Точность и погрешности изготовления деталей машин

Содержание
Введение……………………………………………………………..….…….….3
1. Показатели точности деталей машин………………………………………..4
2. Общие понятия о соединениях деталей, погрешностях и точности изготовления деталей машин……………………………………………………………….…..9
3. Влияние точности изготовления на износ деталей машин………………...11
Заключение……………………………………………………………….……..15
Список использованных источников……………..…………………….….….16

Введение
Точность обработки деталей всегда являлась одной из актуальных проблем технологии машиностроения. Повышение точности изготовления деталей обеспечивает возможность сборки машин без дополнительных затрат труда на их пригонку, позволяет осуществить принцип взаимозаменяемости деталей и узлов, что облегчает и удешевляет проведение ремонтов машин в условиях их эксплуатации.
При проектировании деталей машин их геометрические параметры задаются размерами элементов, а также формой и взаимным расположением их поверхностей. При изготовлении возникают отступления реальных значений геометрических параметров деталей от идеальных (запроектированных) значений. Данные отступления называются погрешностями. Погрешности могут возникать также в процессе хранения и эксплуатации машин под действием внешней среды, внутренних изменений в структуре материала, износа и т.д.
Степень приближения действительных значений геометрических параметров к идеальным значениям называется точностью. Понятия о точности и погрешностях взаимосвязаны.
При построении технологических процессов обработки каких-либо деталей можно говорить лишь о большей или меньшей точности их изготовления, учитывая, что достижение абсолютных размеров практически неосуществимо.
Цель данной работы изучить понятие, показатели точности и погрешности деталей машин.
Цель работы предопределила ее задачи:
ознакомиться с понятиями точность и погрешность деталей;
рассмотреть особенности геометрических погрешностей деталей машин;
изучить виды точности.
1. Показатели точности деталей машин
Технология машиностроения рассматривает показатели точности деталей как степень соответствия параметров готового изделия размерам, форме и другим характеристикам, заданным в чертеже.
Точность изготовления деталей и шероховатость поверхностей назначает конструктор, исходя из требований для обеспечения функционального назначения изделия. Точность в машиностроении имеет большое значение для повышения эксплуатационных качеств машин, увеличения их долговечности, надежности, скоростных и других характеристик.
Показатели точности
Применительно к деталям машин точность оценивается следующими показателями:
точность размеров;
точность формы поверхности;
точность взаимного расположения поверхностей;
шероховатость поверхности.
Точность размеров
Рисунок 1 - Классификация некоторых отклонений формы поверхностей
При оценке точности размеров используют такие понятия:
Номинальный размер - размер, определенный конструктором при проектировании изделия и округленный до значения из нормального ряда;
Действительный размер - размер, полученный в результате обработки деталей и измеренный с необходимой точностью;
Квалитет - Совокупность допусков одного уровня точности для заданного диапазона размеров. Существует 19 квалитетов (01 ... 17), при этом точность снижается от квалитета 01 до квалитета 17.
Показатели точности формы поверхностей может быть оценена в соответствии с ГОСТом 24643-81 «Основные нормы взаимозаменяемости. Допуски формы и расположения поверхностей. Числовые значения».
Точность формы поверхности
Рисунок 2 - Овальность
Рисунок 3 - Огранка
Основные отклонения формы цилиндрической поверхности и плоскостей делятся на следующие виды (см. Рисунок 1).
Овальность  (рисунок 2) - отклонение от круглости, при котором реальный профиль представляет собой овалоподобную фигуру, наибольший и наименьший диаметры которой находятся во взаимно перпендикулярных направлениях. Допуск на овальность может в некоторых случаях превышать допуск на диаметр, например, при изготовлении деталей типа тонкостенных втулок, которые деформируются при обработке, и приобретают правильную форму при сборке.
