Точность обработки деталей

Взаимозаменяемость деталей.

Выпуск велосипедов, мотоциклов, тракторов, автомобилей, электродвигателей, швейных и других машин осуществляется на заводах такими темпами, когда счет времени обработки и сборки ведется не только минутами, но и секундами. Детали этих машин должны быть изготовлены точно по чертежам и техническим условиям так, чтобы при сборке они подходили одна к другой без слесарной подгонки, что сокращает время на сборку и удешевляет стоимость изделия. Важно также, чтобы при ремонте машины новая деталь, заменяющая изношенную, могла быть установлена на ее место без подгонки. Детали, удовлетворяющие таким требованиям, называются взаимозаменяемыми. Взаимозаменяемость – это свойство деталей занимать свои места в узлах и изделиях без предварительного подбора или подгонки по месту.

Сопряжение деталей.

Две детали, подвижно или неподвижно соединяемые друг с другом, называют сопрягаемыми. Размеры, по которым происходит соединение этих деталей, называют сопрягаемыми размерами. Размеры, по которым не происходит соединение деталей, называют свободными размерами. Примером сопрягаемых размеров может служить наружный диаметр фрезерной оправки и соответствующий ему диаметр отверстия в насадной фрезе, диаметр шейки оправки и соответствующий ему диаметр отверстия в подшипнике подвески. Примером свободных размеров может служить наружный диаметр установочных колец фрезерной оправки, длина фрезерной оправки, ширина цилиндрической фрезы.

Сопрягаемые детали должны быть выполнены взаимозаменяемыми.

Понятие о точности обработки.

Изготовить партию взаимозаменяемых деталей абсолютно одинакового размера невозможно, так как на точность обработки влияют неточность и износ станка, износ фрезы, неточности при установке и закреплении заготовки и другие причины. Как правило, все детали данной партии при обработке имеют отклонения от заданных размеров и формы. Но величины этих отклонений должны быть назначены таким образом, чтобы сопрягаемые размеры могли обеспечить сборку деталей без подгонки, т.е. чтобы детали были взаимозаменяемыми.

Конструкторы изделий при назначении величины допускаемых отклонений на сопрягаемые детали руководствуются установленными государством стандартами – ГОСТ. Ниже вкратце излагаются основные понятия о допусках и предельных отклонениях, вытекающие их ГОСТ 7713-55.

Понятие о допуске и предельных отклонениях. Величина допустимых отклонений указывается в чертежах детали со знаками плюс и минус.

Знак минус показывает, что деталь может быть изготовлена с отклонением в меньшую сторону; знак плюс показывает, что деталь может быть изготовлена с отклонением в большую сторону. Например, поставленный в чертеже бруска размер 10_-0,1 мм показывает, что брусок может быть отфрезерован так, чтобы после его обработки его размер лежал в пределах между 10 мм и 9,9 мм. Точно также поставленный в чертеже диаметр паза 10^+0,2 мм показывает, что паз может быть отфрезерован так, чтобы после обработки его размер лежал в пределах между 10 мм и 10,2 мм.

Поставленный в чертеже размер 10^+0,2_-0,1 мм показывает, что обработанная деталь будет годной, если ее размер составляет не менее 9,9 мм и не более 10,2 мм, т.е. лежит в этих пределах.

Номинальным размером называется основной расчетный размер, от которого исходят при назначении отклонений. Если в чертеже указан размер 10^+0,2 _-0,1 мм, то размер 10 мм называется номинальным.

Действительным размером называется размер, полученный при измерении обработанной детали. Размеры, между которыми может находиться действительный размер годной детали, называются предельными размерами. Действительный размер детали с размерами 10^+0,2_-0,1 мм может лежать в пределах 10+0,2 = 10,02 мм и 10-0,1 =9,9 мм. Больший размер называется наибольшим предельным размером, а меньший – наименьшим предельным размером.

Разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами называется допуском размера.

• Верхним предельным отклонением называется разность между наибольшим предельным размером и номинальным размером.
• Нижним предельным отклонением называется разность между наименьшим предельным размером и номинальным размером.

Допуск можно также определить, как разность между верхним и нижним предельными отклонениями.

Действительным отклонением называется разность между действительным и номинальным размерами.

При графическом изображении допусков отклонения размеров откладываются от линии, соответствующей номинальному размеру и называемой нулевой линией; положительные отклонения откладываются вверх от нулевой линии, а отрицательные – вниз.

Зазоры и натяги.

Если брусок с размерами грани 10_-0,1 мм посадить в паз с размерами грани 10^+0,2_+0,1 мм, то в соединении бруска с пазом получится зазор, и брусок можно будет передвигать вдоль паза. Такая посадка (сопряжение двух деталей) называется свободной. Наибольший зазор в этом случае составит 0,3 мм, а наименьший будет равен 0,1 мм.

Если же размер бруска будет 10^+0,2_+0,1 мм, а паза 10_-0,1 мм, то брусок не войдет свободно в паз и его придется вставлять с силой или запрессовывать. В соединении получится натяг или отрицательный зазор, наименьшая величина которого равна 0,1 мм. А наибольшая 0,3 мм. Такая посадка называется неподвижной, так как брусок нельзя будет передвигать вдоль паза.

