Основы стандартизации

          Систематизация допусков. Систематизация допусков вклю­чает отсчет и закономерности построения рядов допусков. Отсчет допусков вводит порядок и шкалы отсчета. Закономерности построения рядов допусков устанавливают функциональные зависимости допусков от значений параметров и их комплексов, эталоны сравнения точно­сти, градации уровней точностей к конкретным деталям типовых сое­динений.

          Порядок отсчета принят с предельно односторонним располо­жением полей допусков основных деталей и с гарантированным основ­ным отклонением не основных (сопрягаемых) деталей.

          Для всех посадок в системе отверстия нижнее отклонение основного отверстия EI = 0, т. е. нижняя граница поля допуска основного отверстия, всегда совпадает с нулевой линией. Для всех посадок в системе вала верхнее отклонение основного вала es = 0, т. е. верхняя грани­ца поля допуска основного вала всегда совпадает с нулевой линией. Поле допуска основного отверстия откладывают вверх, а основного ва­ла — вниз от нулевой линии, т. е. в материал (тело детали).

          Гарантированные основные отклонения не основных деталей со­блюдают для обеспечения функционирования изделия и от них откла­дывается допуск в тело детали. При расположении поля допуска ос­новной и не основной деталей в тело происходит суммирование допус­ков отверстия и вала, когда они образуют посадку.

          Систематизация посадок. Систематизация посадок проводится в системе отверстия Sн и системе вала Sh. Обе системы являются частями единой системы допусков и посадок , т. е. Sн, Sh.

          Каждая из подсистем содержит по две совокупности отклоне­ний (положительные — Sв отрицательные — Sн) для образования видов сопряжений и различных по характеру посадок (с зазором и натягом):

Sв Sн.

          Для образования видов сопряжений или посадок с различными за­зорами и натягами вводят варианты основных отклонений валов и от­верстий. Основное отклонение — это одно из двух отклонений (верх­нее или нижнее), используемое для определения положения поля допу­ска относительно нулевой линии. Таким является отклонение, ближай­шее к нулевой линии, и для деталей применяется:

          для вала в системе отверстия отрицательное еs в посадках с зазо­ром, положительное ei в посадках с натягом;

          для отверстия в системе вала положительное ЕI в посадках с зазором, отрицательное ЕS в посадках с натягом.

          Упорядочение пар элементов производится по двум видам поса­док деталей — основной и комбинированной. Основные посадки об­разованы сочетанием полей допусков не основных деталей (валов или отверстий) с полем допуска основной детали (отверстия или вала) при условии выполнения всех допусков в одном квалитете. Комбини­рованные образованы сочетанием поля допуска детали одного квалитета с полем допуска детали другого квалитета одной системы.

          Функционирование системы. Системы допусков и посадок cодержат переменные структурные факторы, изменением которых можно воздействовать на экономичность изделия. Цель функциониро­вания системы сводится к обоснованному выбору этих факторов для достижения экономически оптимальных допусков изделия. К перемен­ным факторам относят: выбор системы отверстия или вала; выделение предпочтительных полей допусков; выделение предпочтительных по­садок из рекомендуемых посадок.

          Выбор системы отверстия или вала для конкретной посадки оп­ределяется конструктивными, технологическими и экономическими соображениями. Преимущественное распространение получила сис­тема отверстия, так как обработка отверстий наиболее трудоемка и проводится дорогостоящим размерным инструментом (зенкер, раз­вертка, протяжка) в отличие от обработки вала безразмерным инст­рументом, работающим по настройке станка на точность. К тому же изделия в системе отверстия обычно более технологичны. В некото­рых случаях по конструктивным соображениям приходится приме­нять систему вала.

          Использование предпочтительных полей допусков способствует по­вышению уровня унификации изделий, сокращает номенклатуру раз­мерных инструментов и калибров, создает благоприятные условия для кооперирования и организации централизованного производства.

          Выделение предпочтительных посадок направлено на унификацию посадок и позволяет обеспечить однородность конструктивных требо­ваний к соединениям и облегчить работу конструкторов на назначение посадок. Комбинируя на различных вариантах предпочтительные поля допусков отверстий и вала, можно расширить возможности системы по созданию различных посадок без увеличения набора инструментов, калибров и технологической оснастки.

                     Тема 4.3 Стандартизация точности Г.Ц.С.