Огранка (рисунок 3) - отклонение формы от круга, при котором реальный профиль представляет собой многогранную фигуру, с потерей точности обработки детали. Огранка означает, что контур поперечного сечения детали, составленный из соединенных дуг разного радиуса. Огранка классифицируется по числу граней. В частности, огранка с нечетным числом граней характеризуются тем, что диаметры профиля поперечного сечения во всех направлениях одинаковы (см. Рисунок 3).
Рисунок 4 – Бочкообразность
Рисунок 5 - Седлообразность
Рисунок 6 – Конусообразность
Бочкообразность, седлообразность и конуссообразность рассматривают в продольном сечении как отклонение образующих от параллельности (рисунки 4, 5, 6), отклонение точности поверхности детали.
Точность взаимного расположения поверхностей
Погрешности плоскостей чаще всего характеризуются следующими показателями точности обработки деталей:
Отклонением от прямолинейности;
Отклонением от плоскостности.
Отклонение от плоскостности может быть в виде вогнутости или выпуклости (рисунки 7, 8).
Рисунок 7 – Вогнутость
Рисунок 8 - Выпуклость
Отклонение взаимного расположения поверхностей чаще всего оценивается такими параметрами, как отклонения от параллельности, перпендикулярности, соосности, торцевое биение, радиальное биение и др.
Нужно помнить, что точность геометрической формы обработки деталей и взаимного расположения поверхностей детали назначается, исходя из условий работы, и сказывается на чертеже текстом или условными обозначениями. Если эти требования отдельно не указаны, то они все-таки есть и должны находиться в пределах допуска на соответствующий размер.
2. Общие понятия о соединениях деталей, погрешностях и точности изготовления деталей машин
 Детали машин в большинстве случаев представляют собой комбинации простейших геометрических тел. Например, двухступенчатый вал представляет собой сочетание двух цилиндров. Простейшие геометрические тела, из которых состоят детали, назовём элементами.
Две детали, элементы которых входят друг в друга, образуют соединение или сопряжение. Детали, образующие соединение, называются сопрягаемыми деталями. Поверхности, по которым происходит соединение деталей, называются сопрягаемыми поверхностями. Остальные поверхности деталей называются несопрягаемыми.
При проектировании деталей машин их геометрические параметры задаются размерами элементов, формой и взаимным расположением поверхностей, а также волнистостью и шероховатостью поверхностей. При изготовлении возникают отступления геометрических параметров реальных деталей от идеальных значений. Эти отступления называются погрешностями.
Различают следующие геометрические погрешности деталей машин (рисунок 9):
- погрешность размеров Dd;
- погрешность формы поверхностей Dф;
- погрешность расположения поверхностей Dр;
- волнистость поверхностей Dв;
- шероховатость поверхностей Dш.
Рисунок 9 – Геометрические погрешности детали
В отличие от погрешности точность детали – это степень соответствия действительных параметров детали их идеальным значениям. Она характеризует степень соответствия реальной детали её геометрически правильному прототипу, изображённому на чертеже. Понятия точности и погрешности взаимосвязаны. Вместе с тем, точность характеризуется действительной погрешностью (действительная точность) или пределами, ограничивающими значение погрешности (нормированная точность). Чем уже эти пределы, чем меньше погрешности, тем выше точность.
Первые три вида перечисленных погрешностей характеризуют точность детали, поэтому различают следующие виды точности:
- точность размеров;
- точность формы поверхностей;
- точность расположения поверхностей.
Шероховатость и волнистость поверхности как её геометрические параметры характеризуют качество поверхности детали. Здесь уместно отметить, что это не единственный параметр качества поверхности детали. Второй составляющей качества поверхности детали является состояние поверхностного слоя материала детали, его физико-механические свойства: твёрдость, микроструктура, остаточные напряжения и т.д.
Следовательно, качество поверхности детали – это совокупность геометрических параметров поверхности и параметров физико-механического состояния поверхностного слоя материала детали.
