Нормирование точности и технические измерения
.pdfВ.Л. Соломахо Б.В. Цитович С.С. Соколовский
|
НОРМИРОВАНИЕ |
|
У |
|||||||
|
Т |
|||||||||
|
ТОЧНОСТИ |
Н |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Б |
|
|
|
И ТЕХНИЧЕСКИЕ |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
й |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
ИЗМЕРЕНИЯ |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
т |
|
образования |
|||
|
Допущено Министерствомр |
|||||||||
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
Республики Беларусь в качестве учебного пособия |
||||||||||
|
для студен ов высших учебных заведений |
|||||||||
|
|
|
з |
|
|
|
|
|
|
|
|
по маш ностроительным спеццальностям |
|||||||||
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
п |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Минск
Е
«Издательство Гревцова»
2011
УДК~[621:-53.08+в21.713](075.8) ББК .34„ 4дя'7 3
С60
Р е ц е н з е н т ы :
кафедра технологий и оборудования машиностроительного производства Полоцкого государственного университета; доктор технических наук к а
|
|
|
|
|
|
|
|
У |
федры инженерной графики Белорусского государственного университе |
||||||||
|
та информатики и радиоэлектроники, профессор В. М. Сурин |
|||||||
|
С олом ахо, В. JI. |
|
|
Н |
|
|||
С60 |
Н орм и рован и е точности и техн и ч ески е и змТер ен и я : учеб. |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
Б |
|
|
пособие / В. JI. С олом ахо, Б . В. Ц и тови ч , С. С. С околовский . - |
|||||||
|
М ин ск : И зд-во Г ревцова, |
2011 . - 360 с. : ил. |
|
|||||
|
ISB N 9 78 -985 -6954 -20 -0 . |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
Комплексно изложены подходы к проблемам стандартизации |
|||||||
|
норм точности, отражено современное состояние вопросов выбора и |
|||||||
|
Рассмотрены |
общие принципы |
построения и конкретные сис |
|||||
|
назначения точности геомет |
ическ |
йх параметров деталей с различ |
|||||
|
ной формой рабочих поверхностей, а также методы их технических |
|||||||
|
измерений. |
|
|
|
|
|
|
|
|
темы допусков и посад к гладких цилиндрических поверхностей, |
|||||||
|
углов и конусов, резьбовых,ошпоночных и шлицевых сопряжений, |
|||||||
|
|
|
з |
|
|
|
|
|
|
зубчатых колес |
передач,та также системы допусков формы, рас |
||||||
|
положения, шероховатости и волнистости поверхностей. Приведе |
|||||||
|
ны базовые мет дыирасчета размерных цепей. |
|
||||||
|
|
п |
|
|
|
|
|
|
|
Рассм трены технические измерения геометрических параме |
|||||||
|
тров, для к т рых установлены нормы точности, а также их кон |
|||||||
|
е |
|
|
|
|
|
|
|
|
троль жесткимиокалибрами. |
|
|
|
|
|||
|
Для студентов машиностроительных специальностей выс |
|||||||
Р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ших уч бных заведений. Может быть использовано инженерно- |
|||||||
|
техническими |
|
работниками |
машиностроительных предприятий, |
||||
научно-исследовательских и проектных организаций.
