Нормирование точности и технические измерения. Лекция 1

1.

НОРМИРОВАНИЕ
ТОЧНОСТИ И
ТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ
Лекция 1

2.

ВВЕДЕНИЕ
30.05.2022
2

3.

ВВЕДЕНИЕ
В машиностроении при сборке машин и агрегатов
используются детали и сборочные единицы
собственного производства, а также изделия
(крепежные детали, корпуса, подшипники,
резинотехнические изделия и др.), поставляемые
специализированными предприятиями в порядке
кооперации. При этом сборка деталей в сборочные
единицы и сборочных единиц в машину производится
без дополнительной механической обработки, т.е. без
пригонки одной детали к другой.
30.05.2022
3

4.

ВВЕДЕНИЕ
Взаимозаменяемость выражается в том, что при
сборке нет необходимости в подгонке соединяемых
деталей и комплектующих изделий, а конечная
продукция
имеет
заданные
технические
характеристики, определяющие её качество.
Например, станки обеспечивают установленную
точность обработки, автомобили имеют заданную
скорость и т.д.
30.05.2022
4

5.

ВВЕДЕНИЕ
В машино- и приборостроении широко
используют
стандартные
нормативнотехнические документы, стандартные детали, а
также комплектующие изделия, изготовленные
на специализированных предприятиях, поэтому
взаимозаменяемость
базируется
на
стандартизации
и
способствует
её
развитию, а также развитию специализации и
кооперированию в промышленности
30.05.2022
5

6.

ВВЕДЕНИЕ
На основе стандартизации сформированы
принципы и нормативные акты
взаимозаменяемости, метрологии, технических
измерений, систем управления качеством и
сертификации.
30.05.2022
6

7.

ВВЕДЕНИЕ
Одним из основных условий осуществления
взаимозаменяемости является точность деталей, узлов
и комплектующих изделий по геометрическим
параметрам, к которым относятся:
• точность размеров или нормированные допуски;
• характер соединения деталей при сборке (посадка);
• точность формы и расположения поверхностей;
• шероховатость и волнистость поверхностей
30.05.2022
7

8.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
30.05.2022
8

9.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Взаимозаменяемость – это принцип
конструирования,
производства
и
эксплуатации машин и других изделий,
обеспечивающий их безподгоночную сборку
(или замену при ремонте) из независимо
изготовленных сопрягаемых деталей и
элементов при соблюдении предъявляемых к
машинам и изделиям технических требований
30.05.2022
9

10.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Взаимозаменяемость
–
это
свойство
независимо
изготовленных
с
заданной
точностью деталей и составных частей машин,
приборов и других изделий обеспечивать
возможность безпригоночной сборки (или
замены при ремонте) сопрягаемых деталей в
составные части, а составных частей – в изделия
при соблюдении предъявляемых к составным
частям и изделиям технических требований
30.05.2022
10

11.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Полная
Неполная
Виды
взаимозаменяемости
Внешняя
Внутренняя
Функциональная
30.05.2022
11

12.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
• Полная взаимозаменяемость – обеспечивает
возможность безпригоночной сборки (или замены
при ремонте) любых независимо изготовленных с
заданной точностью однотипных деталей в
сборочные единицы или изделия при соблюдении
предъявляемых к ним (сборочным единицам или
изделиям) технических требований по всем
параметрам качества
30.05.2022
12

13.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
n При полной взаимозаменяемости:
упрощается сборка;
сборочный процесс точно нормируется во времени;
создаются возможности организации производства
поточным методом;
появляются возможности для автоматизации
процессов изготовления и сборки изделий;
упрощается ремонт изделий.
30.05.2022
13

14.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
n Полную взаимозаменяемость экономически целесообразно
применять, когда имеются условия, которые позволяют изготавливать
детали с точностью не выше 6-го квалитета точности.
n Это встречается, например:
• в изделиях, состоящих из небольшого количества деталей;
• в изделиях к точности функциональных параметров (зазоров,
натягов) которых не предъявляются высокие требования к
точности;
• в изделиях для которых главным является недопустимость выхода
из границ допуска функциональных зазоров или натягов даже у
части изделий.
30.05.2022
14

