Komputerowy układ tolerancji i pasowań wymiarów liniowych ISO wraz z przykładami i projektem technologicznym.

Transkrypt

1 Karol Koliński MiBM rok III Instytut Techniczny PWSZ w Koninie Prowadzący: mgr inŝ. Mirosław Falkowski 2006/2007 Komputerowy układ tolerancji i pasowań wymiarów liniowych ISO wraz z przykładami i projektem technologicznym.

2 Spis treści: 1. Pojęcia podstawowe i stosowane oznaczenia Wartości liczbowe tolerancji wymiarów liniowych PołoŜenie pól tolerancji Pasowania normalne wg zasady stałego otworu Pasowania normalne wg zasady stałego wałka Schemat oznaczenia odchyłek podstawowych wałków i otworów Pasowania nazewnictwo techniczne Własności i dobór pasowań Tabelaryczne zestawienie tolerancji otworów Tabelaryczne zestawienie tolerancji wałków Zadania Projekt technologiczny Bibliografia

3 Cel pracy: Celem pracy jest utworzenie na podstawie Polskich Norm katalogu najwaŝniejszych pasowań stosowanych w budowie maszyn obejmujących średnice od 0 do 300 mm dla otworów oraz od 0 do 120 dla wałków. Przedstawienie w formie graficznej idee pasowań luźnych< ciasnych< mieszanych. 1.Pojęcia podstawowe: Odchyłka jest to róŝnica wymiaru (zaobserwowanego, granicznego itp.) i odpowiadającego mu wymiaru nominalnego. Nie musi obejmować wymiaru nominalnego. Wymiary nominalne N są to wymiary przedmiotów podawane na rysunkach najczęściej w pełnych milimetrach. Wymiary rzeczywiste uzyskane w praktyce są zawsze nieco większe lub nieco mniejsze od wymiarów nominalnych ze względu na błędy wykonania przedmiotów. Tolerowanie wymiarów polega na podawaniu dwóch wymiarów granicznych: dolnego A i górnego B pomiędzy, którymi powinien się znaleźć wymiar nominalny. Tolerancja T wymiaru jest to róŝnica pomiędzy górnym i dolnym wymiarem granicznym. Rys.1Wymiary i odchyłki (otwór, wałek) Odchyłka górna wymiaru: ES dla wymiaru wewnętrznego, es dla wymiaru zewnętrznego, jest zawsze róŝnicą B-N. Odchyłka dolna wymiaru: EI dla wymiaru wewnętrznego, ei dla wymiaru zewnętrznego jest zawsze róŝnicą A-N. Inne stosowane oznaczenia: Luz L min, K max Jednostki miar: 1mm= 0,001m 1µm= 0,000001m Tabela 1 3

4 2.Wartości liczbowe tolerancji wymiarów liniowych wg PN-EN Wymiar nominalny mm powyŝ ej do IT1 IT2 IT3 IT4 IT5 IT6 IT7 IT8 IT9 IT10 IT11 IT12 IT13 IT14 IT15 IT16 IT17 IT18 Tolerancje T µm mm - 3 0,8 1, ,1 0,14 0,25 0,4 0,6 1 1, ,5 2, ,12 0,18 0,3 0,4 8 0,75 1,2 1, ,5 2, ,15 0,22 0,36 0,5 8 0,9 1,5 2, , ,18 0,27 0,43 0,7 1,1 1,8 2, ,5 2, ,21 0,33 0,52 0,8 4 1,3 2,1 3, ,5 2, ,25 0,39 0,62 1 1,6 2,5 3, ,3 0,46 0,74 1,2 1,9 3 4, , ,35 0,54 0,87 1,4 2,2 3,5 5, , ,4 0,63 1 1,6 2,5 4 6, , ,46 0,72 1,15 1,8 5 2,9 4,6 7, ,52 0,81 1,3 2,1 3,2 5,2 8, ,57 0,89 1,4 2,3 3,6 5,7 8, ,63 0,97 1,55 2,5 4 6,3 9, ,7 1,1 1,75 2,8 4, ,8 1,25 2 3, , ,9 1,4 2,3 3,6 5, ,05 1,65 2,6 4,2 6,6 10,5 16, ,25 1,95 3,1 5 7,8 12,5 19, ,5 2,3 3,7 6 9, ,75 2,8 4, , ,1 3,3 5,4 8,6 3,