ISBN 978-985-6954-20-0
|
|
|
|
|
СОДЕРЖАНИЕ |
|
|
|
||||
ВВЕДЕНИЕ............................................................................................................ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
||
1. СТАНДАРТИЗАЦИЯ, ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ |
|
|
|
|||||||||
И КАЧЕСТВО ПРОДУКЦИИ |
|
............................................................... |
|
|
|
7 |
||||||
1.1. Качество изделий .................................................................................... |
|
|
|
|
|
7 |
||||||
1.2. Стандартизация как упорядочение и нормирование................ |
13 |
|||||||||||
1.3. Основы взаимозаменяемости............................................................ |
|
|
|
21 |
||||||||
1.4. Основные понятия в областинормирования точности............. |
27 |
|||||||||||
1.5. Нормирование параметров................................................................ |
|
|
|
|
40 |
|||||||
2. МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕХНИЧЕСКИХ |
|
У |
|
|||||||||
ИЗМ ЕРЕНИЙ ...................................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
44 |
||
2.1. Классификация измерений |
...................................... |
|
Т:........................ |
44 |
||||||||
2.2. Погрешности измерений |
........................................................... |
|
|
|
53 |
|||||||
2.3. Математическая обработка и формы представленияН |
|
|||||||||||
2.5. Выбор методики выполнен |
я |
змерений..................................... |
|
|
81 |
|||||||
результатов измерений................................................................................ |
|
|
|
|
|
69 |
||||||
2.4. Неопределенность измерений |
ее отражениеБ в описании |
|
||||||||||
результатов....................................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
74 |
||
|
|
|
|
|
|
|
р |
|
|
|
||
2.6. Эталоны единиц физическ |
х вел ч н и система передачи |
|
||||||||||
единиц от эталонов к раб чим с |
иедствам измерений |
............. |
86 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
Мет |
|
|
|
|
|
|
2.7. Средства измерений. |
|
логические характеристики |
|
|||||||||
средств измерений |
......................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
91 |
||||
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
||
2.8. Технический кон роль.оВыбор методики выполнения |
|
|||||||||||
|
|
|
з |
|
|
|
|
|
|
|
||
измерений...................................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
102 |
||
2.9. Метрологическое ..................обеспечение средств измерений |
|
105 |
||||||||||
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3. СТАНДАРТИЗАЦИЯ НОРМ ТОЧНОСТИ И КОНТРОЛЬ |
|
|||||||||||
ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ДЕТАЛЕЙ И ИХ |
|
|
||||||||||
|
Основные |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
СОПРЯЖ ЕНИЙ............................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
111 |
||
3.1. Принци ы остроения ...............систем допусков и посадок |
111 |
|||||||||||
Р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3.2. |
|
ппринципы построения системы допусков |
|
|||||||||
и посадок гладких .........................цилиндрических поверхностей |
|
|
118 |
|||||||||
3.3. Дополнительные принципы построения системы |
|
|
||||||||||
допусков и посадок гладких цилиндрических поверхностей |
125 |
|||||||||||
3.4. Допуски формы ......................и расположения поверхностей |
|
137 |
||||||||||
3.5. Общие допуски размеров, формы и расположения |
|
|
||||||||||
поверхностей................................................................................................. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
166 |
||
3.6. Измерения и контроль параметров макрогеометрии |
|
|||||||||||
деталей |
............................................................................................................ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
172 |
|
3.7. Шероховатость ............................и волнистость поверхностей |
|
|
235 |
|||||||||
3.8. Нормирование точности и посадки подшипников качения 256 |
||||||||||||
3
3.9. Допуски углов и конусов........................................................... |
|
|
|
|
|
274 |
|||||||
3.10. Нормы точности резьбовых деталей и соединений............ |
289 |
||||||||||||
3.11. Штифтовые, шпоночные и шлицевые соединения.............. |
307 |
||||||||||||
3.12. Взаимозаменяемость, методы средства контроля |
|
|
|||||||||||
зубчатых колес и передач........................................................................ |
|
|
|
|
|
|
329 |
||||||
3.13. Размерные ц еп и ................................................................................ |
|
|
|
|
|
|
|
352 |
|||||
ЛИТЕРАТУРА .......................................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
|
...................... |
|
359 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
У |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
й |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
з |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
п |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ВВЕДЕНИЕ
Предлагаемое читателю учебное пособие разработано в со ответствии с учебной программой дисциплины «Нормирова ние точности и технические измерения» и состоит из трех частей:
1.С тандартизация, взаимозаменяемость и качество продук ции. У
2.М етрологические основы технических измерений.
3.Стандартизация норм точности и контрольТгеометриче ских параметров деталей и их сопряжений.
Впервой части рассмотрены общие вопросыНобеспечения взаимозаменяемости и удовлетворительного уровня качества продукции за счет широкого использованияБстандартизации номинальных значений параметров и норм точности. Кратко описаны основные проблемы взаимозаменяемости,й и приведе ны необходимые понятия в области нормирования точности. Представлены методы нормирован я параметров по аналогии
ина основании результатоврсследований. Стандартизация рассматривается, преждевсего, как упорядочение и нормиро вание технических изделий и п оцессов их изготовления.
Вторая часть посвящтена писанию метрологических основ технических измерений, которые широко используют в тех ническом контролеззделий и процессов. В ней представлены классиф икация мерен й, основные сведения о погреш но стях измерений,описана математическая обработка резуль татов измеренийп и формы их представления. В соответствии с современнымие п дходами рассматривается такж е неопреде ленность измерений и ее отражение в описании результатов. ВопросыРвыбора методик выполнения измерений рассмотрены в соответствии с возможными типовыми задачами измерений. Описание инструментального поддерж ания единства измере ний вклю чает такие темы, как метрологическое обеспечение
средств измерений, эталоны единиц физических величин и система передачи единиц от эталонов к рабочим средствам и з мерений, средства измерений и метрологические характери стики средств измерений.
В третьей части описаны вопросы стандартизации норм точности деталей и сопряжений, а такж е контроль геометри
5
ческих параметров типовых деталей и их сопряжений. Об щие подходы к стандартизации норм точности представлены в темах «Принципы построения систем допусков и посадок», «Основные принципы построения системы допусков и посадок гладких цилиндрических поверхностей» и «Дополнительные принципы построения системы допусков и посадок гладких цилиндрических поверхностей». Рассмотрены допуски фор мы и располож ения поверхностей, общие допуски размеров, формы и располож ения поверхностей, вопросы нормирования
ш ероховатости и волнистости поверхностей. Нормированию точности и посадкам подш ипников качения посвященУотдель ный параграф . Описаны системы допусков угловТи конусов,
а такж е конические сопряж ения. Сложные сопряж ения и их детали вклю чаю т описание норм точности Нрезьбовых деталей
и соединений, взаимозаменяемости, методов и средств кон
троля зубчатых колес и передач; ш тифтовых, шпоночных и
ш лицевы х соединений. В параграфе «Размерные цепи» пред
ставлены методы обеспечения точности замыкающ его звена и |
|||||||||
методы расчета цепей. |
|
и |
Б |
||||||
Настоящ ее учебное пособие может быть использовано при |
|||||||||
изучении дисциплины |
«Стандарт |
йзация норм точности», при |
|||||||
выполнении курсовых |
по |
«Нормированию точности и |
|||||||
|
|
|
|
|
|
работ |
|
|
|
техническим изм ерениям », «Стандартизации норм точности», |
|||||||||
|
|
|
|
|
т |
|
|
|
|
курсовых проектов по другимрдисциплинам, а такж е при вы |
|||||||||
|
|
|
|
и |
|
|
|
||
полнении дипломны х пр ект в. Оно может быть полезным |
|||||||||
для конструкторов |
|
ехнологов, |
занимаю щ ихся проектиро |
||||||
|
|
|
з |
|
узлов и /и ли изделий машино- и при |
||||
ванием м еханическ х |
|||||||||
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
боростроения. |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
п |
|
|
|
|
|
|
|
|
е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1
СТАНДАРТИЗАЦИЯ, ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ
ИКАЧЕСТВО ПРОДУКЦИИ
1.1.Качество изделий
Несколько веков назад кустарное производство изделий было индивидуальным и основанным на пригонке деталей
друг к другу. На определенном этапе развития общества по |
|
явилась необходимость серийно выпускать |
Т |
«промы ш ленны е» |
|
изделия. Первыми серийно выпускаемыми |
Н |
изделиямиУбыли |
|
различные виды оруж ия (пуш ки, стрелковое оружие), кото рое тиражировалось в больших количествахБ.
Серийный выпуск изделий потребовал пропорционального увеличения ресурсов и мог стать рентабельным только при сокращении вложенного в них овеществленногой труда. Сни
зить себестоимость изделий можно было за счет упрощ ения
конструкции (в первую очередь отказа от «излишеств» - доро
гих материалов, трудоемких ук аш ений, слож ных и по этой |
|||||||
причине трудновыполняемых деталейи |
и , сборочных единиц), |
||||||
создания условий для |
беспечения их повторяемости и изм е |
||||||
|
|
|
|
|
|
р |
|
нения технологии. Конечн , уровень качества таких изделий |
|||||||
|
|
|
|
|
|
о |
|
трудно поднять до на высшего, но при их проектировании |
|||||||
можно залож ить пр темлемый (удовлетворительный) уровень |
|||||||
качества, |
|
|
представляет собой компромисс между ж е |
||||
ланиями |
|
|
|
и |
|
|
|
|
требителя и возможностями изготовителя. И зм е |
||||||
|
|
|
з |
производства при его трансформации |
|||
нение характеристики |
|||||||
|
|
который |
|
|
|
|
|
|
п |
|
|
|
|
|
|
от индивидуальногое изготовления изделий к серийному пред ставл но на рис. 1.1.
