. По результатам измерений штифтов второй нартаи построена аналогичная диаграмма (рис. 4.1, е). Погрешность обработки детален в этой партии меньше, чем в первой; = * -<ij< h-
Сопоставленне диаграмм позволяет сделать следующие выводы. С уменьшением разброса 6 действительные размеры приближаются к заданному, поэтому разность предельных действительных размеров характеризует точность обработки деталей. Так как 6j < fij, то во второй партии штифты обработаны точнее, чем в первой.
Рис. 4.2
Если предельные значения действительных размеров намечены (предписаны) заранее исходя из назначения и условий работы детали, то они являются наибольшим и наименьшим предельными размерами. Пользуясь нми, можно отбраковывать детали.
Пусть из условий работоспособности штифтов при номинальном диаметре D = 20 мм установлены предельные размеры (рис 4.2, а); «шах = 20,010 и (/щщ = 19,99 мм. Тогда все шгж})ты, имеющие <niax > 20,010 MM н rfniiii < 19,989 мм, отбраковываются. Штифты, у которых rfiax > 20,010 мм, относятся к исправимому браку, а штифты, у которых dtniii < I9,9fc9 мм, - к неисправимому.
Отклонением называют алгебраическую разность между размером (действительным, предельным) и соответствующим номинальным размером. Отклонения отверстий обозначают Е, валов е.
Действительное отклонение (£„ е,) равно алгебраической разности действительного и номинального размеров (например, отклонение k-to штифта рис. 4.2, а):
E,D, - D; е, = й, - й. (4.1)
Предельное отклонение равно алгебраической разности предельного и номинального размеров. Различают верхнее, нижнее и средттее отклонения. Верхнее отклонение {ES, es) равно алгебраической разности наибольшего предельного и номинального размеров:
ES = Д„„ -D;es =
(4.2)
Нижнее отклонение {El, ei) равно алгебраической разности наименьшего предельного и номинального размеров:
