Точність і види точності, використовувані в машинобудуванні 1

ПРЕДМЕТ КУРСУ, ОСНОВНІ ТЕРМІНИ І ВИЗНАЧЕННЯ

Предмет курсу "Метрологія, стандартизація та сертифікація", до вивчення якого приступаємо, входить в основу обов'язкових знань всіх специалис-тов, що працюють в будь-якій галузі машинобудування.

У будь-якому предметі, в будь-якій області науки і техніки є мінімум знань, якими повинні володіти фахівці в тій області, в якій вони хочуть рахуватися фахівцями. Ось такий обов'язковий мінімальний обсяг знань для машинобудівників і пропонується дати в курсі "Метрологія, стандартизація та сертифікація".

Особливість цього мінімуму полягає в тому, що він містить великий обсяг догматичних знань (догма - положення, визнане незаперечним, беззаперечним, незмінним і приймається без доказів). Більшість даних в досліджуваному предметі є догматичними, пос-кольку принциповий підхід до нормування точності в машинобудуванні (цьому присвячена більша частина курсу, що вивчається), який зараз використовується, створювався поступово і формувався в різних країнах, на різних підприємствах, часто не пов'язаних між собою за цими питань. І якщо зараз існують єдині документи, що нормують точність в машинобудуванні для розвинених країн світу, то ці документи в ка-честве єдиних створювалися тоді, коли в них виникла необхідність, оскільки відсутність таких документів перешкоджало зв'язків не тільки між окремими країнами, а й між окремими підприємствами всередині країни.

Знання по досліджуваного предмета доповнюють і розвивають знання з креслення. На кресленні вчать зображати (представляти) об'єкт машинобудування в зменшеному вигляді, вчать правильно вказувати його розміри. Однак потрібно пам'ятати, що виготовити об'єкт за даними кресленнями важко, для цього недостатньо накреслити об'єкт і вказати його розміри. Креслення, який піде у виробництво, повинен обов'язково містити вимоги щодо необхідної точності виготовлення кожного елемента дета-чи. Ось уявлення про те, що таке точність в машинобудува-роїння, як вона нормується, якими параметрами характеризується, як позначаються пред'являються до неї вимоги на кресленнях, а також які засоби вимірювання застосовуються при контролі готового виробу, ви і повинні отримати після вивчення цього предмета.

У зв'язку з догматичним характером багатьох знань особливість предмета полягає також у необхідності запам'ятати великий обсяг термінів, понять, визначень, формулювань.

Дамо основні визначення і терміни, найбільш часто зустрічаються в досліджуваному курсі.

Виробами (об'єктами) в машинобудуванні є деталі, складальні одиниці (раніше називалися вузлами), а також механізми і машини.

Деталь - це виріб, який виготовляють без застосування збі-Рочной операцій. Деталь є єдиним і неподільним об'єктом. Її нель-зя розчленувати на окремі частини без руйнування.

Складальна одиниця - це закінчений виріб, отримане складанням з окремих деталей і виконує певні функції в складі бо-леї складних конструкцій або машин. Поза цих конструкцій, сама по се-бе, складальна одиниця не може виконувати корисних функцій.

Машина - це виріб, виготовлений складанням з окремих деталей і складальних одиниць, що виконує механічну роботу для перетворення матеріалів, енергії та інформації з метою скорочення витрат фізичної і розумової праці людини.

Для більш повного розуміння досліджуваного предмета розглянемо схему з етапами проектування та виготовлення машин (рис. 1.1).

На першому етапі замовник відповідно до укладеного договору доручає розробнику розробити конструкцію нової машини або апарати-та, призначених для конкретного виконання технологічних опера-цій (наприклад, для перемішування розчинів - переміщуючий пристрій, для пе-редачі розчинів з одного бака в інший - насос , для пресування таб-річок лікарських форм - прес). Замовник спільно з розробником розробляє технічне завдання, в якому відображені основні технічні характеристики машини, технічні вимоги на вживані матеріали, етапи виконуваних робіт [технічне завдання, технічний проект, робоча документація з експлуатаційними документами (паспорт на виріб - ПС, технічні умови на виготовлення - ТУ , технічний опис та інструкція з експлуатації - ТО), технологічна опрацювання конструкторської документації (КД) перед виготовленням, виготовлення виробу, випробувальний ня вироби та внесення змін до КД] і терміни дії договору.

На другому етапі конструктор розробляє технічний проект (ТП) машини або апарату [загальний вигляд виробу з технічною характеристикою машини або апарату і основними технічними вимогами; загальні види найбільш складних складальних одиниць; пояснювальну записку з усіма розрахунками, які підтверджують надійність всіх елементів (деталей і складальних одиниць), описом конструкції і принципу дії машини і де вона може застосовуватися]. ТП узгоджується з замовником (при узгодженні замовник вносить свої зауваження і пропозиції).

На третьому етапі розробник приступає до розробки повного комплекту робочої документації (складальне креслення вироби (загальний вигляд), складальні креслення всіх складальних одиниць, креслення деталей) і експлуатаційних документів. На даному етапі конструктор консультується з технологом з питань, як простіше і на якому вигляді верстатного устаткування треба обробляти деякі складні деталі і складальні одиниці. Пол-ний комплект робочої документації направляється замовнику для повторно-го узгодження.

На четвертому етапі технолог розробляє технологічний процес виготовлення машини стосовно до обладнання, яке є на даному підприємстві, залучаючи до цієї роботи конструктора. Після технологічної опрацювання конструктор вносить в КД зауваження і пропозиції технолога. Після закінчення технологічної опрацювання починається изготов-ня досвідченого зразка вироби. Виготовлений зразок проходить випробу-вання в присутності замовника і відправляється для заводських випробувань на підприємство-замовник. За результатами приймальних і заводських випробувань конструктором вносяться зміни в КД, а замовником приймається рішення про виготовлення дослідної партії виробів.

Результат роботи по схемі, наведеній на рис. 1.1, - робочі межах пані, технічні умови, технологічний процес, дослідний зразок.

Безперебійна робота (робота без аварій) виготовленого зразка машини залежить в основному від точності обробки деталей в машині. Тому в даному предметі, що є базовим для наступних дисциплін з технології машинобудування, розглядається в основному точність обробки елементів деталей (деталь, навіть найпростіша, складається з декількох елементів).

Точність і види точності, використовувані в машинобудуванні

Точність в техніці - це ступінь наближення істинного параметра, процесу, предмета до його заданого значення.

Вимоги до точності можуть ставитися до точності механічного або іншого виду обробки, механізмів і машин, систем автоматизованої-ного управління, вимірювань і т.д.

Разом з терміном "точність" часто використовується термін "похибка". Коли вживають термін "точність", то зазвичай мають на Відука-кількісний показник, що характеризує відмінність цього показника від за-даного значення, тобто кажучи про точність, вживають вирази "висока точність", "низька точність" і т.д.

Термін "похибка" використовується дляколічественной оцінки точності.

Похибка - різниця між наближеним значенням деякої величини і її точним значенням.

В даний предмет розглядаються питання нормування точності геометричних параметрів елементів деталі. Вимоги до точності нормуються через те, що не можна виготовити абсолютно точно елементи деталі оскільки:

- в залежності від призначення елемента деталі вимоги до його точності повинні бути різними;

- чим точніше потрібно виготовити елемент деталі, тим дорожче бу-дет його виготовлення (вартість виготовлення з підвищенням вимог точності збільшується по кривій другого порядку).

У машинобудуванні нормуються чотири параметри, що характеризують геометричну точність елементів деталі.

Будь-креслення деталі (рис. 1.2) містить сукупність ліній, розмірів і норм точності.

Лінії утворюють контур деталі і показують розташування поверхні-тей деталі відносно один одного.

Розмірні лінії служать для проставляння розмірів деталі з граничним-ними відхиленнями.

Розмір - числове значення величини (діаметра, довжини, кута і т.д.) в обраних одиницях виміру.

Дійсний розмір - розмір, отриманий в результаті изготов-лення деталі.

Граничні розміри - два гранично допустимих розміру, між якими повинен знаходитися або яким може бути рівний дійсний розмір.

Найбільший граничний розмір - більший з двох граничних розмірів.

Найменший граничний розмір - менший з двох граничних розмірів.

Номінальний розмір - розмір, щодо якого визначаються граничні розміри і який служить також початком відліку відхилень.

Відхилення - алгебраїчна різниця між розміром (дійсно відс-ним, граничним і т.д.) і відповідним номінальним розміром.

Дійсне відхилення -алгебраіческая різницю між дійсним і номінальним розмірами.

Граничне відхилення - алгебраїчна різниця між граничним і номінальним розмірами. Розрізняють верхнє і нижнє відхилення.

Верхнє граничне відхилення - це алгебраїчна різниця між найбільшим граничним і номінальним розмірами.

Нижнє граничне відхилення - це алгебраїчна різниця між найменшим граничним і номінальним розмірами.