5 3.PołoŜenie pól tolerancji Rys.2 Zasady pasowania 5

6 4.Pasowania normalne i najczęściej stosowane wg zasady stałego otworu Tabela 2 Pasowania zalecane wg stałego otworu Układ pasowań stałego wałka: układ pasowań, w którym wymagane luzy lub wciski wynikają z połączenia wałków o róŝnych polach tolerancji z otworami o jednym polu tolerancji. Ma to cel w zmniejszeniu ilości produkowanych narzędzi obróbkowych. 6

7 5.Pasowania normalne wg zasady stałego wałka Tablica 3 Pasowanie wg stałego wałka stosowane jest rzadko najczęściej w regeneracji maszyn, przy czym wartość wałka jest znacznie wyŝsza od części z otworem. 7

8 6.Schemat oznaczenia odchyłek podstawowych wałków i otworów wg PN-EN Rys. 3 Z otworów najczęściej stosowane jest pasowanie H dla którego dobiera się odpowiednie pola tolerancji wałka. 8

9 7.Pasowania nazewnictwo techniczne A,a - przestronne, bardzo luźne B,b - przestronne luźne C,c- przestronne zwykłe CD,cd- przestronne obrotowe D,d- obrotowe bardzo luźne E,e- obrotowe luźne EF,ef- obrotowe półluźne F,f- obrotowe zwykłe FG,fg- obrotowe półciasne G,g- obrotowe ciasne H,h- suwliwe lub podstawowe JS, js przylgowe symetryczne J,i przylgowe K,k- lekko wciskane M,m- wciskane N,n- mocno wciskane P,p- bardzo lekko wtłaczane R,r- lekko wtłaczane S,s- wtłaczane U,u- bardzo mocno wtłaczany 1 V,v- bardzo mocno wtłaczany 2 X,x- bardzo mocno wtłaczany 3 Y,y- bardzo mocno wtłaczany 4 Z,z- bardzo mocno wtłaczany5 ZA,za- bardzo mocno wtłaczany 6 ZB,zb- bardzo mocno wtłaczany 7 ZC,zc- bardzo mocno wtłaczany 8 9

10 8.Własności i dobór pasowań Symbol pasowania Właściwości połączenia Przykłady zastosowań U8/h7 H8/s7 (H8/u7) S7/h6 H7/r6 (S6/r6) R7/h6 H7/p6 P7/k6 H7/n6 N7/h6 Części są mocno połączone z duŝym wciskiem. ich montaŝ wymaga duŝych nacisków lub nagrzewania albo oziębiania części w celu uzyskania połączenia skurczowego. Połączenie jest trwałe nawet w przypadku duŝych sił i nie wymaga dodatkowych zabezpieczeń Części są mocno połączone, ich montaŝ wymaga średnich nacisków, demontaŝ jest przewidziany tylko podczas głównych remontów. Stosowane jest dodatkowe zabezpieczenie przed przemieszczeniem części pod wpływem duŝych sił MontaŜ części oraz ich rozdzielenie wymaga duŝego nacisku. PoniewaŜ moŝe wystąpić luz naleŝy części zabezpieczyć przed przemieszczeniem Łączenie z wałami kół zębatych, tarcz sprzęgieł, wieńców kół z tarczami, tulei z piastami itp. Koła zębate napędowe na wałach cięŝkich maszyn (wstrząsarki, łamacze kamieni), tuleje łoŝyskowe, kołki, pierścienie ustalające, wpusty itp. Tuleje łoŝyskowe w narzędziach, wieńce kół z kołami, dźwignie i korby na wałach, tuleje w korpusach maszyn, koła i sprzęgła na wałach (często wymieniane) 10

11 H7/m6 M7/k6 H7/k6 H7/j6 J7/h6 H7/h6 H7/e8 Części są lekko osadzone. Łącznie i rozłączanie wykonywane jest poprzez mocne uderzenia ręcznym młotkiem. Części naleŝy zabezpieczyć przed przemieszczeniem Części przywierają do siebie, montaŝ i demontaŝ nie wymaga duŝej siły, za pomocą lekkiego ręcznego młotka. Części naleŝy zabezpieczyć przed przemieszczeniem, UŜywane w miejscach częstych wymian serwisowych. MontaŜ części wymaga lekkich uderzeń młotka, lub nawet moŝna go wykonać ręką. Pasowanie przeznaczone dla części o częstym montaŝu i demontaŝu. Konieczne jest zabezpieczenie łączonych części przed przemieszczeniem Części po nasmarowaniu moŝna ręcznie przesuwać względem siebie. Pasowanie nadaje się do tych połączeń, które powinny umoŝliwiać wolne przesuwanie części względem siebie Wewnętrzne pierścienie łoŝysk tocznych, koła pasowe, koła zębate, tuleje, dźwignie, osadzane na wałach, korby, sworznie tłokowe, sworznie łączące, kołki ustalające itp. Wewnętrzne pierścienie łoŝysk tocznych, części sprzęgieł, koła pasowe, koła zamachowe, dźwignie ręczne na wałach, kołki śruby, sworznie ustalające itp. Zewnętrzne pierścienie łoŝysk tocznych osadzane w osłonach, koła zębate wymienne i koła pasowe na wałach, często wymieniane tuleje łoŝyskowe, panewki, kliny, wpusty itp. Zewnętrzne pierścienie łoŝysk tocznych, pierścienie uszczelniające, prowadzenia róŝnego rodzaju, łoŝyska ślizgowe z bardzo małym luzem, narzędzia na trzpieniach itp. 11

