Тема 5.1 Допуски і посадки в деревообробці

 

Мета: Вивчити систему допусків і посадок в деревообробці; позначення допусків, посадок, граничних відхилень

 

План

 

1. Система допусків і посадок в деревообробці

2. Визначення та позначення допусків, посадок і граничних відхилень на кресленнях

 

Література:

К.А.Дмитриева «Конструирование мебельних изделий» с.132-142

 

Самостійна робота: Узагальнення знань про системи допусків і посадок (Підручник К.А.Дмитриева «Конструирование мебельних изделий» с.136-141)

 

 

Питання для перевірки:

1. Основні поняття допусків і посадок

2. Терміни допусків і посадок

3. Визначення параметрів допусків і посадок

4. Характеристика системи допусків і посадок

5. Визначення і розрахунки розмірних ланцюгів

6. Допуски на кути в деталях і в збиральних одиницях

7. Види відхилень і допусків форм поверхонь деталей

8. Варіанти призначення не вказаних граничних відхилень лінійних розмірів

 

 

     Для того, щоб виріб був технологічним, потрібно проектувати його із врахуванням взаємозамінності. Взаємозамінність – це принцип конструювання і виробництва, який забезпечує можливість бездопасувального збору  незалежно виготовлених деталей і вузлів. Взаємозамінність забезпечується точністю параметрів виробу, в тому числі і точністю розмірів.

     При розробці конструкції визначають і наносять на креслення розміри, які називають номінальними. Після виготовлення деталі шляхом вимірювання визначають її дійсні розміри. Абсолютний збіг дійсного розміру з номінальним є практично неможливим через ряд факторів, що впливають на точність обробки. Але для забезпечення взаємозамінності слід обмежити цю відмінність.

   З цією метою встановлюють граничні розміри, між якими повинен знаходитись, або яким може бути рівний дійсний розмір взаємозамінних деталей.

  Більший із них називають найбільшим граничним розміром, менший – найменшим граничним розміром. Алгебраїчна різниця між найбільшим граничним і номінальним розмірами дає величину верхнього граничного відхилення, алгебраїчна різниця між найменшим граничним розміром і номінальним – нижнє відхилення. (рис. 1)

    Граничні відхилення можуть бути позитивними, негативними та рівними нулю. Числові значення відхилень завжди супроводжуються знаком. За допомогою граничних відхилень від номінального розміру зручно задавати значення відповідних граничних розмірів. Тому на кресленнях наносяться не два граничні розміри, а номінальний розмір з двома граничними відхиленнями в мм, наприклад 10 0,1; . Відхилення рівне нулю не вказують, але місце його зберігається, наприклад 10^+0,2.

        Таким чином, для виготовлення розміру взаємозамінної деталі дається величина (допуск Т), яку можна визначити як різницю між найбільшим і найменшим граничними розмірами або як алгебраїчну різницю між верхнім та нижнім відхиленнями. Допуск Т визначає задану точність виконання розміру. Чим більший допуск, тим більшою може бути різниця дійсних розмірів і нижчою точність. Із збільшенням допуску обробка деталей стає простішою та дешевшою. Тому конструктор повинен призначати можливо більші допуски, які не будуть заважати взаємозамінності та погіршувати якість виробу.

       Полем допуску називають інтервал розмірів, обмежений граничними розмірами, або поле, що знаходиться між верхнім та нижнім відхиленнями. Поле допуску визначається величиною допуску і його положенням відносно номінального розміру (нульової лінії). На схемах поле допуску зображають у відповідному масштабі у вигляді прямокутника, певним чином розташованого відносно нульової лінії. Верхня межа поля допуску відповідає верхньому відхиленню, а нижня – нижньому відхиленню. (Рис. 2)

        Одне з двох відхилень (верхнє або нижнє), найближче до нульової лінії і вихідне для визначення положення поля допуску відносно нульової лінії, називається основним відхиленням.

Величина допуску характеризує точність виконання тільки конкретного номінального розміру. Однаковий допуск на різні номінальні розміри дає різну точність. Для оцінки точності використовують поняття одиниці допуску і, величина якої залежить від номінального розміру і обчислюється за наступними формулами

 

для номінальних розмірів до 500 мм

 

                і = (0,45D + 0,001D) · 10^-3 [мм]

 

для розмірів вище 500 мм

 

                  і = (0,004D + 2,1)  ·   10^-3 [мм],

 

де D – величина номінального розміру.

 

       Допуск на розмір деталі визначають як добуток одиниці допуску і на безрозмірний коефіцієнт а: Т = а · і. Коефіцієнт а показує, яка кількість одиниць допуску міститься у повному допуску на розмір деталі. Чим більше одиниць є у допуску, тим менша точність виготовлення деталі.

