Понятие о размерах и отклонениях. Понятие о размере. Размеры номинальный, действительный, истинный, нормальный. Ряды нормальных линейных размеров

ЛЕКЦИЯ № 2

Методы нормирования параметров при проектировании.

Этапы нормирования:

–– выбор номинального значения;

–– установление предельных значений или предельных отклонений

Номинальные значения – выбирают, исходя из требований к прочности, жесткости, кинематической точности машины и др.

Предельные значения – назначают для обеспечения нормальной работы сопряжений из 2-х и более деталей (в размерных цепях).

Методы нормирования:

–– исследовательский: обеспечивает правильность и качество решения для новых задач; весьма затратен.

–– метод аналогов: используется для тривиальных задач. Обеспечивает экономию времени. На основе опыта – расчет посадок с зазором, натягом, подшипников качения и др.

На рабочем чертеже деталей машин конструктором проставляется номинальный размер - общий для всех соединяемых деталей размер, определяемый из расчета на прочность, жесткость или конструктивных соображений. Он служит началом отсчета отклонений.

Любой ли размер конструктор может сделать номинальным?

В соответствии ГОСТ 6636-69 «Нормальные линейные размеры» его необходимо округлять до имеющихся в данном ГОСТе. Ряды нормальных линейных размеров – геометрические прогрессии. Их четыре, они обозначаются Ra5, Ra10, Ra20, Ra40.

Предпочтение отдается размерам из рядов с наиболее крупной градацией – 5-ый ряд наиболее предпочтителен.

Уменьшение числа размеров, ведет к уменьшению типоразмеров режущих и мерительных инструментов, штампов, приспособлений, обеспечивается типизация технологических процессов.

Действительный (истинный) размер – размер, который получается после изготовления и измерения детали, детали, размер с допустимой погрешностью.

d – номинальный размер;

d д – действительный размер, для годности детали он колеблется от d max до d min:

Это предельные размеры.

Проходной предел – предельный размер соответствующий максимальному количеству материала (d max и D min)

Непроходной предел – предельный размер соответствующий минимальному количеству материала (d min и D max)

Упростим задачу. Будем отсчитывать размеры от одной плоскости.

Предельные контуры имеют форму номинальной поверхности (контура) и соответствуют наибольшему d max и наименьшему d min размерам детали.

Линии предельного контура детали П.К

Этот чертеж можно еще упростить, т.к. основная задача – обеспечение точности номинального размера.

Из рисунка видно что наибольшее допустимое колебание размеров характеризуется допуском.

Допуск размера – разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами(Т-Tolerance)

Допуск отверстия

Допуск вала

Допуск всегда Т>0. Он определяет допустимую велечину разброса размеров годных деталей в партии.(допуск на изготовление)

Отклонение размера – разность между размером и соответствующим номинальным размером (Е,е-ecart)

Нижние отклонение – разность между наименьшим предельным и номинальным размерами (I,i – inferieur):

Отверстие вал

Верхние отклонение – разность между наибольшим предельным и номинальным размером (S,s – superieur):

Отверстие вал

Нижние и верхнее – предельные отклонения.

Действительное отклонение – алгебраическая разность между действительным и номинальным размерами:

Отверстие вал

Предельные размеры = номинальные размеры + отклонение.

Отверстие

Поле допуска – зона между наибольшим и наименьшим предельным размерами, изображенная графически.

Нулевая линия – линия на схеме поля допуска, соответствующая номинальному размеру или номинальному контуру.

Будем откладывать отклонения по оси у. Это будут координаты относительно нулевой линии предельных контуров. Отклонения могут иметь знак «+» и «-», поле допуска относительно нулевой линии расположится по-разному. (Пример для вала)

Величину допуска можно определить через отклонения.

Конструктор задает размеры детали, исходя из ее назначения. Обычно для этого производится расчет детали на прочность, жесткость или износостойкость. Учитываются также опыт предшествующего проектирования, удобство изготовления детали или сборки узла и ряд других обстоятельств. Таким образом определяется так называемый номинальный размер, указываемый на чертеже. Относительно него назначают предельные размеры, он служит также началом отсчета отклонений.

Не любой размер, полученный в результате расчета, может быть принят за номинальный. С целью сокращения номенклатуры режущего инструмента, калибров, типоразмеров заготовок и т. д. - а это дает очень большой экономический эффект,- стандарт «Нормальные линейные размеры» (ГОСТ 6636-69) содержит его разрешенные значения. В стандарте установлено 4 ряда нормальных линейных размеров (диаметров, длин и т. д.), причем числа в каждом ряду построены по закону геометрической прогрессии (табл. 3.1). Ряды обозначаются Ra5, Ra10, Ra20 и Ra40 и отличаются различной величиной знаменателя геометрической прогрессии.

При назначении номинальных размеров значения, полученные расчетом, следует округлять до ближайшего большего значения, имеющегося в. стандарте. Следует предпочитать ряды с более грубой градацией, т. е. ряд Ra5 - ряду Ra10, ряд Ra10 - ряду Ra20 и т. д. Это приводит к дальнейшему уменьшению типоразмеров, что выгодно для производства. Применение в качестве номинальных размеров значений, не входящих в ГОСТ, допускается лишь в исключительных, технически обоснованных случаях.

В соединениях различают охватывающие и охватываемые размеры. Примером первых может быть диаметр втулки, надетой на вал, или ширина шпоночного паза под призматическую шпонку, а вторых - диаметр вала или ширина шпонки. В технической литературе охватывающие размеры обозначаются большими буквами (например, D), а охватываемые - малыми (d). На машиностроительных чертежах номинальные и предельные линейные размеры проставляются в миллиметрах без указания размерности. В соединении (например, вал и втулка) обе сопряженные детали имеют одинаковый номинальный размер.

В процессе изготовления деталей невозможно добиться точного выполнения заданного размера. В одной партии каждая деталь имеет свой размер, как правило отличающийся от размеров других деталей. Чтобы определить его, деталь измеряют. Однако результат будет зависеть не только от величины размера, но и от того, каким прибором производят измерение. Так, при измерении диаметра валика штангенциркулем, микрометром и горизонтальным оптиметром получим неодинаковые значения диаметра вследствие различных цен деления приборов и погрешности измерения. Чтобы избежать ошибок, необходимо правильно выбрать прибор для каждого конкретного измерения. Действительным называют размер детали, определенный с допустимой погрешностью. Как правильно выбирать измерительные приборы, см. на с. 278.

Для нормальной работы соединения или машины необходимо, чтобы действительный размер детали находился в определенных пределах. Предельными называют наибольшее и наименьшее допустимые значения размера, между которыми должен находиться или которым может быть равен действительный размер годной детали. Различают наибольший (Dmax, dmax) и наименьший (Dmin, dmin) предельные размеры.

Таблица 3.1. Нормальные линейные размеры
Примечания. 1. Цифры в других десятичных интервалах получают умножением или делением приведенных величин на 10, 100. 1000 и т. д.

2. Стандарт не распространяется на размеры: технологические межоперационные, связанные расчетными зависимостями с другими принятыми размерами или размерами стандартных комплектующих изделий.

Размер - числовое значение линейной величины (диаметра, длины и т.п.) в выбранных единицах измерения.

Различают действительный, номинальный и предельные размеры.

Действительный размер – размер, установленный измерением с помощью средства измерения с допускаемой погрешностью измерения.

Под погрешностью измерения понимается отклонение резуль­тата измерения от истинного значения измеряемой величины. Истинный размер – размер, полученный в результате изготов­ления и значение которого нам не известно.

Номинальный размер - размер, относительно которого опреде­ляются предельные размеры и который служит началом отсчета от­клонений.

Номинальный размер указывается на чертеже и является общий для отверстия и вала, об­разующих соединение и определяется на стадии разработки изделия исходя из функционального назначения деталей путем вы­полнения кинематических, динамических и прочностных расчетов с учетом конструктивных, технологических, эстетических и других условий.

Полученный таким образом номинальный размер должен быть округлен до значений, установленных ГОСТ 6636-69 «Нор­мальные линейные размеры». Стандартом в диапазоне от 0,001 до 20 000 мм предусмотрено четыре основных ряда размеров: Ra 5, Ra 10, Ra 20, Ra 40, а также один дополнительный ряд Ra 80. В каждом ряду размеры изменяются по геометрической профессии со следующи­ми значениями знаменателей соответственно рядам: (Геометрическая прогрессия - это ряд чисел, в котором каждое последующее число получается умножением предыдущего на одно и то же число - знаменатель прогрессии.)

В каждом десятичном интервале для каждого ряда содержится соответственно номеру ряда 5; 10; 20; 40 и 80 чисел. При установ­лении номинальных размеров предпочтение должно отдаваться рядам с более крупной градацией, например ряд Ra 5 следует пред­почесть ряду Ra 10, ряд Ra 10 - ряду Ra 20 и т.д. Ряды нормальных линейных размеров построены на базе рядов предпочтительных чисел (ГОСТ 8032-84) с некоторым округлением. Например, по R5 (знаменатель 1,6) берутся значения 10; 16; 25; 40; 63; 100; 250; 400; 630 и т.д.

Стандарт на нормальные линейные размеры имеет большое экономическое значение, состоящее в том, что при сокращении числа номинальных размеров сокращается потребная номенклату­ра мерных режущих и измерительных инструментов (сверла, зен­керы, развертки, протяжки, калибры), штампов, приспособле­ний и другой технологической оснастки. При этом создаются усло­вия для организации централизованного изготовления названных инструментов и оснастки на специализированных машинострои­тельных заводах.

Стандарт не распространяется на технологические межопера­ционные размеры и на размеры, связанные расчетными зависи­мостями с другими принятыми размерами или размерами стан­дартных комплектующих изделий.

Предельные размеры - два предельно допустимых размера, меж­ду которыми должен находиться или которым может быть равен действительный размер.

Когда необходимо изготовить деталь, то размер должен задаваться двумя значениями, т.е. предельными допустимыми значениями. Больший из двух предельных размеров называется наибольшим предельным размером, а меньший - наи­меньшим предельным размером. Размер годного элемента детали должен находиться между наибольшим и наименьшим допускаемыми предельными размерами.

Нормировать точность размера - это значит указать два его возможных (допускаемых) предельных размера.

Принято обозначать номинальный, действительный и предель­ные размеры соответственно: для отверстий - D, D Д, D max , D min ; для валов - d, d Д, d max , d mln .

Сравнивая действительный размер с предельными, можно судить о годности элемента детали. Условиями годности являются соотношения: для отверстий D min <D Д ; для валов D min Предельные размеры определяют характер соединения деталей и их допустимую неточность изго­товления; при этом предельные размеры могут быть больше или меньше номинального размера или совпадать с ним.