12 9.Tabelaryczne zestawienie głównych pasowań tolerancji otworów Wymiar G H M nominalny mm Tolerancja powyŝej do Tabela 4 Pasowanie otworu G, H, M. 12

13 10.Tabelaryczne zestawienie tolerancji wałków Wymiar nominal ny a b c d e f g h js Pasowanie es ei es ei es ei es ei es ei es ei es ei es ei es ei es ei es ei es ei powyŝej do ,5-2, ,5-4,5 +4,5-4,5 +5,5-5,5 +5,5-5,5 +6,5-6,5 +6,5-6,5 +7,5-7,5 +7,5-7,5 13

14 k m n p r s t u ,5-4,5 +5,5-5,5 +6,5-6,5 +6,5-6, ,5-9,5 +9,5-9, ,5-7, , , , , , , ,5-13,5 +16, , , , Tabela 5 Pasowania wałków 14

15 11.Zadania: Zadanie 1. Wałek o średnicach 5, 8, 12 wykonano w całości w tolerancji 10µm. Określić klasę dokładności wykonania poszczególnych średnic. Rozwiązanie wg PN-EN : 5 IT7 8 IT7 12 IT6 Zadanie 2. Wałek ma trzy czopy o długościach A= 110/h10, B= 120/h12, C= 100/js14. Obliczyć jego długość L wraz z tolerancją wynikową i liczbową wg PN. Rozwiązanie: Czop A A=100/h10 = ,14 Czop B B= 120/h12 = ,4 Czop C C=100/js14 =100 +0,435-0,435 L wałka = =320 es= 0+0+0,435=0,435 ei= -0,14+(-0,4)+(0,435)=-0,975 L=320 +0,435-0,975 Zadanie 3. Pręty surowe do toczenia wałków mają długość A=200h16. Dwa czopy wałka po toczeniu muszą mieć długość B=C=50js12. Obliczyć wymiar zamykający wraz z tolerancją wynikową oraz podać klasę dokładności wykonania IT. Rozwiązanie wg PN-EN : B=C=50 +0,015-0,015 A=200/h16 0-2,9 X x y=( ) 0+0,6-2,9-0,6=100 +0,6-3,5 15

16 T x =y-x=-3,5+0,6=2,9 Wg PN jest to IT12 Zadanie 4. Obliczyć róŝnicę objętości pojemnika o wymiarach A=100h10, B=200h10 i L=500h12 w którym zmieniono tolerancję z h na H. Rozwiązanie wg PN-EN : A=100/h10 = ,140 B=200/h10 = ,185 L=500/h12 = ,630 V dla wymiarów w górnej tolerancji V=100*200*500= mm 3 V dla wymiarów w dolnej tolerancji V=99,86*199,815*499,37= ,229mm 3 RóŜnica wynikająca z tolerancji =35807,771mm 3 Zmiana tolerancji z h na H A=100/H10 =100 +0,14 0 B=200/H10 =200 +0,185 0 L=500/H12 =500 +0,63 0 V dla górnej tolerancji V= 100,14*200,185*500,63= ,26mm 3 V dla dolnej tolerancji V=100*200*500= mm 3 RóŜnica wynikająca z tolerancji= 35892,26mm 3 RóŜnica między H a h. Zadanie 5. Obliczyć róŝnicę w objętości cylindra o wymiarach D=100H12 i L= 200H14 wykonanego raz w górnej, raz w dolnej granicy tolerancji. Rozwiązanie wg PN-EN : D=100/H12 =100 +0,