При назначении (нормировании) точности конструктор должен исходить из того, что погрешности параметров не только неизбежны (нельзя изготовить деталь идеально), но и допустимы в определенных пределах, при которых деталь ещё удовлетворяет требованиям правильной сборки и функционированию машины. Конструктор должен решить две задачи: установить идеальные значения параметров детали и нормировать точность этих параметров путём назначения пределов, ограничивающих их погрешности. Эти пределы в процессе изготовления и контроля деталей являются критериями их годности. При назначении пределов конструктор должен учесть условия изготовления и эксплуатации машины, которые противоречивы: для правильного функционирования может требоваться сужение пределов допускаемых погрешностей, а для экономичного изготовления – их расширение. Критерием оптимального решения этой задачи является обеспечение работоспособности изделия при наименьшей суммарной стоимости его изготовления и эксплуатации.
3. Влияние точности изготовления на износ деталей машин
Детали машин в процессе изготовления и ремонта должны быть обработаны с точностью, определяемой условиями эксплуатации. Точность обработки деталей при одном и том же размере характеризуется величиной допуска на обработку. Таким образом, под точностью изготовления детали следует понимать величину допуска, установленного для данной детали.
Выдержать точно заданный размер детали трудно и экономически нецелесообразно. Поэтому при изготовлении и ремонте деталей указывают наибольший и наименьший размеры, при соблюдении которых деталь будет удовлетворять условиям эксплуатации. Действительный размер годной детали должен находиться в пределах указанных размеров.
Наибольший и наименьший допускаемые размеры деталей носят название предельных размеров.
Разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами детали называется допуском на обработку.
На чертежах предельные размеры обычно не пишут в абсолютном выражении. Удобнее записывать один, так называемый номинальный размер (основной — расчетный), и при нем цифрами (предельными отклонениями) указать отличие предельных размеров от номинального.
Предельное отклонение представляет собой разность предельного и номинального размеров; разность между наибольшим предельным размером и номинальным называется верхним отклонением, а разность между наименьшим предельным размером и номинальным — нижним отклонением.
При ремонте номинальный размер не всегда округляют до целых миллиметров. Если износы деталей незначительны, принимают переходы между ремонтными размерами менее 1 мм.
Предельные отклонения, а следовательно, и допуски у обрабатываемых под ремонтный размер деталей сохраняются; изменяются же номинальный и предельные размеры.
В соединении одна деталь сопрягается с другой. Например, шатунная шейка коленчатого вала сопрягается с подшипником, шейка распределительного вала со втулкой, втулка с гнездом блока и т. д. Сопрягаемая деталь называется «валом», если ее охватывает вторая деталь, называемая «отверстием».
Зная предельные размеры отверстия и вала, можно заранее определить и предельные зазоры (наибольший и наименьший).
В практике ремонта часто встречаются сопряжения, сборку которых можно вести только с помощью винтовых приспособлений или пресса. В этих случаях вал имеет больший размер, чем отверстие, и в сопряжении будет иметь место натяг.
Натягом называется положительная разность между размером вала и размером отверстия.
Посадки делятся на подвижные и неподвижные. Подвижные посадки характеризуются величиной зазора, неподвижные — величиной натяга.
Каждая посадка имеет определенное название и условное обозначение:
а) неподвижные
Гр — горячая
Пр — прессовая
Пл — легкопрессовая
Г — глухая
Т — тугая
Н — напряженная
П — плотная
б) подвижные
С — скользящая
Д — движения
X — ходовая
Ш — широкоходовая
Если изготовить валы (отверстия) по одному размеру и соединить их с отверстиями (валами) различных размеров, можно получить при сборке различные посадки; чтобы не было большого разнообразия в расположении отклонений для получения различных посадок, разработаны и стандартизованы таблицы, с помощью которых можно подобрать необходимую посадку. ГОСТом приняты две системы: система вала и система отверстия.
В зависимости от требований, предъявляемых к деталям, необходима та или другая степень или класс точности на изготовление этих деталей. Имеется 10 классов точности: 1, 2, 2а, 3, За, 4, 5, 7, 8, 9. Самый точный — 1-й класс. По 7, 8, 9-му классам точности назначают допуски на свободные размеры, так как посадок в этих классах нет.
