ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ
И ТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ
Методические указания к практическим занятиям
по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация»
Омск
Издательство ОмГТУ
Составители:
Пеннер Виктор Андреевич, к.т.н., доцент,
Рыбиков Николай Никонорович,к.т.н., доцент,
Мартемьянов Денис Борисович, старший преподаватель.
Методические указания к практическим занятиям по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация» предназначены для закрепления теоретических положений, излагаемых на лекциях, привития навыков в пользовании справочными материалами, для ознакомления с основными типами расчётов. Рекомендуются для студентов всех механических, технических и электромеханических специальностей.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 1
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О РАЗМЕРАХ, ОТКЛОНЕНИЯХ,
ДОПУСКАХ НА РАЗМЕР
Размер – это числовое значение линейной величины (диаметра, длины, высоты). Различают номинальный, действительный и предельные размеры. Известно, что номинальный размер – это размер, полученный в результате расчёта детали на прочность, жёсткость или из технологических соображений. После расчёта, в целях упорядочения выбора числовых значений параметров всех видов продукции и наилучшего согласования между собой изделий, материалов, технологического, контрольно-измерительного и другого оборудования, номинальные размеры округляют, исходя из ряда предпочтительных чисел. ГОСТ 6636-69 устанавливает четыре основных ряда предпочтительных чисел (
, 
, 
, 
) и один дополнительный – 
, члены которых являются округлёнными значениями чисел геометрических прогрессий со знаменателями, соответственно равными:
для ряда 
для ряда 
для ряда 
для ряда 
для ряда 
При установлении размеров из значения необходимо брать из основных рядов предпочтительных чисел, дополнительный ряд применяется как исключение. При этом размеры ряда следует предпочитать размерам ряда , размеры ряда – размерам ряда , а размеры ряда – размерам ряда . Некоторые нормальные размеры приведены в таблице 1.
Таблица 1
| Ряды размеров | Нормальные размеры, мм |
| R 5 | 0,10; 0,16; 0,25; 0,40; 0,63; 1; 1,6; 2,5; 4,0; 6,3; 10; 16; 25; 40; 63 |
| R 10 | 0,12; 0,20; 0,32; 0,50; 0,80; 1,2; 2,0; 3,2; 5,0; 8,0; 12; 20; 32; 50; 80 |
| R 20 | 0,11; 0,18; 0,28; 0,45; 0,71; 1,1; 1,8; 2,8; 4,5; 7,1; 11; 18; 28; 45; 71 |
| R 40 | 0,105; 0,17; 0,26; 0,42; 0,67; 1,05; 1,7; 2,6; 4,2; 6,7; 10,5; 17; 26; 42; 67 |
Номинальный размер служит началом отсчёта отклонения. В результате изготовления детали и измерения её с допустимой погрешностью получается действительный размер, 
как правило, точно не совпадающий с номинальным. При изготовлении партии деталей наблюдается рассеяние действительных размеров. В точных соединениях рассеяние размеров деталей должно быть небольшим, в грубых соединениях оно может быть значительным.
Допуск 
устанавливает пределы возможных колебаний действительных размеров в зависимости от точности изготовления. Различают наибольший предельный размер 
и наименьший предельный размер 
. Для обозначения валов применяют строчные буквы, для отверстий – прописные. Верхнее 
и нижнее отклонение 
– соответственно алгебраическая разность между наибольшим и наименьшим предельным и номинальным размерами.
Величина допуска всегда положительна, а отклонения могут быть и положительные и отрицательные. Если действительный размер находится в поле допуска, т.е.
,
то он считается годным.
| +25 |
| - |
| + |
| O |
| -25 |
| -50 |
| TD |
| Td |
Графический допуск изображается в виде поля допуска. Это поле, ограниченное верхним и нижним отклонениями. Положение поля допуска определяют относительно номинального размера, которому соответствует нулевая линия. Вверх от нулевой линии откладывают положительные, вниз -отрицательные отклонения. На поле допуска отклонения проставляют в микрометрах (рис. 1).