17 L=200/H14 =200 +1,15 0 Zadanie 6. V=3,14r 2 h V 1 =3,14*50,175 2 *201,15= ,3mm 3 V 2 =3,14*50 2 *200= mm 3 RóŜnica wynikająca z tolerancji V=V 1 -V 2 =8650,3mm 3 Tokarz toczył wałek 20k6 (czop pod łoŝysko toczne) i 22h6 (czop pod tuleję przesuwną) oraz 25p6 (czop pod koło zębate). Pomylił się i w rzeczywistości wykonał : 20/k6-na 20 +0,015 +0,010 22/h6-na 22 +0,005 0,002 25/p6-na 25 +0,038 +0,030 Podać nowe pasowania oraz ich nazwy. Rozwiązanie wg PN-EN : 20/k6-20n3- +0,019 +0,015 - pasowanie mocno wciskane 22/h6-22k4- +0,008 +0,002 -pasowanie lekko wciskane 25/p6-25t5- +0,050 0,041 -pasowanie mocno wtłaczane Zadanie 7. Tokarz toczył wałek o czopach jak zad. WyŜej. Pomylił się i wykonał 20/k ,002-0,005 22/h ,012-0,022 25/p ,012 +0,010 Rozwiązanie wg PN-EN : 20/k6-20js6- +0,065-0,065 -przylgowo symetryczne 22/h6-22f3- -0,020-0,024 -obrotowe zwykłe 25/p6-25n3- +0,019 0,015 - mocno wciskane 17

18 12.Projekt technologiczny NaleŜy zregenerować zuŝyte otwory poprzez ich przetoczenie oraz dobrać nowy wałek. Zamienić (z zachowaniem luzów i wcisków) następujące pasowania: ŁoŜyska ślizgowe 100H8/e8 i 125H8/d7 oraz koła zębate 120H7/p6 i 130H7/r6 na pasowania równorzędne o tych samych średnicach nominalnych, ale z otworami G8. Dobrać pasowania czopów wałka z tolerancją liczbową i najbliŝszym oznaczeniem literowo-cyfrowym wg PN-EN Rozwiązanie 100H8/e8 100H8= , e8= 100-0,072-0,126 Według PN-EN obliczam luzy i wciski dla danego powyŝej pasowania. S max =B o -A w = ES-ei = 0,054-(-0,126) = 0,18 S min = A o -B w = EI-es = 0-(-0,072)= 0,072 Dobieram z zachowaniem odpowiednich luzów i wcisków pasowanie z otworem G8. 100G8= ,066 +0, d5= 100-0,120-0,135 Według PN-EN obliczam luzy i wciski dla danego powyŝej pasowania. S max =B o -A w = ES-ei = 0,066-(-0,135) = 0,201 S min = A o -B w = EI-es = 0,012-(-0,120)= 0, H8/d7 125H8= , d7= 125-0,145-0,185 Według PN-EN obliczam luzy i wciski dla danego powyŝej pasowania. S max =B o -A w = ES-ei = 0,063-(-0,185) = 0,248 S min = A o -B w = EI-es = 0-(-0,145)= 0,145 18

19 Dobieram podobnie jak powyŝej odpowiednie pasowanie. 125G8/d8 125G8= ,077 +0, d8= 125-0,145-0,208 Według PN-EN obliczam luzy i wciski dla danego powyŝej pasowania. S max =B o -A w = ES-ei = 0,077-(-0,208) = 0,285 S min = A o -B w = EI-es = 0,014-(-0,145)= 0, H7/p6 120H7= , p ,068 +0,043 Według PN-EN obliczam luzy i wciski dla danego powyŝej pasowania. N max = -(EI-es)= -(0-0,068) = 0,068 N min =-(ES-ei)= -(0,046-0,043)=-0,003 Dobieram nowe pasowanie 120G8/r6 120G8= ,077 +0, r ,076 +0,054 Według PN-EN obliczam luzy i wciski dla danego powyŝej pasowania. N max = -(EI-es)= -(0,014-0,076) = 0,062 N min =-(ES-ei)= -(0,077-0,076)=-0, H7/r6 130H8= , r ,088 +0,063 Według PN-EN obliczam luzy i wciski dla danego powyŝej pasowania. N max = -(EI-es)= -(0-0,088) = 0,088 N min =-(ES-ei)= -(0,040-0,063)=0,023 19

20 Dobieram nowe pasowanie 130G8/s6 130G8= ,077 +0, s ,117 +0,092 Według PN-EN obliczam luzy i wciski dla danego powyŝej pasowania. N max = -(EI-es)= -(0,014-0,117) = 0,103 N min =-(ES-ei)= -(0,077-0,092)=0, Bibliografia: 1. PN-EN PN-EN P. Paczyński Metrologia techniczna Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej. 20