При ремонте деталей необходимо применять соответствующие инструменты и технологические процессы для окончательной механической обработки, соответствующие тому классу точности, по какому должна выполняться деталь.
Во всех случаях ремонтник должен добиваться соблюдения нормальных посадок в ремонтируемых сопряжениях, установленных заводом-изготовителем.
При изготовлении и ремонте деталей стоимость их в значительной степени зависит от точности, т.е. от величины допуска на обработку. Чем меньше допуск на изготовление деталей, тем более сложные и дорогие технологические процессы приходится применять. Для удешевления производства и ремонта деталей в некоторых случаях применяется селективная сборка. При этом детали изготовляются в пределах более широкого допуска, затем сортируются на группы.
Вследствие такой сортировки точность деталей в каждой группе равна 0,02 мм. Кроме рассмотренных выше допусков на размеры деталей, устанавливаются также допуски на другие показатели. Например, устанавливается допуск на вес деталей (поршни и шатуны), допуски на увеличение зазоров и уменьшение натягов в сопряжениях в процессе эксплуатации. Допускаемые изменения размеров деталей, зазоров или натягов в процессе эксплуатации называются эксплуатационными допусками.
Типовой технологией установлены допустимые износы деталей (зазоры и натяги), при которых разрешается постановка деталей без ремонта. Допустимые износы, при которых детали можно использовать без ремонта, установлены в результате наблюдений за работой машины в процессе эксплуатации. Поставленные без ремонта детали должны обеспечивать нормальную эксплуатацию машин до следующего ремонта, т.е. нормальную межремонтную выработку.
Заключение
Повышение точности изготовления деталей сокращает трудоемкость сборки машин вследствие частичного или полного устранения пригоночных работ, способствует достижению взаимозаменяемости элементов машин и обеспечивает сокращение срока ремонта машин, находящихся в эксплуатации. Точность изготовления заготовок, деталей и собранной машины или отдельных ее соединений связаны между собой и находятся в определенной зависимости.
Точность детали характеризуют следующие основные показатели:
1) точность расстояния между поверхностями, или точность размеров поверхностей деталей, предоставляющих те или иные геометрические формы. (диаметр, длина цилиндрической поверхности и т.п.);
2) точность поворота (взаимного положения) одной поверхности относительно другой, выбранной за базу;
3) точность геометрических форм поверхностей детали, правильность геометрических форм.
Из изложенного следует, что деталь считается точно обработанной (точной) если погрешность соответствующего параметра не превышает допуск на него.
Точность машины характеризуется следующими основными показателями:
1) точностью относительного движения исполнительных поверхностей машины;
2) точностью расстояний между исполнительными поверхностями или заменяющими их соединениями и их размеры;
3) точностью относительных поворотов исполнительных поверхностей;
4) точностью геометрических форм исполнительных поверхностей (включая микрогеометрию и волнистость)
5) шероховатость исполнительных поверхностей.
В данной работе были рассмотрены понятие, показатели точности и погрешности деталей машин.
Список использованных источников
Колесов И.М. Основы технологии машиностроения: учебник для студентов высш. учеб. Заведений / И.М. Колесов.– М.: Машиностроение, 2001 . – 592с.
Косилова А. Г. Точность обработки, заготовки и припуски в машиностроении / А.Г. Косилова, Р. К. Мещеряков, М. А. Калинин.– М.: Машиностроение, 2006. – 288 с.
Иванов М.Н. Детали машин / М.Н. Иванов, В.А. Финогенов. – М.: Высшая школа, 2003. – 408 с.
Дунаев П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин / П.Ф. Дунаев. М.: Издательский центр «Академия», 2004. – 496 с.
Колесников К. С. Технологические основы обеспечения качества машин / К. С. Колесников, Г. Ф. Баландин, A. M. Дальский. — М.: Машиностроение, 2001. – 256 с.
Суслов. А. Г., Научные основы технологии машиностроения / А. Г. Суслов, А. М. Дальский. — М.: Машиностроение, 2002. 684 – с.