15.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Полная взаимозаменяемость обеспечивается при
выполнении геометрических, физикомеханических и других параметров деталей с
точностью, позволяющей производить сборку (или
замену при ремонте) любых сопрягаемых деталей и
сборочных единиц (узлов) без какой бы то ни было
дополнительной их обработки, подбора или
регулирования и получать изделия требуемого
качества.
30.05.2022
15

16.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
• Неполная (ограниченная) взаимозаменяемость –
когда для получения требуемой точности сборки
применяют групповой подбор деталей (селективную
сборку), компенсаторы, регулирование положения
некоторых частей машин и приборов, пригонку и
другие дополнительные технологические
мероприятия при обязательном выполнении
требований к качеству сборочных единиц и изделий
30.05.2022
16

17.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Внешняя
взаимозаменяемость
это
взаимозаменяемость покупных и кооперируемых
деталей и сборочных единиц по эксплуатационным
показателям, а также по размерам, форме и качеству
присоединительных поверхностей, т. е. таких, по
которым взаимосвязанные узлы основного изделия
соединяются между собой и с покупными и
кооперируемыми изделиями.
Внешняя взаимозаменяемость присуща только готовым
изделиям или узлам.
30.05.2022
17

18.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Внутренняя
взаимозаменяемость
является
относительной и распространяется на детали, которые
входят в конкретные сборочные единицы (узлы,
механизмы), как правило, собираемые методом
селективной сборки.
30.05.2022
18

19.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Функциональная взаимозаменяемость - принцип
проектирования, производства и эксплуатации, при
котором требования к точности ответственных деталей
и сборочных единиц назначаются исходя из
установления взаимосвязи показателей качества
изделия с функциональными параметрами.
Функциональными параметрами являются
геометрические, физико-механические и другие
параметры, влияющие на эксплуатационные показатели
изделий или служебные функции их деталей и узлов.
30.05.2022
19

20.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Уровень взаимозаменяемости на производстве
определяется коэффициентом взаимозаменяемости
ТВ
КВ
ТО
,
где ТВ – трудоемкость изготовления взаимозаменяемых деталей;
ТО – трудоемкость изготовления изделия в целом
30.05.2022
20

21.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Соединение – это две или несколько деталей подвижно или
неподвижно соединенные друг с другом.
Виды соединений
По форме сопрягаемых
По степени свободы
поверхностей
взаимного перемещения
Гладкие цилиндрические
и конические
Плоские или плоскостные
Неподвижные неразъемные
Неподвижные разъемные
Подвижные
Резьбовые
Зубчатые
Шлицевые
Сферические
30.05.2022
21

22.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
В соединении двух деталей, входящих одна в другую,
различают охватывающую и охватываемую поверхности.
Для гладких цилиндрических соединений охватывающая
поверхность называется отверстием, а охватываемая – валом.
Соответствующие им размеры – диаметр отверстия и
диаметр вала.
30.05.2022
22

23.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
30.05.2022
23

24.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
30.05.2022
24

25.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
30.05.2022
25

26.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Размерный элемент – геометрическая форма, определяемая
линейным или угловым размером.
Размерными элементами могут быть цилиндр, сфера, две
параллельные противолежащие плоскости
Отверстие (ГОСТ 25346-2013) – внутренний размерный
элемент детали, включая внутренние размерные элементы, не
являющиеся цилиндрическими.
Вал (ГОСТ 25346-2013) – наружный размерный элемент детали,
включая наружные размерные элементы, не являющиеся
цилиндрическими.
30.05.2022
26

27.

ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ ГЛАДКИХ
ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
30.05.2022
27

28.

ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ ГЛАДКИХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
Точностью изготовления называют степень приближения
действительных значений геометрических и других параметров
деталей и изделий к их заданным значениям, указанным в
чертежах или технических требованиях.
Точность размеров – это степень приближения
действительных значений размеров деталей машин к размерам,
заданным на чертеже.
30.05.2022
28

29.

ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ ГЛАДКИХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
30.05.2022
d
D
На рабочих чертежах деталей проставляют в первую
очередь номинальные размеры.
Номинальный размер – это основной размер, определяемый
исходя из функционального назначения детали, относительно
которого определяют предельные размеры и который служит
также началом отсчета отклонений.
29

30.

ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ ГЛАДКИХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
Номинальный размер (ГОСТ 25346-2013) – это
размер геометрического элемента идеальной формы,
определенной чертежом.
D – обозначение номинального размера отверстия;
d – обозначение номинального размера вала.
30.05.2022
30

31.

ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ ГЛАДКИХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
Для получения номинального размера деталь
рассчитывают на прочность (жёсткость, устойчивость
и т.п.) и полученный размер с учетом конструктивных
и
технологических
факторов
округляют
до
стандартного значения по ГОСТ 6636-69.
Стандартные номинальные размеры, построенные на
базе предпочтительных чисел, сгруппированы в
четыре ряда, обозначаемых Ra5, Ra10, Ra20, Ra40.
30.05.2022
31

32.

ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ ГЛАДКИХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
D=d
Общий для отверстия и вала, составляющих соединение,
номинальный размер, называется номинальным размером
соединения.
30.05.2022
32

33.

ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ ГЛАДКИХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
Верхний предельный размер – наибольший допустимый
размер размерного элемента
Нижний предельный размер – наименьший допустимый
размер размерного элемента
В расчетах используются следующие обозначения:
Dmax – верхний предельный размер отверстия;
Dmin – нижний предельный размер отверстия;
dmax – верхний предельный размер вала;
dmin – нижний предельный размер вала.
30.05.2022
33

34.

ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ ГЛАДКИХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
Действительный размер (ГОСТ 25346-2013) – размер
присоединенного полного элемента.
Действительный размер получают в результате
измерений с допустимой погрешностью.
Обозначение действительных размеров:
Dд – действительный размер отверстия;
dд – действительный размер вала.
30.05.2022
34

35.

ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ ГЛАДКИХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
Деталь является годной, если ее действительный
размер больше нижнего предельного размера, но не
превосходит верхнего предельного размера, т.е.
Dmin ≤ Dд ≤ Dmax
условие годности деталей типа «отверстие»;
dmin ≤ dд ≤ dmax
условие годности деталей типа «вал».
30.05.2022
35

36.

ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ ГЛАДКИХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
Верхнее предельное отклонение– это
алгебраическая разность между верхним
предельным и номинальным размерами.
ES = Dmax – D
верхнее отклонение отверстия;
es = dmax – d
верхнее отклонение вала
30.05.2022
36

37.

ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ ГЛАДКИХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
Нижнее предельное отклонение – это
алгебраическая разность между нижним
предельным и номинальным размерами.
EI = Dmin – D
нижнее отклонение отверстия;
ei = dmin – d
нижнее отклонение вала
30.05.2022
37

38.

ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ ГЛАДКИХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
Отклонения
бывают
положительными,
отрицательными и равными нулю.
Отклонения, равные нулю, в обозначении не
указываются.
На чертежах номинальные и предельные линейные
размеры и их отклонения проставляют в
миллиметрах без указания единицы величины.
30.05.2022
38

39.

ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ ГЛАДКИХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
30.05.2022
39

40.

ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ ГЛАДКИХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
При необходимости
отверстия и вала:
рассчитывают
средние
размеры
Dc = (Dmax + Dmin) / 2 – средний размер отверстия,
dc = (dmax + dmin) / 2 – средний размер вала
и средние отклонения отверстия и вала
Ec = (ES + EI) / 2 – среднее отклонение отверстия
ec = (es + ei) / 2 – среднее отклонение вала
30.05.2022
40

41.

ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ ГЛАДКИХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
Допуском размера называется разность между верхним и
нижним предельными размерами или алгебраическая
разность между
верхним
и нижним предельным
отклонениями.
Допуск обозначают буквой «Т» (от латинского Tolerance - допуск)
TD = Dmax – Dmin = ES – EI допуск размера отверстия;
Td = dmax- dmin = es – ei допуск размера вала.
Допуск всегда положительный
30.05.2022
41

42.

ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ ГЛАДКИХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
Примеры расчета допуска
TD = +0,015 – (+0,002) = 0,013
24
0,015
0,002
TD = -0,025 – (-0,050) = 0,025
40 0,025
0,050
TD = +0,007 – (-0,018) = 0,025
32 00,,007
018
TD = +0,5 – (-0,5) = 1
100 0,5
TD = +0,027 – 0 = 0,027
12 0,027
TD = 0 – (-0,046) = 0,046
78 0, 046
30.05.2022
42

43.

ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ ГЛАДКИХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
Характер соединения деталей, определяемый величиной
получающихся в нем зазоров или натягов, называется посадкой.
Посадка (ГОСТ 25346-2013) – соединение наружного
размерного элемента и внутреннего размерного элемента
(отверстия и вала), участвующих в сборке
Различают три группы посадок:
1) с гарантированным зазором;
2) переходные;
3) с гарантированным натягом.
30.05.2022
43

44.

ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ ГЛАДКИХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
Если размеры отверстия больше размеров вала, то в
соединении возникает зазор.
Зазор – это разность между размерами отверстия и вала, когда
диаметр вала меньше диаметра отверстия.
30.05.2022
44

45.

ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ ГЛАДКИХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
Зазор – положительное число
S = D – d > 0 зазор;
Smax = Dmax – dmin
наибольший зазор,
Smin = Dmin – dmax
наименьший зазор,
Sс = (Smax + Smin) / 2 = Dc – dc = Ec - ec
30.05.2022
средний зазор.
45

46.

ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ ГЛАДКИХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
Посадка с зазором - это посадка, при которой в
соединении отверстия и вала всегда образуется зазор, т.е.
нижний предельный размер отверстия больше или равен
верхнему предельному размеру вала.
30.05.2022
46

47.

ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ ГЛАДКИХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
Если до сборки размеры вала больше размеров отверстия, то в
соединении возникает натяг.
Натяг – это разность размеров отверстия и вала до сборки,
когда диаметр вала больше диаметра отверстия.
Натяг – отрицательное число
N = D – d < 0,
Nmax = dmax – Dmin
наибольший натяг;
Nmin = dmin – Dmax
наименьший натяг.
Nс = (Nmax + Nmin) / 2 = dc – Dc = ec - Ec
30.05.2022
средний натяг.
47

48.

ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ ГЛАДКИХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
Посадка с натягом – посадка, при которой в соединении отверстия и вала
всегда образуется натяг, т.е. верхний предельный размер отверстия меньше или
равен нижнему предельному размеру вала.
30.05.2022
48

49.

ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ ГЛАДКИХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
А теперь рассмотрим конкретное соединение:
отверстие - 24 0, 027 ;
вал - 24 00,,015
002
Сразу сказать, что получится в соединении (зазор или натяг)
довольно нелегко. Предположим, что это соединение с зазором.
Рассчитаем предельные значения зазоров для данного конкретного
соединения:
Smax = Dmax – dmin = 24,027 – 24,002 = 0,025
Smin = Dmin – dmax = 24 – 24.015 = - 0,015
30.05.2022
49

50.

ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ ГЛАДКИХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
Минимальный зазор получился отрицательным. Это значит,
что максимальный размер вала dmax больше, чем минимальный
размер отверстия Dmin, а положительная разность между
максимальным валом и минимальным отверстием – это натяг,
причем максимальный.
Smin = Dmin – dmax
Nmax = dmax – Dmin
Таким образом, отрицательный минимальный зазор – это
положительный максимальный натяг, т.е.
- Smin = + Nmax
30.05.2022
50

51.

ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ ГЛАДКИХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
Таким образом, в рассматриваемом соединении при одном
сочетании предельных размеров отверстия и вала может
получиться зазор, который меняется от 0,025 мм до нуля (S = 0 –
0,025), а при другом сочетании предельных размеров отверстия и
вала может получиться натяг, который меняется от 0,015 мм до
нуля (N = 0 – 0,015). То есть в данном соединении есть
вероятность появления или зазора или натяга. Причем
вероятность появления зазора немного выше, чем вероятность
появления натяга.
Такие посадки называются переходными.
30.05.2022
51

52.

ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ ГЛАДКИХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
Переходная посадка – посадка, при которой в соединении
отверстия и вала возможно получение как зазора, так и натяга.
30.05.2022
52

53.

ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ ГЛАДКИХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
Диапазон посадки – арифметическая сумма допусков размеров
двух размерных элементов, образующих посадку, т.е. TD + Td
Диапазон посадки с зазором – разность между наибольшим и
наименьшим зазорами
TS = Smax – Smin
Диапазон посадки с натягом– разность между наибольшим и
наименьшим натягами
TN = Nmax – Nmin
Диапазон переходной посадки – сумма наибольшего зазора и
наибольшего натяга
T(S,N) = Smax + Nmax
30.05.2022
53