РДля упрощения изготовления изделий был выбран путь раз деления труда и кооперации производства. Разделение труда в данном случае можно представить, как членение технологиче ского процесса изготовления изделия на операции - простей шие технологические процедуры, каж дая из которых вы полня ется, как правило, одним работником (оператором). Н аучиться выполнению операции можно за короткий промежуток вре мени. Выигрыш от такой организации труда - вы сокая про изводительность при относительно невысоких требованиях к квалиф икации исполнителя.
|
|
|
|
|
|
У |
|
|
|
|
|
Т |
|
Рис. 1.1. Качество и стоимость изделий при индивидуальном |
||||||
и серийном производстве |
Н |
|
||||
|
|
|
||||
Очевидно, что качество изделий в значительной степени |
||||||
обеспечивает изготовитель. Если изделие сделано плохо, оно |
||||||
|
|
й |
|
|
|
|
плохо работает. Но если спроектировано морально устаревшее |
||||||
изделие, оно будет неконкурентоспособнымБ |
на рынке даже |
|||||
|
и |
|
|
|
||
при отличном качестве изготовлен |
я. Следовательно, уровень |
|||||
качества любого изделия в |
первую |
|
очередь определяет его раз |
|||
|
|
|||||
работчик. Плохое производство способно существенно снизить |
|||||
|
о |
- |
всего лиш ь обеспечить зало |
||
уровень качества, а х р |
шее |
||||
|
т |
вень. |
|||
ж енный проектировщ ик |
м ур |
||||
Н еправильное |
использ |
вание |
даже высококачественного |
||
|
|
||||
изделия приведет к его быс рой поломке, следовательно, раз |
||
|
з |
|
говор о качестве теряет всякий смысл. В связи с ростом эко |
||
подводные лодкипроблемзаставляет обращать внимание не только на |
||
логических |
|
существенное внимание уделяют такж е |
утилизации и делий. Например, опыт работы с такими объ |
|
|
п |
ектами как ат мные и тепловые электростанции или атомные |
|
е |
|
эффективность ф ункционирования, но и на угрозу загрязне |
|
Р |
|
ния окружаю щ ей среды. Таким образом, качество изделия оценивается на протяж ении всего «жизненного цикла» от проектирования, через изготовление и эксплуатацию - до фи зического или морального его «старения» (рис. 1.2).
«Ж изненны й ц и к л » изделия строится с учетом не только прям ы х связей (качество сложного изделия заклады вается при проектировании, обеспечивается в ходе производства, ре ализуется при эксплуатации), но и обратных связей, которые используются для корректирования требований, обеспечива ющих приемлемый уровень качества объекта.
8
м аленький зазор приведет к заклиниванию ш арика при пись ме а слиш ком большой - к свободному вытеканию пасты.
Всем известны ш арнирные соединения, используемые для откры вания-закры вания дверей. Слишком малый зазор в шарнире затруднит поворот двери, а слиш ком большой не позво лит двери стать на место при ее закрывании. Кроме того, при двух ш арн и рн ы х соединениях или большем их числе должно быть согласовано расположение ш арниров.
В процессе изготовления деталей необходимо соблюдать тре
стекла или пластмасс, и для них весьма существеннымиТУявля ются оптические свойства материала. Точность размеров опти ческих деталей (радиусы и толщ ина линз, углы и толщ ина
буемую точность не только по геометрическим параметрам. Н а
пример, наиболее важные детали оптико-механического при
бора (микроскопа, фотоаппарата, бинокля) изготавливаются из
призм, правильность формы и располож ения сферических и |
|||
плоских поверхностей линз и зеркал, параметрыН |
микрогео |
||
метрии рабочих поверхностей |
и т.д.) такж е |
будет влиять на |
|
качество собранного изделия. |
Б |
|
|
|
|
|
|
Д ля обеспечения определенного качества |
серийно вы пу |
||
скаемых изделий необходимо, |
чтобыйвсе составляющие де |
||
тали одного назначения (номенклатуры, типоразмера) были |
||
|
и |
|
практически одинаковы ми. В таком случае из любого полного |
||
ком плекта деталей можно братьс |
изделие, соответствующее |
|
о |
|
|
т |
|
|
установленным требованиям. Детали и более сложные изде |
||
лия, если они отвечают всем поставленным требованиям и
допускают во можность равноценной замены одного другим, |
|
являю тся взаим |
иаменяемы ми. П оскольку абсолютно одина |
ковых изделий зне существует, следует добиться такого состоя |
|
ния произвподства, при котором различия между «одинаковы ми д талями» должны быть столь незначительны, чтобы они собирались с любыми ответными деталями, обеспечивая удо
влетворитРельную работоспособность сопряжения. Собранные из взаимозаменяемы х деталей сложные изделия такж е будут взаимозаменяемы ми.
Взаимозаменяемость однородных изделий означает «одина ковость» их основных параметров. Но единообразие подходов к нормированию параметров не исключает возможности раз работки и вы пуска различаю щ ихся изделий одного назначе ния, например, разны х моделей фотоаппаратов, часов, прин теров, станков.
10