Рис. 1. Поля допусков отверстия и вала
ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ
Задача 1. Выбрать номинальные размеры диаметров и длин валов, указанные на эскизе по вариантам, приведённым в таблице 2.
| l2 |
| l1 |
  |
Таблица 2
| № вар. размеры, мм | ||||||||||
| d1 d2 l1 l2 ряд | 37,5 R5 | 11,5 4,8 9,5 4,6 R10 | R20 | 21,8 R40 | 2,4 1,5 3,9 1,4 R5 | R5 | R10 | R10 | R5 | 6,2 23,5 15,7 R5 |
| № вар. размеры, мм | ||||||||||
| d1 d2 l1 l2 ряд | 40,5 38,8 R10 | 58,6 15,1 61,5 24,2 R20 | 103,8 42,5 R40 | R20 | 37,5 R5 | 11,5 4,8 9,5 4,9 R10 | R20 | 81,2 R40 | R20 | 9,7 R5 |
Задача 2. Определить величину допуска, наибольший и наименьший предельные размеры по заданным номинальным размерам и предельным отклонениям, приведённым в таблице 3.
Таблица 3
| Вариант № | Размеры, мм | Вариант № | Размеры, мм | |
2,5  ; 15 
| 125  ; 160 
| |||
4  ; 10 
| 110  ; 110 
| |||
1,6  ; 63 
| 80  ; 100 
| |||
3,2  ; 25 
| 60  ; 37 
| |||
12  ; 40 
| 4  ; 15 
| |||
32  ; 32 
| 2,5  ; 10
| |||
32  ; 40 
| 2,2  ; 63 
| |||
50  ; 50 
| 3,4  ; 25 
| |||
25  ; 25 
| 75  ; 6 
| |||
160  ; 100 
| 4  ; 12 
|
Задача 3. Определить верхнее и нижнее предельные отклонения вала по заданным номинальному и предельным размерам, приведённым в таблице 4.
Таблица 4
| Вариант № | Размеры, мм | Вариант № | Размеры, мм | ||||
| d | dmax | dmin | d | dmax | dmin | ||
| 4,001 | 4,000 | 16,006 | 15,992 | ||||
| 10,000 | 9,984 | 83,857 | 83,832 | ||||
| 15,980 | 15,930 | 63,018 | 62,988 | ||||
| 5,004 | 4,996 | 42,030 | 42,019 | ||||
| 8,050 | 7,972 | 4,009 | 3,982 | ||||
| 11,940 | 11,820 | 10,000 | 9,984 | ||||
| 25,007 | 24,993 | 15,98 | 15,93 | ||||
| 125,000 | 124,920 | 5,004 | 4,996 | ||||
| 31,975 | 31,950 | 21,033 | 21,009 | ||||
| 20,056 | 20,035 | 159,88 | 159,65 |
Задача 4. Определить годность вала по результатам его измерения (табл. 5), установить вид брака: исправимый или неисправимый.
Таблица 5
| Вариант № | Размер с допуском, мм | Действит. размер, мм | Вариант № | Размер с допуском, мм | Действительный размер, мм | |
110 
| 109,958 | 25 
| 25,088 | |||
105 
| 105,002 | 143 
| 142,95 | |||
125 
| 125,005 | 32 
| 31,73 | |||
100 
| 100,009 | 420 
| 419,87 | |||
85 
| 85,2 | 110 
| 109,960 | |||
24 
| 24,98 | 105 
| 105,02 | |||
75 
| 74,87 | 125 
| 125,008 | |||
95 
| 100 
| 100,012 | ||||
35 
| 35,07 | 8 
| 8,010 | |||
315 
| 314,47 | 16 
| 15,98 |
Задача 5. Установить годность отверстия по результатам его измерения (табл. 6) установить вид брака: исправимый или неисправимый.
