В современном машиностроении и приборостроении одной из главных предпосылок организации массового производства с конвейерной сборкой является взаимозаменяемость деталей.
Благодаря взаимозаменяемости можно обеспечить высокое качество изделий при низкой себестоимости
Взаимозаменяемость может быть полной или частичной. При полной взаимозаменяемости в процессе сборки не должно быть никаких подгоночных или регулировочных операций. Это требует, как правило, изготовления деталей с очень жесткими допусками на размеры, в результате чего несколько увеличивается себестоимость изделия. Поэтому часто предпочитают переходить к частичной взаимозаменяемости. В этом случае при сборке приходится применять компенсаторы (шайбы, прокладки, регулировочные винты и т. п.) и даже производить некоторые подгоночные операции. Снижение себестоимости обработки деталей за счет расширения допусков, как правило, полностью компенсирует дополнительные затраты времени при сборке на регулировку и пригонку.
При производстве деталей взаимозаменяемость обеспечивается выбором таких методов обработки, при которых разброс размеров деталей укладывался бы в поле допуска, а при контроле — наиболее рациональным выбором измерительных средств (по точности) и правильным их использованием в работе.
В связи с тем что при обработке партии одинаковых деталей их размеры неизбежно будут колебаться (вариация размеров), вводится понятие допуска.
Допуск есть допустимый, узаконенный размах вариации, т. е. величина разброса размеров деталей. Он определяется как предельная разность размеров
δ = dmax — dmin.
Расположение допуска относительно размера деталей (его связь с размером) определяется так называемыми отклонениями. Отклонения можно уподобить погрешностям, так как те и другие отсчитываются (измеряются) от какой-то величины, имеют направление (являются векторами) и, следовательно знак плюс или минус.
Отклонением размера называется алгебраическая разность между размером и его номинальным значением. Отклонения считают положительными, если размер больше номинального, и отрицательными, если размер меньше номинального.
Поле допуска определяется величиной допуска и его расположением относительно номинального размера. Верхняя граница поля допуска соответствует наибольшему предельному размеру, а нижняя —наименьшему.
Допуски на чертежах деталей и сборок проставляются в виде отклонений после обозначения номинального размера. Причем, верхнее отклонение наносится над нижним, например 100+0,03—0,20. Отклонение, равное нулю, не указывается. При симметричном расположении поля допуска величина отклонений наносится со знаком «±», например 100 ± 0,2.
Для того чтобы собрать механизм или машину из отдельных деталей, надо эти детали соединить между собой в определенной последовательности, обеспечить их касание и взаимодействие, т. е. взаимное сопряжение. Различают два вида сопряжений: полное и неполное. Полное сопряжение предполагает наличие охватываемой и охватывающей деталей, так что последняя оказывается как-то посаженной на первую. Отсюда и появился термин посадка. В зависимости от того, требуется ли сохранить между соединяемыми деталями взаимную неподвижность или обеспечить им свободу перемещения относительно друг друга, различают два вида посадок — подвижные и неподвижные.
Характерным и распространенным случаем сопряжений является посадка круглого отверстия втулки на круглый вал.
При неполном сопряжении имеет место перемещение одной детали не в другой, а по другой; таким образом, условия сопряжения в этом случае являются все время переменными.
Полные сопряжения, как было отмечено выше, включают подвижные и неподвижные посадки.
Подвижные посадки характеризуются зазором, а неподвижные — натягом.
Зазором принято называть положительную разность между диаметром отверстия dA и вала dB.
Натягом считают положительную разность между диаметром вала dв и диаметром отверстия dA до сборки деталей.
В процессе сборки под действием силы, прилагаемой в осевом направлении, вал большего размера входит в отверстие втулки меньшего размера. При этом вал сжимается, а втулка расширяется. Образующиеся деформации создают напряжения, обеспечивающие плотность посадки.
В настоящее время система допусков и посадок валов и отверстий представляет собой большой нормативный материал, содержащий стандартизированные допуски (классы точности), расположение поля допусков (посадок) и ряды нормальных диаметров в пределах от 0,1 до 31 500 мм.
Установлено десять классов точности (или градаций допусков по величине) от 1 — наиболее точного до 9 — наименее точного.
Допуск на неточность изготовления увеличивается с возрастанием обрабатываемого размера детали при одном и том же методе обработки.
Измерение есть сравнение, сопоставление двух величин: объекта, требующего определения, с какой-то мерой, т. е. с материализованной (овеществленной) единицей измерения, ее кратными или дольными частями.
Измерение как процесс может протекать непрерывно (в динамике) и быть периодическим или дискретным (в статике).
Дискретные измерения, т. е. измерения объектов, не меняющих во времени и пространстве свою величину и положение, в основном сводятся к двум видам:
1) повторяющиеся измерения одной и той же величины;
2) повторяющиеся измерения разных, но близких друг к другу по размерам величин (например, партии деталей).
Для измерения требуется наличие измеряемого объекта или процесса, овеществленной единицы измерения (меры) или системы единиц, а также средства, с помощью которого или через которое производится измерение.
Совокупность мер, средств и приемов измерения называют методом измерения.
Размеры деталей машин и приборов измеряют только в линейных и угловых единицах.
Различают прямое измерение, при котором измеряемая величина получается в результате непосредственных отсчетов, и косвенное измерение, когда измеряемая величина получается путем измерения других величин, связанных с измеряемой известной функциональной зависимостью.
Возможны два метода измерения:
абсолютный — прямое измерение всей величины (например, с помощью металлического метра или штангенциркуля);
относительный — определение отклонения измеряемой величины от принимаемой за исходную (от меры).
Результаты измерений зависят от точности применяемых инструментов.
Погрешностью измерительного прибора называется алгебраическая разность между показанием прибора и номинальным значением измеряемой величины. Допускаемая погрешность — это наибольшая погрешность, допускаемая нормами.
Точность измерительных приборов проверяется периодически с помощью образцовых мер или образцовых измерительных приборов и должна соответствовать требуемой точности измеряемой детали или конструкции.
При выборе типа измерительного инструмента обычно исходят из условия, при котором предельная (допускаемая) погрешность метода измерения не должна превышать 0,3 поля допуска контролируемого размера.
В настоящее время в технике применяется большое число различных измерительных и контрольных средств.