         Сукупність допусків однакової степені точності для всіх номінальних розмірів об’єднується в один квалітет (рівень, клас точності)

           У деревообробці використовують дев’ять квалітетів – від 10 до 18. Допуск квалітету позначають  буквами ІТ і номером квалітету, наприклад ІТ13.

Квалітети відрізняються один від одного величинами допусків на один і той самий номінальний розмір. В 10-му квалітеті величини допусків на номінальні розміри менші, ніж в 11-18-му квалітетах.

Якщо рахувати допуск до кожного розміру окремо, то вийде дуже велика таблиця допусків, користуватися якою буде незручно. Тому для скорочення розрахунків, їх спрощення і отримання більш компактної системи всі розміри розбиті на інтервали. Для всіх розмірів, що входять до одного і того ж інтервалу, допуски встановлено одинакові.

        Деталі, елементи яких входять один в одний і утворюють рухомі або нерухомі з’єднання, називають спряженими. Поверхні, по яких проходить з’єднання, теж називають спряженими.

       Всі спряжені поверхні можна поділити на два види:

- Ті, що охоплюють, наприклад отвір, провушину, гніздо і т.п

- Ті, що охоплюють, наприклад вал, шип.

 

      Спряжені поверхні теоретично мають однакову форму і один і той самий номінальний розмір, який є загальним для отвору А і вала В.

         Отвори мають граничні відхилення Е S і нижнє ЕІ. Вал також має граничні відхилення: верхнє е s і нижнє еі. Завдяки різниці величин граничних відхилень отвору і вала дійсні їх розміри можуть бути різними.

Якщо розмір отвору більший, ніж розмір вала, утворюється зазор, якщо менший – натяг.

Характер з’єднання отвору і вала називається посадкою. Є три типи посадок:

з зазором, з натягом, перехідна. (Рис. 3) У перехідній посадці можливе отримання зазору або натягу. За принципом утворення посадок розрізняють систему отвору і систему валу.

       У деревообробці посадки визначають у системі отвору. Основним розміром цієї системи є розмір отвору. Граничні відхилення для нього залежать тільки від величини номінального розміру і квалітету та не залежать від типу посадки. Граничні відхилення на вал залежать від номінального розміру, квалітету і типу посадки.

        Прийняття системи отвору дозволяє уникнути зайвого розмаїття ріжучого інструменту для утворення отвору (свердел, пил, фрез), оскільки на один номінальний розмір отвору із заданим ступенем точності потрібен інструмент одного розміру, незалежно від того, за якою посадкою буде здійснюватись з’єднання. При виготовленні отвору свердлінням, випилюванням, фрезеруванням ріжучий інструмент завжди знаходиться всередині отвору, який він утворює. Якщо для цього використовують інструмент з номінальним розміром, що відповідає номінальному розміру отвору, то отриманий дійсний розмір отвору буде завжди більшим за номінальний розмір через биття інструменту. З цієї причини дійсні відхилення розміру отвору практично можуть бути тільки позитивними. Тому похибка виготовлення отворів обмежується тільки верхнім відхиленням, а нижнє граничне відхилення завжди приймають рівне нулю.

      Посадки позначають дробом, в чисельнику якого вказують поле допуску отвору, в знаменнику – поле допуску вала. Перед дробом вказують номінальний розмір. Наприклад,

 

                                        10  , 20 9  

 

Критерієм вибору посадки є допустимий діапазон змін зазорів чи натягів у з’єднанні, що забезпечує потрібну якість. Цей діапазон характеризується граничними значеннями зазорів чи натягів і визначається розрахунком.

Відповідно до ГОСТ 6449.1 – 82 встановлено два положення полів допуску отворів і 11 положень полів допусків валів з буквенними позначеннями. Посадки утворюються шляхом з’єднань полів допусків отвору Н і валів a, b, c, h, js, k, t, y, za, zc, zl. (Рис. 4)

 

          Системою допусків і посадок називається сукупність рядів допусків, полів допусків і посадок, закономірно побудованих на основі експериментальних досліджень і теоретичних узагальнень досвіду проектування, виготовлення та експлуатації виробів і оформлених у вигляді стандартів.

    Використання таких стандартних систем допусків і посадок дозволяє вибирати допуски і посадки типових з’єднань деталей із числа мінімально необхідних, але достатніх для практики варіантів, проводити стандартизацію ріжучого інструмента, широко використовувати спеціалізацію і кооперацію підприємств, що випускають вироби і окремі елементи до них, досягати взаємозамінності деталей і з’єднань, підвищують якість виробів.