Таблица 6
| Вариант № | Размер с допуском, мм | Действит. размер, мм | Вариант № | Размер с допуском, мм | Действительный размер, мм | |
2 
| 1,95 | 250 
| 250,008 | |||
40 
| 40,038 | 312 
| 312,105 | |||
73 
| 73,002 | 25 
| 25,016 | |||
4 
| 3,996 | 385 
| 384,95 | |||
85 
| 2 
| 1,98 | ||||
8 
| 7,967 | 40 
| 40,038 | |||
220 
| 219,980 | 73 
| 71,02 | |||
105 
| 105,042 | 4 
| 3,996 | |||
180 
| 180,02 | 16 
| 15,998 | |||
160 
| 159,981 | 125 
| 124,75 |
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №2
ПРОСТАНОВКА НА ЧЕРТЕЖАХ РАЗМЕРОВ И ПРЕДЕЛЬНЫХ ОТКЛОНЕНИЙ, ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ПОСАДОК
На чертежах деталей предельные отклонения проставляют рядом с номинальным размером в миллиметрах, верхнее отклонение – выше, нижнее отклонение – ниже номинального размера, причём число десятичных знаков в отклонениях должно быть одинаковым. Симметричные отклонения проставляют одной цифрой со знаком 
высотой, равной высоте цифр номинального размера.
Посадка – это характер соединения деталей, определяемый величиной получающихся в ней зазоров или натягов. Зазор 
– это разность размеров отверстия и вала, когда размер отверстия больше размера вала. В посадках с зазором поле допуска отверстия расположено над полем допуска вала (рис.1а). Посадка характеризуется максимальным 
, минимальным 
, средним 
зазором, допуском зазора:
,
,
,
.
а) б) в)
Рис. 1. Виды посадок:
а) с зазором; б) с натягом; в) переходная
Натяг 
– разность размеров вала и отверстия до сборки, если размер вала больше размера отверстия. В посадках с натягом поле допуска вала расположено выше поля допуска отверстия. Посадка характеризуется максимальным 
, минимальным 
, средним 
натягом, допуском натяга:
Переходная посадка – посадка, при которой возможно получение как зазора, так и натяга. Поля допусков отверстия и вала перекрываются (рис. 1в). Посадка характеризуется максимальным зазором, максимальным натягом, допуском посадки.
Числовое значение посадки записывают в виде дроби, в числителе – предельные отклонения отверстия, в знаменателе – предельные отклонения вала, например 
ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ
Задача 1. Нанести на чертеже размеры и предельные отклонения диаметров вала и отверстия по данным таблицы 1.
Таблица 1
| Вариант № | Размеры, отклонения | |||||
| d, мм | es, мкм | e i, мкм | D, мм | ES, мкм | EI, мкм | |
| -50 | -90 | -3 | -30 | |||
| +230 | +140 | +20 | -10 | |||
| +14 | -14 | -22 | -48 | |||
| -27 | +250 | +80 | ||||
| +40 | +13 | +100 | ||||
| +20 | -20 | +16 | -7 | |||
| -35 | -93 | -140 | ||||
| -70 | -125 | +450 | +150 | |||
| -300 | -3 | -36 | ||||
| +45 | +15 | +230 | ||||
| -45 | -105 | +8 | -8 | |||
| 3,2 | -8 | +145 | +100 | |||
| 1,6 | +16 | +10 | +13 | -8 | ||
| -23 | +60 | |||||
| -40 | -75 | +120 | ||||
| -340 | -850 | +27 | -14 | |||
| -460 | +90 | +40 | ||||
| +13 | -8 | +140 | ||||
| +47 | +30 | +27 | ||||
| +34 | -34 | -340 |
Задача 2. Определить предельные характеристики посадки по заданному номинальному размеру и предельным отклонениям деталей, входящих в сопряжение, по данным таблицы 2. Вычислить величину зазора или натяга, среднее значение посадки и допуск посадки. Графически изобразить расположение полей допусков посадки и на схеме указать все её характеристики. Записать числовое обозначение посадки.
Таблица 2
| Размеры мм | Варианты | |||||||||||||||
| D | 100 
| 110 
| 80 
| 50 
| 10 
| 20 
| 12 
| |||||||||
| d | 100 
| 110 
| 80 
| 50 
| 10 
| 20 
| 12 
| |||||||||
| Продолжение | ||||||||||||||||
25 
| 250 
| 16 
| 160 
| 50 
| 25 
| |||||||||||
25 
| 250 
| 16 
| 160 
| 50 
| 25 
| |||||||||||
| Продолжение | ||||||||||||||||
160 
| 125 
| 250 
| 85 
| 25 
| 63 
| 10 
| ||||||||||
160 
| 125 
| 250 
| 85 
| 25 
| 63 
| 10 
| ||||||||||
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 3