     Система допусков и посадок. Градация точности вводится для нормирова­ния различных уровней точности размеров, определяемых величиной допуска

          В формуле системы ИСО приняты следующие единицы допуска: для размеров до 500 мм

i=0,45  +0,001 D    (5.7)

для размеров свыше 500 до 3150 мм

I= 0,004D+2,1,    (5.8)

где D — среднее геометрическое крайних размеров каждого интер­вала.

          В формулах значения D приводятся в миллиметрах, i и I — в микрометрах. В формуле (5.7) второй член учитывает погрешности изме­рения, возрастающие с увеличением размера и возникающие вследст­вие силовой (упругой) и температурной деформации измерительных средств в момент контроля.

          Для размеров до 500 мм в системе ИСО по величине допуска уста­новлено 19 квалитетов: 0,1; 0; 1; 2; ...,;17, для размеров 500—3150 мм установлено 18 квалитетов. Под квалитетом понимается совокупность допусков, изменяющихся в зависимости от номинального размера и соответствующих одинаковой градации точности, определяемой ко­эффициентом а.

            Для каждого квалитета точности на основе единицы допуска и числа единиц допуска а дана градация точности в виде закономерно построенных рядов полей допусков, в каждом из которых разные по величине размеры однотипных поверхностей деталей имеют одну и ту же относительную точность, определяемую примерно одним и тем же значением коэффициента а. Количество квалитетов определялось по­требностью различных отраслей промышленности, перспективами по­вышения точности изделий, границами достижимой точности, а также функциональными и технологическими факторами и принятым значе­нием знаменателя геометрической прогрессии , по которой изменяет­ся допуск при переходе от одного квалитета к другому. Допуски сис­темы ИСО обозначаются: IT01; IT0, ...., IT17. Буквы IТ обозначают «допуск ИСО».

          Основные отклонения для образования посадок. Для образования посадок с различными зазорами и натягами предусмотрено по 27 вариантов основных отклонений валов и отверстий. Основное отклонение — это одно из двух отклонений (верхнее или нижнее), используемое для определения положения поля допуска относительно нулевой линии. В системе ИСО таким отклонением является отклонение, ближайшее к нулевой линии (рис. 5.4). Основные отклонения отверстий обозначаются прописными буквами латинского алфавита, валов - строчными буквами. Основное отверстие обозначается буквой H, а основной вал - буквой h;. Отклонения А - Н(а - h) предназначены для: образования полей допусков в посадках с зазорами: отклонения J-N(j-n) - в переходных посадках; отклонения P-ZC(p-zc) -в посадках с натягом.

          Каждой буквой обозначается ряд основных отклонений, величина которых изменяётся только в зависимости от номинальных размеров.

          Для каждого основного отклонения вала (верхнего es для валов  a- h или нижнего ei для валов j -zc) величина и знак определяются по эмпирическим формулам. Основное отклонение вала не зависит от квалитета.

          Основные отклонения отверстий построены так, чтобы обеспечить посадки в системе отверстия. Они равны по абсолютному значению и противоположны по знаку основным отклонениям валов, обозначае­мых той же буквой.

          Автоматизированный поиск нормированной точности ГЦС. Ав­томатизированный поиск параметров нормированной точности являет­ся составной частью общей концепции взаимозаменяемости при обес­печении качества изделий. На базе модели стандартизации основных норм взаимозаменяемости разработана программа «POSADKA» такого поиска для системы допусков и посадок гладких цилиндрических сое­динений (ГЦС). В программе разработаны реализованные алгоритмы и методики, функционирующие с использованием IBM с полным ука­занием параметров выбираемой посадки. Рассмотрим основные алго­ритмические принципы выбора допусков и посадок ГЦС ИСО.

          Программа «POSADKA» включает в себя следующее информаци­онное и алгоритмическое обеспечение.

1.  Расчетные данные параметров точности разных посадок:

с зазором

SminF, SmaxF, Sm=( SmaxF+SminF)/2

TS= SmaxF - SminF= TD+Td,

с натягом

NminF, NmaxF, Nm=( NmaxF+NminF)/2

TN= NmaxF - NminF= TD+Td,

переходные

TS(TN) = TD + Td;

вероятностная надежность S(N), определяющая точность центрирова­ния и легкость сборки соединения.