  ГОСТ 6449.1 – 82 – ГОСТ 6449.5 – 82 встановлюють види і числові значення допусків геометричних параметрів деталей і збірних одиниць із деревини і деревинних матеріалів. Стандарти відповідають вимогам стандартів Єдиної системи допусків і посадок ЄСДП і стандартів на основні норми взаємозамінності

Поля допусків для лінійних розмірів до 10000 мм і рекомендовані посадки встановлені ГОСТ 6449.1 – 82. В першу чергу рекомендується розраховувати допуски на взаємопов’язані лінійні розміри, що утворюють посадки або розмірні ланки.

        У конструкціях меблів зустрічається порівняно обмежена кількість типів з’єднань (переважно шипових), характер яких залежить від посадок. Більшість лінійних розмірів, що визначають положення окремих елементів відносно один одного, взаємопов’язані розмірними ланками. Основні положення, терміни, позначення і визначення розмірних ланок встановлені ГОСТ 16319-80.

           Р о з м і р н а л а н к а – це сукупність розмірів, що утворюють замкнутий контур. Розмірні ланки дозволяють забезпечувати умови взаємозамінності збірних одиниць та виробу в цілому. Забезпечення цих умов досягається вирішенням задачі розмірних ланок.

      Розміри, що утворюють розмірний ланцюг, називаються ланками. Будь-який розмірний ланцюг складається із замикаючої та складових ланок. Замикаючою називається ланка, яка є вихідною при постановці завдання або виходить останнім у результаті її вирішення.

Величина і точність початкової ланки задається технічними вимогами, виходячи з функціонального призначення, або на основі експлуатаційних показників роботи вузла чи виробу. За встановленими граничними значеннями вихідної ланки визначають величину і точність решти ланок розмірного ланцюга. Розрахунок розмірних ланцюгів полягає у встановленні зв’язку між розмірами, їх допусками та відхиленнями. Методи розрахунку плоских розмірних ланцюгів стандартизовані (ГОСТ 16320 – 80).

  Розрахунки розмірних ланцюгів (цепів) можуть проводитися наступними методами: методом максимуму-мінімуму, що враховує тільки граничні відхилення складових ланок і найнесприятливіші їх поєднання, імовірним методом, що враховує розсіювання розмірів та ймовірність різних поєднань відхилень складових ланок.

    Досягти заданої точності замикаючої ланки розмірного ланцюга можна за допомогою методу повної, неповної, групової взаємозамінності та методом пасування (обгону) чи регулювання. При виборі методу досягнення заданої точності замикаючої ланки враховують призначення виробу, його конструктивно-технологічні особливості та інші фактори. Задана точність повинна бути досягнута з найменшими затратами.

   Конструкторський розмірний ланцюг складають в результаті аналізу складових частин виробу. Для виявлення замикаючих ланок потрібно встановити вимоги до точності взаємного розташування складових частин виробу, виконання яких забезпечить його збір та якісну експлуатацію.

   Послідовність розрахунків при вирішенні прямої задачі за допомогою розмірних ланцюгів наступна:

1. Формулюють задачу і встановлюють замикаючу ланку.

2. Виходячи з поставленої задачі, на основі аналітичних розрахунків, вимог стандартів, експериментальних досліджень і т.д. встановлюють допустимі межі зміни замикаючої ланки, враховуючи які визначають його наступні параметри: номінальний розмір, граничні верхнє Δ_bΔ і нижнє Δ_hΔ відхилення; координату середини допуску Δ_oΔ

 

                              Δ_oΔ =  ;

 

     допуск δΔ.

3. Виявляють складові ланки і будують схему розмірного ланцюга.

4. Визначають номінальні розміри всіх складових ланок з урахуванням прийнятого номінального розміру замикаючої ланки за формулою

 

                                    А_Δ =  · A_i,

 

де А_Δ – номінальний розмір замикаючої ланки розмірного ланцюга А;

Е_Аі – передавальне відношення складової ланки розмірного ланцюга А. для лінійних ланцюгів з паралельними ланками передавальні відношення рівні Е_і = 1 – для збільшуючих складових ланок; Е_і = - 1 – для зменшуючи складових ланок;

А_і – номінальний розмір і-го складової ланки розмірного ланцюга А; і=1,2, …, т – порядкові номера ланок.

5. Вибирають метод досягнення точності

6. Обчислюють допуски.

 

    Граничні відхилення для всіх складових ланок ланцюга рекомендується вибирати з таблиць граничних відхилень валів за ГОСТ 6449.1 – 82, віддаючи перевагу полям допусків   js, k  та h.

На основі узагальнення результатів розрахунку розмірних ланцюгів і нормативів показників якості корпусних меблів вироблено рекомендації призначення квалітетам поля допуску габаритних розмірів щитових елементів, які зведено в таблицю 1