1) Точність розміру - це ступінь наближення дійсного розміру до його заданим розміром.

Розмір елементів деталей повинен знаходитися в певних преде-лах і може відрізнятися від номінального на певне значення. Нормування точності щодо розміру залежить від вказуванні відхилень від номінального значення.

2) Точність форми поверхні

У машинобудуванні елементи деталі повинні мати певну геометричну форму (циліндр, площина, сфера і т.д.). В цьому випадку точність нормується як допускається спотворення конфігурація-ції в порівнянні з ідеальною правильної номінальною формою. Це спотворення має перебувати в певних заданих межах. Нормування точності форми полягає у вказівці значень, наскільки форма може відрізняти-ся від номінальної, а іноді нормується і допустимий вид спотворень.

3) Точність розташування поверхонь

Будь-яка деталь складається з набору елементів (поверхонь) визна-ленній форми. Ці поверхні повинні бути розташовані одна відносно іншої в заданому положенні. Але зробити це абсолютно точно неможливе можна, а отже, виникає необхідність унормувати точність, тобто допустимий ступінь відхилення однієї поверхні відносно іншої [наприклад, на ци-ліндріческом валу торцеві поверхні повинні бути розташовані перпен-дікулярно осі вала (циліндра), але практично це зробити неможливо і тому необхідно встановити вимоги до точності цього расположе-ня]. При нормуванні потрібно вказати допустимі значення того, нас-колько одна поверхня може зміщуватися відносно іншої.

4) Точність по шорсткості поверхні

Після будь-якого виду обробки поверхні деталі будуть мати нерівність. Виникає необхідність унормувати точність щодо степу-ні наближення реальної поверхні до ідеальної, щодо малих НЕ-рівність на цих поверхнях (вимоги до шорсткості). Нормувати точність відносно глибини - це значить встановити допус-Каєм значення висоти нерівностей (в основному) на розглянутих по-верхностях.

Причини появи похибок геометричних параметрів елементів деталей

1) Стан обладнання і його точність

Обробляє верстат в більшості випадків майже повністю переносить свою неточність на оброблювану деталь. Так, биття шліфувального круга і вібрації призводять до появи поверхневих нерівностей. Крок нарізати різьблення майже повністю копіюється з кроку гвинта токарного верстата і т.д.

2) Якість та стан технологічного оснащення.

До такому оснащенні відноситься допоміжне обладнання. Якщо в кондуктора для свердління неправильно розташовані отвори, то ця похибка перейде і на деталь. Якщо центри для установки деталі на шліфувальному верстаті збиті, то неможливо отримати циліндричну деталь, вона може виявитися конічної.

3) Режими обробки

Для кожної деталі і деталей з близькими розмірами і близькими вимогами до точності по зазначеним чотирьом геометричним параметрам повинні бути обрані розрахунками оптимальні режими обробки. Якщо при шліфуванні давати дуже великі подачі, то можуть вийти великі нерівності на поверхні. Деталь розігрівається, і якщо оброблювана поверхня загартована, то загартована поверхня може виявитися відпущеної, в результаті чого можуть з'явитися тріщини.

4) Неоднорідність матеріалу заготовок і неоднорідність припуску на обробку

Через ці причини відбувається нерівномірний знос інструменту, тобто розмір може змінюватися від початку до кінця обробки однієї деталі. Різні припуски призводять до різного розігріву деталі, і її розмір після охолодження виявляється іншим. Неоднорідність заготовок по твердості в різних місцях призводить до нерівномірних деформацій елементів технологічної системи, до появи вібрацій в процесі різання, а це в свою чергу - до появи поверхневих нерівностей.

5) Температурні умови

У всьому світі встановлено, що всі розміри повинні визначатися при температурі 20 ° С. Тому, якщо температура відрізняється від вишеупомяну-тій, особливо в процесі виготовлення або вимірювань, то це відбивається як на розмірі деталі, так і на спотворенні форми і розташуванні її по-поверхонь.

6) Пружні деформації деталі, верстата, інструменту

Якщо при установці деталі на верстаті в центрах сильно піджати її, то практично неможливо отримати циліндричну поверхню, пос-кольку деталь зігнеться через підтисканням. Сильно притиснута до площини верстата деталь після обробки і зняття навантаження може також опинитися непра-вільной форми.

7) Кваліфікація та суб'єктивні помилки робочого

При роботі на певному виді обладнання робітник повинен набути навички, який залежить від індивідуальних особливостей людини і складності устаткування.