Таким образом, можно сделать следующие заключения.

• Зазором называется положительная разность между размером паза и размером бруска, обеспечивающая свободу их движения относительно друг друга.
• Натягом называется отрицательная разность между размером паза и размером бруска (размер бруска больше размера паза), которая после посадки бруска в паз создает неподвижное их соединение.

Посадки.

Посадкой называется характер соединения сопрягаемых деталей, определяемый разностью между размерами паза и бруска, создающий большую или меньшую свободу (зазор или натяг) их относительного перемещения или степень сопро­тивления взаимному перемещению. В зависимости от наличия в сопряжении бруска и паза зазора или натяга различают посадки с зазором, с натягом и переходные.

Посадками с зазором, или свободными, называют такие посадки, при которых обеспечивается возможность относительного перемещения сопряженных деталей во время работы. В зависимости от величины зазора степень относительного перемещения деталей, сопряженных свободной посадкой, может быть различной. Для вращения шпинделя фрезерного станка в подшипниках зазор должен быть меньшим и, следовательно, посадка более тугой, чем для посадки колец на фрезерную оправку.

Посадками с натягом, или неподвижными, называют посадки, при которых во время работы не должно происходить перемещения сопряженных деталей относительно друг друга. В зависимости от величины натяга степень свободы сопряженных деталей неподвижной посадки может быть различной. Так, посадку шейки вала в кольцо шарикоподшипника производят с меньшим натягом, чем посадку колеса железнодорожного вагона на шейку оси.

При переходных посадках возможно получение, как натягов, так и зазоров. При наибольшем предельном размере бруска и наименьшем предельном размере паза получается натяг, а при наименьшем предельном размере бруска и наибольшем предельном размере паза получается зазор (в таблицах допусков в графе «натяг» обозначен знаком минус).

Ниже приводятся посадки, относящиеся к рассмотренным трем группам; в скобках даются их сокращенные обозначения.

Наибольший натяг получается при горячей посадке, меньший — при прессовых посадках; наименьший зазор получается при скользящей посадке, немного больший — при посадке движения, почти втрое больший при ходовой, затем еще больший при легкоходовой и, наконец, наибольший при широкоходовой посадке.

При глухой, тугой, напряженной и плотной посадках, как указывалось выше, возможны натяги и зазоры в зависимости от получающихся отклонений размера.

Классы точности.

Точность изготовления характеризуется величиной допускаемых отклонений от заданных размеров и формы. Для разных машин требуются детали с различной точностью обработки. Очевидно, что детали плуга, дорожного катка и других сельскохозяйственных и дорожных машин могут быть изготовлены менее точно, чем детали фрезерного станка, а детали фрезерного станка требуют меньшей точности, чем детали измерительного прибора. В связи с этим в машиностроении детали разных машин изготовляют по разным классам точности. В СССР (были) приняты десять классов точности.

• пять из них: 1-й, 2-й, 2а, 3-й, За — требуют наибольшей точности обработки;
• два других: 4-й и 5-й — меньшей;
• три остальных: 7-й, 8-й, 9-й — еще меньшей.

Применение классов точности в различных областях

• 1-й класс точности применяют при изготовлении особо точных изделий. Вследствие очень малых допусков работа по 1-му классу точности требует высокой квалификации рабочего и точного оборудования, приспособлений и инструмента.
• 2-й и 2а классы точности применяют наиболее часто. По ним изготовляют ответственные детали станков, автомобильных, тракторных, авиационных и электрических двигателей, текстильных и других машин.Наряду с этим в отраслях машиностроения, выпускающих указанные машины, детали менее ответственных соединений из­готовляют по 3-му, 4-му, 5-му и другим более грубым классам точности.
• 3-й и За классы точности применяют главным образом в тяжелом машиностроении при производстве турбин, паровых машин, двигателей внутреннего сгорания, трансмиссионных деталей и т. д.
• По 4-му классу точности изготовляют детали сельскохозяйственных машин, паровозов, железнодорожных вагонов и т. д.
• 5-й класс точности применяют в машиностроении для неответственных деталей менее точных механизмов.
• 7-й, 8-й и 9-й классы точности применяют при изготовлении более грубых деталей и особенно при заготовительных операциях: литье, штамповке, медницко-слесарных работах и т. д.
• Свободные размеры деталей выполняют обычно по 5-му или 7-му классам точности.

Чтобы показать, с какой посадкой и по какому классу точности нужно изготовить деталь, в чертежах на номинальных сопрягаемых размерах ставится буква, обозначающая посадку, и цифра, соответствующая классу точности. Например, С₄ означает: скользящая посадка 4-го класса точности; Х₃ — ходовая посадка 3-го класса точности и т. п. Для посадок 2-го класса точности (особенно широко распространенных) цифра 2 не ставится. Поэтому, если в чертеже на сопрягаемом размере рядом с буквой посадки нет цифры, то это значит, что деталь надо изготовить по 2-му классу точности. Например, Л означает легкоходовая посадка 2-го класса точности.