          2.   Набор таблиц, заполненный на основе ИСО:

     таблица интервалов номинальных размеров, вход в таблицу осуще­ствляется по номинальному размеру посадки;

     таблица допусков, вход в таблицу осуществляется по номинально­му размеру посадки и номеру квалитета;

     список основных отклонений;

     таблица основных отклонений, вход в таблицу осуществляется по номинальному размеру посадки и списку основных отклонений;

     таблица поправок основных отклонений отверстий, вход в таблицу осуществляется по номинальному размеру посадки, списку основных отклонений и номеру квалитета;

таблицы рекомендуемых посадок в системе вала и отверстия, вход в таблицу осуществляется по списку основных отклонений и номеру квалитета.

          3.   Разработанные методики и алгоритмы, учитывающие многочис­ленные рекомендации по выбору посадок, выработанные в системах ИСО, и особенности автоматизированного поиска параметров норми­рованной точности в каждой из трех посадок (с зазором, натягом, пе­реходные).

          4.  Правила использования программы «POSADKA», состоящие из общих подходов работы с программой, выбора посадок с помощью программы.

          Структура программы выбора допусков и посадок в соответствии с тремя системами посадки (с зазором, натягом, переходные) разделе­на на соответствующие три ветви. Согласно таблицам ИСО, в каждой из трех систем посадок наряду с общими подходами к подбору посад­ки имеются свои особенности, которые учтены в алгоритмах програм­мы. На рис. 5.7 представлен алгоритм выбора посадок с зазором и на­тягом, на рис. 5.8 — алгоритм выбора переходных посадок.

          Алгоритм выбора посадок с зазором и натягом очень близкий по своей структуре и представляет программную реализацию быстрого поиска и перебора табличных данных с последующей классификацией подобранных посадок. Для выбора посадок с натягом необходимо так­же учесть таблицу поправок основных отклонений отверстия.

          Калибры для гладких цилиндрических деталей. Калибры яв­ляются основным средством контроля деталей. Их используют для ручною контроля и широко применяют в автоматических средствах контроля деталей. Калибры обеспечивают высокую надежность кон­троля.

          По назначению калибры делят на две основные группы: рабочие калибры - проходные Р—ПР и непроходные — Р—НЕ; контрольные калибры -K—РП, К—НЕ и К—И.

          Рабочие калибры ПР и НЕ предназначены для контроля изделий в  процессе  их изготовления.  Этими калибрами  пользуются рабочие и контролеры О'ГК завода-изготовителя.

          Рабочие калибры называют предельными, так как их размеры соответствуют предельным размерам контролируемых деталей. Пре­дельные калибры позволяют определить, находятся ли действительные размеры деталей в пределах допуска. Деталь считают годной, если она проходит в проходной калибр и не проходит в непроходной калибр.

          Номинальными размерами калибров называют размеры, которые должны были бы иметь калибры при идеально точном их изготовле­нии. При этом условии номинальный размер проходной скобы будет равен наибольшему предельному размеру вала, а номинальный размер непроходной скобы — наименьшему предельному размеру вала. Номи­нальный размер проходной пробки будет равен наименьшему предель­ному размеру отверстия, а номинальный размер непроходной проб­ки — наибольшему предельному размеру отверстия.

          К контролю предъявляют следующие требования: контроль должен быть высокопроизводительным; время, потребное для контроля, долж­но быть по возможности меньше времени, необходимого для изготов­ления детали; контроль должен быть надежным и экономически целе­сообразным.

          Экономическая целесообразность контроля _ определяется стоимо­стью контрольных средств, износоустойчивостью измерительных по­верхностей, величиной сужения табличного поля допуска детали. На­пример наибольшее сужение поля допуска получается в том случае, когда действительные размеры калибров совпадают с их предельными размерами, расположенными внутри поля допуска детали.

          Суженный за счет калибров табличный допуск называется произ­водственным. Расширенный за счет калибров допуск называется гарантированным. Чем меньше производственный, тем дороже обходится изготовление деталей, особенно в более точных квалитетах.

           Предельными калибрами проверяют годность деталей с допуском от IT6 до IT17, особенно в массовом и крупносерийном производстве.

                    Раздел 5 ОСНОВЫ МЕТРОЛОГИИ

                     Тема 5.1 Общие сведения о метрологии

     Определение метрологии, триада приоритетных составляющих метрологии. Метрология (от греч. «метро» — мера, «логос» — учение) —наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства к требу­емой точности.

Современная метрология включает три составляющие: законода­тельную метрологию, фундаментальную (научную) и практическую (прикладную) метрологию. Из прикладной метрологии для нужд ма­шиностроения выделяют технические измерения. Одна из главных задач метрологии — обеспечение единства изме­рений — может быть решена при соблюдении двух условий, которые можно назвать основополагающими: